智能控制关键技术

本研究提出了全新的燃煤机组烟尘一体化高效脱除与智能控制关键技术路线，包括电除尘器和脱硫系统协同除尘优化设计选型技术、高效除尘除雾器设计和脱硫除尘智能在线优化控制系统开发。通过超低排放改造前后设计参数的挖掘分析，结合脱硫除尘装置运行效果，得到了不同机组改造边界条件的相互影响规律，形成烟尘稳定达标排放和投资成本经济合理的电除尘器和脱硫系统协同除尘控制装置优化选型方法。通过设计具有流动分区、粒径分级、旋流匹配特点的高效除尘除雾器，为燃煤机组烟尘一体化脱除提供了经济、高效、稳定运行的关键设备。创建了基于在线数据挖掘及智能算法的脱硫除尘优化控制系统，通过对系统能耗、物耗的在线实时监控分析，实现了脱硫除尘一体化系统运行经济性的全面提升。 1、在电除尘器与脱硫吸收塔协同除尘技术方案设计方面：建立了187台燃煤机组多年煤种、设备配置和运行参数的动态数据库，揭示了关于电除尘器及脱硫系统改造参数对烟尘脱除效率影响的机理，创建了保证改造后烟尘排放长期稳定达标的除尘器及脱硫系统改造参数选型设计优化方法，开发了基于数据挖掘的燃煤机组烟尘一体化脱除设备集成优化选型系统，并应用于125台燃煤机组。 2、在烟尘一体化高效脱除关键设备开发方面：提出了“流动分区、粒径分级、旋流匹配”的高效除尘除雾器设计的创新方法，形成了基于数据挖掘的高冲洗效率除雾器冲洗水系统控制技术，开发了高效除雾器的精益化设计系统，据此研发了宽负荷适应性强、烟尘脱除效率高、雾滴排放浓度低、运行阻力小的新型高效除雾器并进行了工程应用，为燃煤机组烟尘一体化脱除提供了经济、高效、稳定运行的关键设备，为进一步提升脱硫系统运行经济性提供了更大的空间。 3、在提高脱硫除尘一体化运行经济性方面：创建了基于在线数据挖掘及智能算法的脱硫系统控制策略，研究了脱硫系统能耗、物耗在线实时监控方法，及基于数据挖掘的重要设备故障诊断方法，开发了脱硫智能在线优化控制系统，实现了脱硫除尘一体化系统运行经济性的全面提升。 本研究为国内燃煤机组超低排放改造提供了经济、高效的改造技术路线和科学的选型依据，为降低燃煤发电企业因环保改造增加的投资和运行成本提供了解决途径。项目成果成功应用于大唐集团125台机组超低排放改造项目，机组100%实现达标排放，节约投资超过20亿元，产生直接经济效益2.7亿元，减少烟尘排放9625吨/年。高效除雾器在机组50-100%宽负荷范围内、除尘器出口浓度大于40 mg/Nm3等条件下，能保证烟尘浓度稳定小于5 mg/Nm3，雾滴浓度小于15 mg/Nm3，运行阻力小于300 Pa。脱硫除尘智能优化系统节约电耗、水耗、物耗等运行成本运行成本4-10%。研究成果为超低排放改造提供了智能、高效、稳定、经济的技术路线，为降低发电企业因环保改造增加的投资和运行成本提供了解决途径，在节能降耗、绿色发展方面产生巨大的经济和社会效益。

项目属于热工控制和节能领域，经中电机组织鉴定，成果总体达国际先进水平，其中基于状态观测器的历史数据建模方法达国际领先水平。 随着新能源发电大规模并网消纳，作为电网峰频调节主体的燃煤机组亟需提升峰频深度调节和主参数精准控制能力，以满足源网协调与节能降耗的迫切需求。当前，燃煤机组普遍存在煤质多变燃烧不稳、复杂工况参数波动、宽负荷涉网性能不佳等难题，现有技术在精准建模、工况自适应、协调控制等仍难以适应新形势的发展要求。本项目提出了基于状态观测器的历史数据建模法、多元超前预测控制策略、宽负荷一次调频及节能控制等关键技术，实现了智能控制和高效运行，解决燃煤机组涉网调节与节能运行协同优化的难题。