ZoloBOSS燃烧优化项目建议书Rev.doc

基于ZoloBOSS激光测量系统的锅炉燃烧优化项目建议书华北电力大学河北省发电过程仿真与优化控制工程技术研究中心美国佐炉科技公司2011年8月BCOS-ZOLO基于ZoloBOSS激光测量系统的锅炉燃烧优化系统电力生产的能耗与排放现状锅炉燃烧优化技术投资回报分析燃烧优化的关键问题及解决方案炉膛参数测量ZoloBOSS测量原理ZoloBOSS技术特点ZoloBOSS激光测量网ZoloBOSS激光系统构成燃烧过程数学模型的建立优化步骤与方法燃烧优化的内容与步骤燃烧优化效果BCOS-ZOLO技术特点优化模式系统实施可行性分析安全性和经济性分析电力生产的能耗与排放现状我国电力工业高速发展,发电企业以煤电为主,截至2006年年底,我国发电装机容量达到62200万千瓦,其中,火电总装机容量达48405万千瓦,%,近年我国火电发电量比重在80%以上,火电在电力构成中仍占统治地位。2006年我国供电煤耗为366克/千瓦时,当前世界先进水平的供电煤耗是285克/千瓦时,世界平均水平为335克/千瓦时。我国当前供电煤耗相当于发达国家1990年左右的平均水平。在火电发电成本中,燃料费用一般要占70%以上,提高锅炉燃烧系统的运行水平对机组的节能降耗具有重要意义。同时,发电企业面临厂网分开、竞价上网的电力市场竞争,由于能源紧张导致燃煤价格上涨,进一步加大了发电企业的生产成本。另一方面,我国目前的大气污染状况很严重,二氧化硫和二氧化碳排放量分别居世界第一位和第二位,因此造成了高昂的经济成本和环境成本。研究表明大气污染造成的经济损失占GDP的3-7%。造成严重大气污染的主要原因也在于我国以燃煤为主的能源结构,煤炭能源占整个能源的70%左右,大气污染中烟尘和二氧化碳排放量的70%、二氧化硫的90%、氮氧化物的67%来自于燃煤。随着国家对电站污染物排放的限制,如何有效降低污染物排放的技术成为电厂当前关注的热点。燃煤价格的上涨和污染排放的限制,使国内燃煤电站面临着提高锅炉效率与降低污染排放的双重要求,迫切需要更好的面向节能、降耗与降低污染的生产过程一体化控制与调度方法。锅炉燃烧优化技术能够有效提高机组运行效率,降低发电成本,并能够降低锅炉污染物的排放。锅炉燃烧优化技术燃烧优化技术的实质是一个多目标优化问题:在保证污染排放不超标的前提下,追求尽可能高的锅炉效率;或者在保证锅炉效率一定的前提下,采用尽可能低的污染排放控制策略。目标是根据锅炉的负荷和煤种,实时优化锅炉配风、配煤燃烧运行方式,指导锅炉燃烧调整,提高锅炉燃烧运行效率,降低发电煤耗,同时减少烟气的NOx排放,实现锅炉的经济环保运行。锅炉的燃烧效率和污染物排放特性是由两个方面决定的:锅炉的设计制造水平锅炉的操作运行水平锅炉燃烧优化技术的两种主要方式:第一类:改造锅炉的设计制造水平。燃烧优化技术在设备层面,通过对燃烧器、受热面等的改造实现锅炉的燃烧优化调整。第二类:提高锅炉的运行操作水平通过在线检测锅炉燃烧的重要参数,指导运行人员调节锅炉燃烧。同时在DCS的基础上,作为锅炉运行的监督控制系统,通过采用先进的控制逻辑、控制算法或人工智能技术,实现锅炉的燃烧优化。随着DCS技术的广泛推广、先进控制和人工智能技术的逐步成熟,及其在工业上成功的应用,这类燃烧优化技术发展迅速。投资与回报分析世界著名先进控制领域的公司所做的有关调查表明:用DCS实现常规PID控制,其投资占总投资的70%,取得的经济效益约占总效益的15%;在常规PID控制的基础上,实现常规先进控制(TAC),投资额10%,效益也提高10%;再增加10%的投资实现预测等先进控制(MPC),便可取得约的35%效益;在实现先进控制的基础上,增加实时优化(CLRTO),成本增加约10%,可进一步获得40%的效益。可见,实施先进控制与优化的产出投入比是极高的,因而有人把优化称为“不用投资的技术改造”。实施先进控制与优化技术不需要对锅炉设备进行任何改造,能够充分利用锅炉的运行数据,在DCS控制的基础上,通过先进建模、优化、控制技术的应用,直接提高锅炉运行效率,降低NOx排放,具有投资少、风险小、效果明显的优点,因而成为很多电厂首选的燃烧优化技术。燃烧优化的关键问题及解决方案【目前问题】真正有效的实现燃烧优化,涉及几个关键的问题:炉膛内参数的测量炉膛燃烧区域被称为“测量盲区”,因为现有的各种测量仪表均无法忍受燃烧区域摄氏1500度的高温,因此无法获得实时、有效的燃烧数据,给实时燃烧控制带来极大的难题与挑战。燃烧过程数学模型的建立锅炉燃烧过程是个复杂的物理和化学反应过程,涉及到燃烧学、流体力学、热力学、传热传质学等学科领域。影响锅炉燃烧品质的参数繁多,各参数之间的关系复杂,目前对燃烧过程机理尚未完全了解透彻。优化算法的选择与应用早期锅炉燃烧优化技术的研