本發(fā)明涉及煙氣治理，具體為一種真空熱管低溫省煤器智能水量控制方法。

背景技術：

1、真空熱管低溫省煤器工作原理是利用蒸汽在真空熱管的冷凝段中與冷壁面接觸凝結成液體，同時釋放出汽化潛熱，并通過管壁將熱量傳給真空熱管外的冷卻水，而冷凝后的工質(zhì)在重力作用下流回蒸發(fā)段，重新開始蒸發(fā)吸熱過程，周而往復；吸收了熱量的冷卻水輸送到低壓加熱系統(tǒng)中。實現(xiàn)了在燃料消耗量不變的情況下，提高熱經(jīng)濟性。

2、但由于電除塵器對煙氣溫度有一定的要求，高溫煙氣使飛灰比電阻增高，易形成反電暈，造成除塵效率下降；煙氣溫度過低更易發(fā)生低溫腐蝕，導致設備壽命縮短，因此需要將熱管換熱器出口煙氣溫度控制在一定范圍內(nèi)。同時，冷卻水經(jīng)過熱管換熱后，會與上級低壓加熱器出口水匯集后，進入下級低壓加熱器之中，若冷卻水出口水溫低于設定值較多，需要進行抽汽操作，造成低壓加熱器能耗損失，會降低壓加熱系統(tǒng)的熱效益；若冷卻水出口水溫高與設定值較多時，易造成凝汽器壓力變化，導致疏水困難等問題發(fā)生，因此也需要將冷卻水出口水溫控制在一定范圍內(nèi)。

3、目前，真空熱管低溫省煤器的冷卻水量的控制大多依靠人工或者pid進行調(diào)節(jié)，一方面，入口煙溫與負荷、燃燒煤種等因素有關，會有較大程度的波動，而人工運維難以實現(xiàn)實時動態(tài)調(diào)整冷卻水量，導致出口煙溫也存在較大波動，會在一定程度上造成設備低溫腐蝕以及除塵效率下降問題；另一方面，冷卻水量的變化不僅會影響換熱器出口煙溫，也同時會影響出口水溫。人工或傳統(tǒng)pid控制，一般只關注出口煙溫是否滿足設定值，而忽略了出口水溫對設備以及煙氣余熱利用率的影響。當真空熱管出口水溫出口水溫度低于低壓加熱器匯集點溫度時，兩股有溫差的流體在有溫差的情況下產(chǎn)生了熵增，使做功能力減小，降低了熱經(jīng)濟性，后續(xù)需要進行額外的抽汽操作，造成整個低壓加熱系統(tǒng)熱效益降低。當真空熱管冷卻水出口水溫高與設定值較多時，容易造成凝汽器壓力異常，導致疏水困難等設備故障的問題，無法實現(xiàn)設備的最優(yōu)化運行。

4、在現(xiàn)有技術cn112283693a火電機組低溫省煤器內(nèi)煙溫和水溫自動控制系統(tǒng)及方法中，公開了通過pid控制器來自動調(diào)節(jié)低溫省煤器入口水溫和內(nèi)部煙溫，但是就會存在上述問題，人工或傳統(tǒng)pid控制，一般只關注出口煙溫是否滿足設定值，而忽略了出口水溫對設備以及煙氣余熱利用率的影響。

技術實現(xiàn)思路

1、為了解決上述現(xiàn)有技術中存在的問題，本發(fā)明提出了一種真空熱管低溫省煤器智能水量控制方法。

2、本發(fā)明的技術方案如下：

3、本發(fā)明提出一種真空熱管低溫省煤器智能水量控制方法，具體步驟包括：

4、通過真空熱管低溫省煤器的各通訊接口，獲取真空熱管低溫省煤器運行參數(shù)；

5、根據(jù)光熱平衡原理計算真空熱管低溫省煤器的換熱功率；

6、根據(jù)熱力學原理和等效熱降原理利用真空熱管低溫省煤器的換熱功率，計算低壓加熱器加熱系統(tǒng)的新蒸汽等效熱降增加量，并以新蒸汽等效熱降增加量的數(shù)值作為煙氣余熱利用經(jīng)濟效益的評價標準；

7、基于除塵器的除塵效率和真空熱管的低溫腐蝕速度與低溫加熱器的疏水壓力閾值對真空熱管低溫省煤器的冷卻水量約束，分別確定滿足除塵效率、低溫腐蝕速度、疏水壓力閾值的冷卻水量取值范圍，同時滿足三個閾值的冷卻水量范圍為最佳取值范圍；

8、通過設置權重參數(shù)確保冷卻水量的最終取值范圍不為空集，且在除塵效率、低溫腐蝕速度、疏水壓力的數(shù)值達到臨界值時，自動調(diào)節(jié)冷卻水量的取值范圍使其保持在最佳取值范圍內(nèi)；

9、基于低壓加熱器加熱系統(tǒng)的新蒸汽等效熱降增加量與冷卻水量的最佳取值范圍，利用分治算法遞歸求解獲得最佳的冷卻水量實時值；

10、根據(jù)歷史數(shù)據(jù)擬合出冷卻水量與進水管電動調(diào)節(jié)閥開度的函數(shù)，基于最佳的冷卻水量實時值動態(tài)調(diào)整進水管電動調(diào)節(jié)閥開度。

11、作為優(yōu)選實施方式，所述運行參數(shù)包括真空熱管低溫省煤器的各煙道入口煙溫和出口煙溫及煙道差壓，真空熱管低溫省煤器的進水口溫度、出水口水溫、進水管流量、回水管流量，鍋爐系統(tǒng)的負荷、煙氣量以及燃煤量。

12、作為優(yōu)選實施方式，所述根據(jù)光熱平衡原理計算真空熱管低溫省煤器的換熱功率步驟具體為：

13、所述真空熱管低溫省煤器的換熱功率為冷卻水將高溫煙氣熱量回收到水中的熱量q，具體的計算公式如下：

14、q＝cps×ms×δt2

15、式中，cps為真空熱管低溫省煤器在定性水溫下的水比熱，ms為通過真空熱管低溫省煤器的冷卻水量，δt2為真空熱管低溫省煤器的換熱器中的平均水溫；

16、作為優(yōu)選實施方式，所述根據(jù)熱力學原理和等效熱降原理利用真空熱管低溫省煤器的換熱功率，計算低壓加熱器加熱系統(tǒng)的新蒸汽等效熱降增加量步驟具體為：

17、δh＝qdηjp

18、式中，δh為低壓加熱系統(tǒng)的新蒸汽等效熱降增加量；qd為低壓加熱器的單位工質(zhì)負荷；ηjp為低壓加熱系統(tǒng)熱量利用的平均抽汽效率；

19、作為優(yōu)選實施方式，所述低壓加熱器的單位工質(zhì)負荷qd的具體計算公式如下：

20、

21、式中，q為冷卻水將高溫煙氣熱量回收到水中的熱量；d為新蒸汽耗量；ad為單位新蒸汽份額；td為真空熱管的出口水焓；tw(m-1)為低壓加熱器第(m-1)級的出水口焓；τj為在第j級低壓加熱器中的單位給水焓升。

22、作為優(yōu)選實施方式，所述低壓加熱系統(tǒng)熱量利用的平均抽汽效率ηjp的具體計算公式如下：

23、

24、式中，其中ηm為第m級低壓加熱器抽汽效率。

25、作為優(yōu)選實施方式，所述基于低壓加熱器加熱系統(tǒng)的新蒸汽等效熱降增加量與冷卻水量的最佳取值范圍，利用分治算法遞歸求解獲得最佳的冷卻水量實時值步驟具體為：

26、根據(jù)低壓加熱器的等效熱降增加量δh的計算公式，獲得低壓加熱器系統(tǒng)新蒸汽等效熱降增加量δh與冷卻水量ms的函數(shù)關系，具體函數(shù)關系式如下：

27、

28、利用分治算法遞歸求解函數(shù)δh＝g(ms)的最大值，具體公式如下：

29、

30、獲得的最大值點p(msg，δhmax)所對應的msg為當前時刻最佳冷卻水量，δhmax為當前時刻低壓加熱器系統(tǒng)新蒸汽等效熱降增加量最大值。

31、作為優(yōu)選實施方式，所述基于除塵器的除塵效率和真空熱管的低溫腐蝕速度與低溫加熱器的疏水壓力閾值對真空熱管低溫省煤器的冷卻水量約束，分別確定滿足除塵效率、低溫腐蝕速度、疏水壓力閾值的冷卻水量取值范圍步驟具體為：

32、確定在除塵器的除塵效率取閾值時所需的冷卻水量取值范圍具體為：利用神經(jīng)網(wǎng)絡搭建除塵效率ηesp與除塵器入口煙溫tespin關系模型：f(tespin)＝ηesp；當除塵器取最小除塵效率時，除塵器入口煙溫獲得最大值，此時除塵器入口煙溫所需要的冷卻水量需大于ms1，即基于除塵效率閾值的冷卻水量取值范圍為u1＝[ms1，msmax]，其中，msmax為真空熱管低溫省煤器可通過的最大冷卻水量；

33、確定在真空管的低溫腐蝕速度取閾值時所需的冷卻水量取值范圍具體為：除塵器入口煙氣溫度tespin需大于煙氣露點溫度tdn，根據(jù)煙氣露點溫度，確定除塵器入口煙溫的最小值，此時除塵器入口煙溫所需要的冷卻水量需小于ms2，即基于除塵效率閾值的冷卻水量取值范圍為u2＝[0，ms2]；

34、確定在低壓加熱器的疏水壓力取閾值時所需的冷卻水量取值范圍具體為：根據(jù)真空熱管冷卻水出口水溫的最小值，確定此時需要的冷卻水量需大于ms3，即基于疏水壓力閾值的冷卻水量取值范圍為u3＝[ms3，msmax]，其中，msmax為真空熱管低溫省煤器可通過的最大冷卻水量。

35、作為優(yōu)選實施方式，所述同時滿足三個閾值的冷卻水量范圍為最佳取值范圍步驟具體為：

36、當除塵器的除塵效率和真空熱管的低溫腐蝕速度與疏水壓力滿足閾值條件時，對應冷卻水量的取值范圍分為為u1＝[ms1，msmax]、u2＝[0，ms2]、u3＝[ms3，msmax]；

37、對u1、u2和u3取交集時，獲得冷卻水量的最佳取值范圍usp：

38、作為優(yōu)選實施方式，所述通過設置權重參數(shù)確保冷卻水量的最終取值范圍不為空集步驟中添加權重參數(shù)后，除塵效率、低溫腐蝕速度、疏水壓力取閾值時，對應冷卻水量取值范圍為：

39、u′1＝[ms1(1+ωa)，msmax]

40、u′2＝[0，ms2(1-ωb)]

41、u′3＝[ms3(1+ωc),msmax]

42、式中，ωa、ωb和ωc均為權重參數(shù)。

43、本發(fā)明具有如下有益效果：

44、1、本發(fā)明通過研究熱力學分析、等效熱降理論以及數(shù)據(jù)建模方法，結合真空熱管低溫省煤器運行參數(shù)，計算低壓加熱器的等效熱降增加量，用以實時評估真空熱管低溫省煤器的熱效益。

45、2、本發(fā)明通過分析真空熱管低溫省煤氣出口煙溫、出口水溫等參數(shù)對除塵效率、低溫腐蝕速度、疏水壓力的影響，共同限制真空熱管冷卻水量的取值范圍。

46、3、本發(fā)明通過權重參數(shù)實現(xiàn)冷卻水量取值范圍的動態(tài)調(diào)整，確保冷卻水量取值范圍不為空集。并通過實時數(shù)據(jù)監(jiān)測除塵效率、低溫腐蝕速度、疏水壓力指標是否存在顯著異常風險，自動調(diào)整權重參數(shù)，優(yōu)化冷卻水量取值范圍，同時避免除塵器、真空熱管和低壓加熱器的工作狀態(tài)出現(xiàn)異常。

47、4、本提案通過求解在指定的冷卻水量取值范圍內(nèi)，取何冷卻水量能使得低壓加熱器系統(tǒng)新蒸汽等效熱降增加量最大。該水量即為最佳冷卻水量，并利用閥門與水量的擬合關系控制進水管電動調(diào)節(jié)閥開度，實現(xiàn)自動控制。