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工业节能减排全范围数字化管控技术

       

一、所属行业:测控开发

二、技术名称:工业节能减排全范围数字化管控技术

三、适用范围:电力、水泥、钢铁、石化等流程工业领域的系统节能工程

四、技术内容: 

(一)基本原理

以数字化为信息共享的基础,用仿真、控制、信息和通讯四位一体的技术平台,支撑设计、研发、分调、联调、修改和维护的全过程,实现了流程工业的精细化管理。通过建立全范围、全物理过程和化学过程的精细数学模型和必要软测量数学模型,在线与工艺过程结合,形成数字化了的生产线,跟踪实际工业生产过程运行,并提供了在线仿真系统实验工况(方式),支撑节能减排智能化控制。即应用在线仿真作为系统节能的实验床,反复研究用能理论和验证操作指标、操作参数、操作方法、排除故障等四项操作要素的优化,达到节能减排的预定目标,并实现了全系统在线分析、诊断、优化、决策、人员培训,以及对标和能源审计。系统在线自动寻优和维持优化运行,采用在线决策控制技术以及数学分析方法和智能优化技术,建立了在线和离线分析和研究平台,自动给出优化数据,指导运行人员调整合理的运行参数,以确保在来料不断变化条件下,保障质量合格的前提下达到节能减排的目标。

(二)关键技术

1、全物理过程的在线仿真模型,在高精度、全物理过程的在线仿真模型和软测量的基础上,建立了在线和离线分析和研究平台,自动给出优化数据,可以指导运行人员调整合理的运行参数;

2、在线仿真技术,采用全范围的全物理过程和化学过程的在线仿真技术支撑系统全面功能的实现,即:支撑设计、研究、验证、诊断、优化、对标、能源审计、安全等;

3、仿真、控制、信息、通讯四位一体的支撑平台,开发了仿真、控制、信息、通讯四位一体的支撑平台,使系统在共享数字信号的基础上实现丰富的功能;

4、在线决策控制技术,以确保系统在优化的目标下运行;

5、应用在线仿真作为系统节能实验床,反复研究用能理论和验证操作指标、操作参数、操作方法、排除故障等四项操作要素的优化,达到节能降耗的理想目标;

6、系统在线自动寻优和维持优化运行,采用全仿真虚拟生产试验优化技术、数学分析方法和智能优化技术,建立了离线分析和研究平台,极大地方便了专业人员做相关优化实验,为改进运行方式和配比参数提供理论依据和实验平台。

(三)工艺流程

以电力生产企业为例:

五、主要技术指标: 

稳态运行指标:保证质量和能量守恒;在稳态运行时,仿真系统的关键参数的计算值稳定,与参考设备相应设计数值的偏差不超过2%;其它参数与参考设备相应参数相比,其动态偏差小于3%;关键参数是指直接关系到设备能量平衡和质量平衡的一些参数。

暂态运行指标:暂态运行包括故障,非正常运行和各种非稳定工况,本仿真系统能满足下述要求:各参数的动态变化符合对有关暂态过程分析结果,符合物理定律;启动过程符合设备运行规程;仿真系统的报警和自动装置动作与参考设备一致;在相同的操作情况下,仿真系统与参考设备相比,系统的动态误差对关键参数为<3%,其它参数<5%。

实时性指标:对操作的I/O采样周期 0.1秒;

快过程模型运算的周期      0.1秒;

慢过程模型运算周期 1.0秒。

系统资源充裕度指标

备用CPU能力 40

备用内存容量 40

备用外存容量 60

系统可靠性指标

仿真计算机平均无故障工作时间(MTBF) 4320小时

系统可用率 99

系统故障频率 不大于1次/年

六、技术应用情况: 

国家十五科技攻关技术“数字化电厂关键技术开发”项目应用于内蒙古呼伦贝尔华能伊敏煤电有限责任公司,于200612月份通过国家科技部专家组验收;20078月份通过广东省科技厅科技成果鉴定。

水泥工业节能减排全范围数字化管控技术应用于武安市新峰水泥有限责任公司,项目于20111223日通过国家工业和信息化部科技成果鉴定。

七、典型用户及投资效益:

典型用户:华能伊敏煤电有限责任公司(一期、二期项目);广东红海湾发电有限公司;华能巢湖发电有限责任公司;大唐景泰发电有限公司;武安市新峰水泥有限责任公司。

以一个2*600MW火力发电机组为例,项目投资约1800万元,按年利用小时6,000小时,就以最小的节煤效果每发一度电节约标煤耗4g/kwh计算,可实现节约标煤2.88万吨,节约电力1,440万度,减少CO2排放量7.18万吨。节能效益约2880万元/年。

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