一种基于多目标优化的配煤掺烧方法与流程

1.本发明涉及燃煤发电技术领域，具体涉及一种基于多目标优化的配煤掺烧方法。


背景技术：

2.近些年来，随着煤炭的价格持续走高，以及污染排放的环保标准不断提高的原因，电厂运营成本不断增加。出于降低发电成本、提高机组经济性的目的，电厂大多选用价格相对较低的劣质煤进行配煤掺烧。但是，燃用非设计煤种可能会出现锅炉燃烧情况变差，锅炉热效率降低，炉膛结渣，污染排放超标等一系列问题。
3.目前，燃煤发电厂在进行配煤掺烧时，是通过将两种或多种不同的煤种按照一定的比例进行混合掺烧，使入炉混煤的煤质特性尽可能达到锅炉稳定燃烧和污染排放的要求。传统寻找最佳混煤比例的方法是以锅炉燃烧特性和煤质参数为约束条件，以煤炭价格最低为目标进行寻优计算，而以煤价为单目标的优化结果不能全面地体现出配煤方案的安全性和环保性，导致当前的配煤方案过于粗略，无法保证配煤掺烧的适用性。
4.因此，基于燃烧安全性、经济性和环保性的多目标对混煤比例进行优化，对电厂实现安全稳定运行和节能减排的目标具有重要的现实意义。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种基于多目标优化的配煤掺烧方法，在安全、经济和环保的多目标要求下，综合机组实际负荷、锅炉燃烧工况和煤场存煤情况，优化计算入炉配煤的掺配比例，根据掺配比例自动调整各给煤机控制煤种比例，实现自动配煤掺烧。
6.技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
7.一种基于多目标优化的配煤掺烧方法，该方法包括如下步骤：
8.s1：根据煤样的工业分析结果，通过线性加权的方法计算煤质参数，以安全极限和环保极限为约束条件，以安全性、经济性和环保性为优化目标建立基于多目标优化的配煤数学模型，具体方法为：
9.s11.设定配煤比例约束条件：其中，xi为第i种掺烧煤种的单煤比例，0≤xi≤1n为电厂掺烧煤种数目；
10.s12.设定燃烧安全极限低位发热量约束条件：其中，q
min
为电厂锅炉燃烧安全极限低位发热量，qi为第i种掺烧煤种的低位发热量；
11.s13.设定燃烧安全极限挥发分约束条件：其中，vi为第i种掺烧煤种的挥发分，v
min
为电厂锅炉燃烧安全极限挥发分
12.s14.设定燃烧安全极限水分约束条件：其中，mi为第i种掺烧煤种
的水分，m
max
为电厂锅炉燃烧安全极限水分；
13.s15.设定燃烧环保极限硫分约束条件：其中，si为第i种掺烧煤种的硫分，s
min
为电厂锅炉燃烧环保极限硫分；
14.s16.设定燃烧环保极限灰分约束条件：其中，ai为第i种掺烧煤种的灰分，a
max
为电厂锅炉燃烧环保极限灰分；
15.s17.根据步骤s11-s16中设定的约束条件，建立基于多目标优化的配煤数学模型如下：
16.s.t.j＝min{αj
α
(x)+βj
β
(x)+γj
γ
(x)}
17.其中，j为寻优目标；j
α
(x)为安全性目标；j
β
(x)为经济性目标；j
γ
(x)为环保性目标；α为安全性指标权重系数；β为经济性指标系数；γ为环保性指标系数；
18.s2：根据步骤s1建立的基于多目标优化的配煤数学模型优化计算配煤的最佳比例；
19.s3：实施自动配煤掺烧。
20.进一步的，所述步骤s2中优化计算配煤的最佳比例，是根据煤仓所上煤种，基于多目标优化配煤数学模型，采用二次规划的方法优化计算目标函数得到配煤的最佳比例。
21.更进一步的，所述步骤s3中实施自动配煤掺烧，是当给煤机投入自动后，将最佳配煤比例作为磨煤机的设定值，通过调整煤种比例改变掺烧煤种比例，从而实现自动配煤掺烧。
22.本发明具有以下的有益效果：
23.本发明所提供的一种基于多目标优化的配煤掺烧方法，在安全、经济和环保的多目标要求下，综合机组实际负荷、锅炉燃烧工况和煤场存煤情况，优化计算入炉配煤的掺配比例，根据掺配比例自动调整各给煤机控制煤种比例，实现自动配煤掺烧。该方法能有效降低发电成本，且易于实现，具有实际工程应用价值。
附图说明
24.图1是本发明的控制原理图。
具体实施方式
25.为了使本发明要解决的技术问题、技术方案和有益效果更加清楚，下面结合附图及具体实施例进行详尽的描述。
26.本发明公开了一种基于多目标优化的配煤掺烧方法，在安全、经济和环保的多目标要求下，综合机组实际负荷、锅炉燃烧工况和煤场存煤情况，优化计算入炉配煤的掺配比例，根据掺配比例自动调整各给煤机控制煤种比例，实现自动配煤掺烧。
27.在此以某电厂660mw机组为例，具体说明本发明的技术方案。一种基于多目标优化的配煤掺烧方法，包括以下的步骤：
28.s1：根据煤样的工业分析结果，通过线性加权的方法计算煤质参数，以安全极限和环保极限为约束条件，以安全性、经济性和环保性为优化目标建立基于多目标优化的配煤
数学模型，具体方法为：
29.s11.设定配煤比例约束条件：其中，xi为第i种掺烧煤种的单煤比例，0≤xi≤1n为电厂掺烧煤种数目；
30.s12.设定燃烧安全极限低位发热量约束条件：其中，q
min
为电厂锅炉燃烧安全极限低位发热量，qi为第i种掺烧煤种的低位发热量；
31.s13.设定燃烧安全极限挥发分约束条件：其中，vi为第i种掺烧煤种的挥发分，v
min
为电厂锅炉燃烧安全极限挥发分；
32.s14.设定燃烧安全极限水分约束条件：其中，mi为第i种掺烧煤种的水分，m
max
为电厂锅炉燃烧安全极限水分；
33.s15.设定燃烧环保极限硫分约束条件：其中，si为第i种掺烧煤种的硫分，s
min
为电厂锅炉燃烧环保极限硫分；
34.s16.设定燃烧环保极限灰分约束条件：其中，ai为第i种掺烧煤种的灰分，a
max
为电厂锅炉燃烧环保极限灰分；
35.s17.根据步骤s11-s16中设定的约束条件，建立基于多目标优化的配煤数学模型如下：
36.s.t.j＝min{αj
α
(x)+βj
β
(x)+γj
γ
(x)}
37.其中，j为寻优目标；j
α
(x)为安全性目标；j
β
(x)为经济性目标；j
γ
(x)为环保性目标；α为安全性指标权重系数；β为经济性指标系数；γ为环保性指标系数；
38.s2：根据步骤s1建立的基于多目标优化的配煤数学模型优化计算配煤的最佳比例；具体是根据煤仓所上煤种，基于多目标优化配煤数学模型，采用二次规划的方法优化计算得到配煤的最佳比例。目标权重系数如表1所示：
39.表1多目标权重系数
[0040][0041]
s3：实施自动配煤掺烧。是当给煤机投入自动后，将最佳配煤比例作为磨煤机的设定值，通过调整煤种比例改变掺烧煤种比例，从而实现自动配煤掺烧。
[0042]
以上实施例仅为本发明的优选实施例，仅用于更加清楚地说明本发明方法，并非对本发明作任何其他形式的限制，应当指出的是，对于本领域一般技术而言，在不背离本发明原理和精神的前提下对其所做出的任何显而易见的改动，都应该包含在本发明的权利要求的保护范围内。