Sliding Mode Predictive Control of Main Steam Pressure in Coal-fired Power Plant Boiler

Since the combustion system of coal-fired boiler in thermal power plant is characterized as time varying, strongly coupled, and nonlinear, it is hard to achieve a satisfactory performance by the conventional proportional integral derivative (PID) control scheme. For the characteristics of the main steam pressure in coal-fired power plant boiler, the sliding mode control system with Smith predictive structure is proposed to look for performance and robustness improvement. First, internal model control (IMC) and Smith predictor (SP) is used to deal with the time delay, and sliding mode controller (SMCr) is designed to overcome the model mismatch. Simulation results show the effectiveness of the proposed controller compared with conventional ones.

Improve power quality of coal mine power network based on gray system theory

Unified Power Quality Controller（UPQC） was proposed to comprehensively improve power quality of coal mine power network and its basic structure and operation principle was introduced. In order to overcome time lag of Active Power Filter（APF） in compensating harmonic and reactive current, a novel method based on gray system theory was proposed to predict harmonic current and other distortion component. The mathematical model of component to be compensated was constructed by data sequence of distortion component, which could exactly forecast compensation signal of next period. The optimal control strategy was selected according to the principle of output signal approaching component to be compensated as near as possible. Before predicating each time the oldest data was eliminated while the latest data was added to data sequence. Then new predication model was established once again. The results show that the method can always construct mathematical model with variation of system parameters, reflect the latest state of system and not increase calculation quantity. The feasible and effective control strategy can improve power quality of coal mine power network.

Performance Analysis of Induced Draft Fan Driven by Steam Turbine for 1000 MW Power Units

Boiler fan is the main power consumption device in thermal power units and the induced draft fan accounted for the largest proportion. Reducing the energy consumption rate of induced draft fan is the main path to reduce the power consumption rate of thermal power units. The induce fan driven by small turbine is greatly effective for reducing the power consumption rate and the supply coal consumption rate in large thermal power plant. Take 1000 MW power units for example, the selection of steam source for steam turbine were discussed and economic performance of the unit under different steam source was compared in this paper. The result shows that compared with the motor driven method, there is about 1.6 g/kWh decrease in supply coal consumption rate driven by the fourth stage extraction steam;whereas there is about 2.5 g/kWh decrease in supply coal consumption rate driven by the fifth stage extraction steam.

600 MW等级超超临界燃煤发电机组动态建模与变负荷控制优化

为提升超超临界燃煤发电机组变负荷过程关键参数控制效果及能效,以某600 MW等级超超临界燃煤发电机组为研究对象进行建模仿真,其关键热力参数偏差满足火电仿真标准规定,建立了燃煤发电机组热力系统内部蓄热分布模型,提出了前馈机组内部蓄热状态的水燃比和烟气挡板开度控制逻辑,将机组变负荷过程实时的蓄热状态前馈到给水、给煤流量和烟气挡板调控中。仿真结果表明:机组在40%THA~70%THA负荷段以1.0%Pe/min~3.0%Pe/min速率变负荷时,累计主蒸汽温度偏差率绝对值下降27%~31%,机组瞬态过程平均发电标准煤耗率下降0.37~0.65 g/(kW·h)。证明所提出的控制策略提升了超超临界燃煤发电机组变负荷瞬态过程关键热力参数控制精度和能量转化效率。

基于聚类算法的动力用煤资源质量评价方法与应用研究

为了快速、准确评价淮南煤田动力用煤资源的等级,达到合理开发利用优质动力用煤资源的目的,基于淮南煤田钻孔煤质大数据库,选取8煤层作为研究对象,将煤的发热量、灰分、硫分、挥发分、软化温度和哈氏可磨性作为动力用煤资源质量评价的基础指标。基于GIS平台,利用ISODATA算法对研究区动力用煤资源进行聚类,深入挖掘煤质数据信息。结合熵权法确定出每一簇类评价指标的权重,通过综合指数法实现动力用煤资源优劣等级的划分。研究结果表明,淮南煤田8煤层动力用煤资源聚类可分为三类,第二簇类动力用煤资源质量最好,其次为第三簇类,第一簇类质量相对较差。其中,第二簇类中优质煤占比最多,第三簇类以中质煤为主,第一簇类则以中质煤、低质煤为主。这为今后淮南煤田动力用煤资源合理开发利用提供了技术指导,并拓展了煤田煤质数据库的利用方式。

动力煤选煤厂宽尺度煤炭干法筛分-深度分选系统研究

煤炭的筛分设备和分选设备对煤质控制起着决定性作用,对原煤特性、煤和矸石的泥化特性进行了研究分析,采用了振动测试技术、粒度级分析、密度级分析、筛分、分选效果评价等方法,介绍了弛张筛和智能跳汰分选机的性能。研究结果发现,处理能力对筛分效果影响显著,随着处理能力的增加,筛分效率有明显下降。此外,在智能跳汰分选机的研究中,发现第一段矸石中存在精煤,需要对跳汰机的智能算法进行进一步的优化。优化筛分参数和分选效果可以满足煤炭行业对高质量煤炭产品的需求,对提高煤炭筛分效率和质量控制具有实际应用意义。

汽轮机高位布置燃煤发电系统调频动态特性模拟研究

汽轮机高位布置技术可大幅缩短四大管道的长度,降低四大管道阻力,有望在降低发电煤耗率的同时提升机组的响应能力。采用GSE软件建立了660MW汽轮机高位布置超超临界燃煤发电机组动态模型,研究了主汽阀、高加抽汽节流和低加抽汽节流参与一次调频时的调节性能,并与汽轮机常规布置机组进行比较。结果表明:汽轮机高位布置可减少主汽阀参与一次调频时的调节时间,负荷扰动分别为-0.3%P e、-0.4%P e和-0.5%P e时,高位布置机组的调节时间分别减少了2s、2.1s和2.6s,负荷扰动分别为+0.3%P e、+0.4%P e和+0.5%P e时调节时间减少了2.1s、3.5s和4.1s;但是汽轮机高位布置对抽汽节流参与调频时的调节时间影响较小。

基于再热蒸汽抽汽-熔盐储热的火电系统分析

提出了一种基于再热蒸汽-抽汽熔盐储热的火电联合系统,通过建立仿真模型对系统的运行过程及效率进行了分析。为了使熔盐放热过程匹配主蒸汽温度,需要在抽汽充热过程之后再配置电加热器对熔盐提温,在此基础上研究了充热过程平均换热温差、放热过程夹点温差、低温储热温度对系统性能参数的影响。结果表明:充热过程中维持10 K平均换热温差,放热夹点温差从5 K增加至15 K会导致最高等效往返效率从88.2%降低至85.0%,同时最佳储热温度从314℃升高至324℃;放热过程中维持10 K夹点温差,充热过程的平均换热温差从5 K增加至15 K时,最高等效往返效率从89.5%降低至85.8%;2个温差均在10 K时,机组的最高等效往返效率为87.1%,该条件下运行时机组最低负荷可从30%下调至24.3%。

考虑稳定性的双事件触发过热汽温串级控制

过热蒸汽温度对燃煤火力发电厂的运行至关重要。然而,以往控制策略中执行器频繁动作的问题却未被重视。因此,从保护执行器的角度出发,设计了一种新的控制策略。首先,针对蒸汽温度系统提出了一种考虑稳定性的双事件触发串级控制策略。该策略分别在内环和外环控制器的前端增加了一个事件触发机制。其次,为了减少执行器和控制器更新次数,讨论了在串级控制的双环中添加事件触发机制,并得到了事件触发条件的阈值和时间间隔的选择规律。最后,推导出等效的状态反馈系统,利用非周期性采样理论证明了系统的稳定性。稳定性只与事件时间间隔有关,而与事件触发阈值条件无关。仿真结果表明,与传统的周期控制相比,采用该策略可避免控制器和执行器的频繁更新。此外,与仅在内环或外环添加事件触发控制相比,双事件触发控制策略中内环、外环控制器和执行器的更新次数更少,控制性能更好。

基于SPC煤矿用全液压钻机动力头装配过程质量控制

动力头作为全液压钻机的核心部件,其装配质量直接影响钻机的整体性能。探讨了如何应用统计过程控制(SPC)方法来提高煤矿用全液压钻机动力头的装配质量,通过分析动力头装配过程中的关键质量控制点并结合SPC控制图,建立一套系统的质量控制流程。结果表明,运用SPC可以有效监控和控制装配过程,减少质量波动,确保产品满足设计要求。

燃煤电厂袋式除尘器环保与节能耦合的性能优化研究

燃煤电厂袋式除尘系统在进行超低排放的过程中会消耗大量能源,为了使除尘器在满足出口烟气浓度排放指标的情况下以最优能耗的状态运行,收集燃煤电厂运行期间的监测数据,通过对除尘系统中涉及到能量的消耗及组成进行分析,建立单位质量除尘能耗指标模型和除尘效率指标,并研究灰分、燃煤热值和发电机组负荷率对除尘系统的影响规律。结果表明:除尘效率随灰分增加而提高,单位质量除尘能耗随灰分增加而减少并在灰分为18%时获得最佳能耗,燃煤热值的增加会使单位质量除尘能耗整体上升,但除尘系统在高热值区间运行较为稳定,机组负荷率在中高区间时,单位质量除尘能耗几乎没有变化,但设备能耗随负荷率的增加而线性增大,当机组超负荷时,最佳单位质量除尘能耗值会大幅上升,使得系统工作效益较低。

煤电二氧化碳捕集能量梯级利用与机组效率分析

燃煤电厂配置二氧化碳捕集系统需消耗大量蒸汽用于吸收剂再生与循环利用,蒸汽消耗降低机组发电效率和发电量。机组热力系统和二氧化碳捕集系统的跨界区能量耦合利用是减少发电效率损失的重要途径。以全容量二氧化碳捕集的630 MW机组为对象,构建全容量烟气的二氧化碳捕集系统模型和汽轮机组热力系统热平衡图,借助等效焓降法研究碳捕集系统工艺参数选择及多种余热利用方法对汽轮机组发电效率的影响。结果表明:全容量二氧化碳捕集系统后需消耗569.18 t/h蒸汽,导致原机组循环效率从43.84%降至35.74%。再沸器凝结水余热用于富液加热时,再生热耗降低0.2 GJ/t,节约蒸汽用量43.05 t/h,机组循环效率升至36.35%,和余热用于机组回热系统效果相当,但前者系统更简单。再生气余热和二氧化碳压缩机级间余热可用于机组凝结水加热,节约机组低压缸抽汽,提高循环效率;再生气温度、流量和余热量与碳捕集系统富液分流工艺的分流比有关,随着冷富液流量增加,碳捕集系统能耗和机组发电效率损失均呈先降低再升高趋势,当冷富液、主富液、凝结水加热富液质量比0.20∶0.75∶0.05时,机组发电效率最高;二氧化碳压缩机级数越少可利用的热量越大,机组发电效率越高,但同时消耗更多电能。通过优化,配置全容量二氧化碳捕集系统的630 MW机组发电功率由无优化时的510.09 MW增至528.96 MW。

基于火电机组运行数据判断煤质变化及其影响的方法

“双碳目标”下,火电厂的职能由供电主力方逐渐转变为调节配合方,其出力范围则是调节能力的重点指标。煤热值对火电机组的出力范围有着重要的影响。过去的煤质检测主要依赖于煤质报告分析,但这种方法在实时性和便捷性上有所欠缺。为解决这个问题,我们提出了一种基于火电机组运行数据监测煤质变化的方法,并以实际煤质报告的低位发热量对所提方法进行验证。最后,我们计算了煤质变化对机组出力范围的影响。

减少火力发电厂煤质化验误差的策略分析

煤质化验工作是煤炭资源开发的重要环节,与煤炭的价格和经济效益有着直接关联,并重点探讨如何减少火力发电厂煤质化验的误差,详细总结了减少误差的重要性,并对采样与制样、系统与收缩、样品分析等影响因素展开分析,提出了规范操作行为、加大培训力度、完善管理机制、做好记录工作等控制措施,以期为煤质化验的质量优化提供有效参考。

煤电企业湿法脱硫石膏处置与综合利用现状分析

以14家煤电企业为调查研究对象,全面调查各煤电企业脱硫石膏处置与综合利用现状,对比分析各煤电企业脱硫石膏品质间的差别,并根据现有技术条件提出改进建议。调查结果表明,参与调查的14家煤电企业中,有9家综合利用率为100%,占比64.29%,处置方式为外销或委托第三方综合处置;有5家综合利用率为0,占比35.71%,处置方式为自有灰场贮存或外运灰场贮存;14家煤电企业脱硫石膏总产量为1 184 927 t,综合利用405 848 t,资源化利用率为45.10%,整体资源化利用率较低;14家煤电企业脱硫石膏化验分析项目中含水率、CaSO3·1/2H2O、CaCO3、CaSO4·2H2O质量分数平均值分别为11.32%、0.34%、2.75%、85.63%,其中CaSO3·1/2H2O、CaCO3质量分数平均值分别达到≤1%、≤3%的设计值要求,含水率、CaSO4·2H2O质量分数平均值均未达到≤10%、≥90%的设计值要求。研究结果可为煤电企业技术管理工作提供数据和技术支持。

火电厂运行调整及锅炉燃烧调整对飞灰品质的影响分析

锅炉是火电厂运行中的重要设备,主要利用煤粉燃烧产生的热量进行汽轮发电。但是,锅炉燃烧期间会产生大量飞灰,如果飞灰中的含碳量超出了要求标准,则会影响飞灰品质,还容易对周围环境造成污染。火电厂运行调整和锅炉燃烧调整都会对飞灰品质产生不同程度的影响,要清楚各类要素的影响程度,并从提高飞灰品质和降低飞灰中含碳量的角度出发,做好火电厂运行调整、锅炉燃烧调整以及优化煤种质量和配置等工作,完善调整控制措施,切实提升锅炉燃烧中飞灰的质量。

电厂入炉煤质在线检测研究及方案设计

为提高燃煤机组对煤质变化的自适应能力,通过研究先进检测及控制技术,设计电厂入炉煤质在线检测方案,实时检测煤质、控制掺配,提高锅炉运行的安全稳定性、运行经济性、排放环保性。

煤矿井下供电系统电能质量治理装置的设计

针对巴彦高勒煤矿供电系统存在无功消耗大、谐波污染严重的问题,设计用于煤矿供电系统的电能质量治理装置。详细阐述了该装置的硬件设计及控制策略方案并完成仿真和试验。结果表明,投入该装置前,网侧电流畸变严重、功率因数低、无功功率大,投入该装置后,由于补偿了无功并治理了谐波污染,使得网侧电流畸变率大幅降低,功率因素大于0.95,有效改善了煤矿供电系统电能质量。

燃煤发电厂煤炭全自动采样和全自动制样问题解决方案

文章对燃煤发电厂煤炭全自动采样、全自动制样过程中遇到的问题,进行了详细分析,包括全自动采样机、全自动制样机运行堵煤不稳定,全自动采样机采煤泥堵塞,煤炭全自动制样样品的代表性差,密样桶转桶出现故障,采样室、制样室粉尘超标,余煤容易产生混样等,并提出了具体解决方案,可为同类型项目的研究提供参考。

燃煤电厂压缩空气集中供应技术路线对比分析

针对燃煤电厂开展压缩空气集中供应的综合能源项目,分析了商业市场,空压机本体及驱动的技术路线,指导电厂根据市场需要优化开展空压机及驱动方式选型设计和安装实施。结果表明空压机设备选型时需要充分考虑压缩空气的可靠性、稳定性要求,以满足客户需求。空压机型式与容量的确定应遵循经济性、安全性等原则。项目设计应考虑排气压力、排气量、压缩比,以及用气高峰、平均用量、低谷用量、压缩空气品质要求等因素。