锅炉燃烧控制方法及系统技术方案

本发明专利技术实施例提供一种锅炉燃烧控制方法及系统，属于锅炉燃烧控制技术领域。所述方法包括：获取当前锅炉运行信息，并基于所述当前锅炉运行信息模拟锅炉当前工况；基于预构建的锅炉燃烧全工况在线数据库进行当前锅炉工况处理，获得锅炉当前工况对应的最优燃烧状态；基于所述最优燃烧状态确定锅炉各项运行参数的目标值，并基于各项运行参数的目标值确定调整方案；基于所述调整方案进行锅炉各项运行参数的调整。本发明专利技术方案解决了现有锅炉运行参数进行寻优的优化方案存在的与实际运行工况匹配度差和优化结果应用价值小的问题。配度差和优化结果应用价值小的问题。配度差和优化结果应用价值小的问题。

【技术实现步骤摘要】
锅炉燃烧控制方法及系统


[0001]本专利技术涉及锅炉燃烧控制
，具体地涉及一种锅炉燃烧控制方法及一种锅炉燃烧控制系统。

技术介绍

[0002]随着大数据、人工智能、先进控制算法模型等技术在燃煤机组控制上的大规模开展应用，炉内燃烧智能实时控制已具备了实现的技术条件。对于智能火电建设而言，锅炉燃烧过程的智能优化控制是业内公认的重点、难点，为此开展锅炉燃烧数值模拟计算及炉内燃烧状态优化研究，为锅炉燃烧智能实时控制提供支撑。现有情况下，大多数机组依据历史数据，通过运行指导原则和人工经验控制磨煤机的出力方式、一二次风温、风压以及锅炉侧的配风方式等，以提高锅炉效率，降低NOX排放，从而达到优化燃烧状态的目的，但该种优化方案使得锅炉燃烧状态难以稳定在最佳状态。
[0003]在现有技术背景下，针对锅炉运行参数进行寻优的优化方案，主要采用神经网络等智能建模方法，以电厂历史运行数据和实验数据为样本，建立锅炉燃烧模型，根据模型采用智能算法对锅炉运行参数进行寻优，并提出优化策略。以上方案存在两方面问题，一方面因为常规机组历史运行的数据库覆盖范围小，无法匹配当前新型电力系统下电厂深度调峰的实际运行工况；另一方面由于算法自身存在局限，导致过拟合和局部最优，而非全局最优。针对现有锅炉运行参数进行寻优的优化方案存在的与实际运行工况匹配度差和优化结果应用价值小的问题，需要创造一种新的锅炉燃烧控制方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施方式的目的是提供一种锅炉燃烧控制方法及系统，以至少解决现有锅炉运行参数进行寻优的优化方案存在的与实际运行工况匹配度差和优化结果应用价值小的问题。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种锅炉燃烧控制方法，应用于燃煤机组的锅炉燃烧状态控制，所述方法包括：获取当前锅炉运行信息，并基于所述当前锅炉运行信息模拟计算锅炉当前工况；基于预构建的锅炉燃烧全工况在线数据库进行当前锅炉工况处理，获得锅炉当前工况对应的最优燃烧状态；基于所述最优燃烧状态确定锅炉各项运行参数的目标值，并基于各项运行参数的目标值确定调整方案；基于所述调整方案进行锅炉各项运行参数的调整。
[0006]可选的，所述当前锅炉运行信息包括：当前燃煤机组的负荷和燃煤参数。
[0007]可选的，所述方法还包括：构建锅炉燃烧全工况在线数据库，包括：采集锅炉的当前结构参数，并基于当前结构参数进行三维锅炉模型构建；对所述三维锅炉模型进行网格划分，获得锅炉网格模型；采集当前锅炉的历史运行数据，并基于三维锅炉模型进行所述历史运行数据处理，获得锅炉典型运行工况；其中，所述典型运行工况为各项运行参数在可调范围内按照任一选定值进行组合后得到的锅炉运行工况的集合；基于所述典型运行工况进
行CFD数值模拟计算，获得典型运行工况下的各项运行参数的数值计算结果；基于所述历史运行数据获得稳态运行工况下的各项运行参数值；基于所述典型运行工况下的各项运行参数的数值计算结果和所述稳态运行工况下的各项运行参数值进行锅炉燃烧全工况在线数据库构建。
[0008]可选的，在基于所述典型运行工况进行CFD数值模拟计算之前，所述方法还包括：基于燃煤机组的实测运行参数或适应性训练参数确定各项运行参数的数值计算的边界条件；所述基于所述典型运行工况进行CFD数值模拟计算，包括：基于锅炉燃烧的各耦合因素选用对应的数学模型；其中，锅炉燃烧的各耦合因素为锅炉燃烧状态的各项评判因素；在典型运行工况下，基于选择的数学模型对应分别计算锅炉燃烧各阶段的状态参数；基于锅炉燃烧各阶段的状态参数获得CFD数值模拟计算结果。
[0009]可选的，锅炉燃烧的各耦合因素包括：气相湍流过程、气固两相间的换热过程、辐射换热过程、焦炭颗粒的燃烧过程、颗粒的运动过程、煤粉的热解过程；各耦合因素对应的数学模型包括：用于描述气相湍流过程的湍流模型；用于描述气固两相间的换热过程的气相燃烧模型；用于描述辐射换热过程的辐射模型；用于描述焦炭颗粒的燃烧过程的焦炭燃烧模型；用于描述颗粒的运动过程的气固两相流模型；用于描述煤粉的热解过程的NOx生成模型。
[0010]可选的，所述湍流模型为Realizable k
‑
ε模型；所述气相燃烧模型为非预混燃烧模型；所述辐射模型为P
‑
1模型；所述焦炭燃烧模型为单步热解模型和扩散
‑
动力控制反应速率模型；所述气固两相流模型为离散相模型；所述NOx生成模型为氮氧化物生成后处理模型。
[0011]可选的，所述基于预构建的锅炉燃烧全工况在线数据库进行当前锅炉工况处理，获得锅炉当前工况对应的最优燃烧状态，包括：基于蚁群算法，在所述预构建的锅炉燃烧全工况在线数据库中，进行当前锅炉工况处理获得当前锅炉工况对应的最优燃烧状态；所述各项运行参数包括：磨煤机的出力方式、风温、风压和锅炉侧的配风方式。
[0012]可选的，所述方法还包括：构建锅炉炉内状态三维可视化模型，包括：基于典型运行工况模拟得到的计算结果，确定影响计算结果的各个参数；基于历史运行数据获得工况寻优模型和相似工况识别模型；基于影响计算结果的各个参数、工况寻优模型和相似工况识别模型构建对应锅炉的数字孪生模型；基于当前锅炉运行信息，基于即时学习策略和所述数字孪生模型进行锅炉炉内状态三维可视化模型构建。
[0013]本专利技术第二方面提供一种锅炉燃烧控制系统，应用于燃煤机组的锅炉燃烧状态控制，所述系统包括：采集单元，用于获取当前锅炉运行信息，并基于所述当前锅炉运行信息模拟锅炉当前工况；处理单元，用于基于预构建的锅炉燃烧全工况在线数据库进行当前锅炉工况处理，获得锅炉当前工况对应的最优燃烧状态；方案生成单元，用于基于所述最优燃烧状态确定锅炉各项运行参数的目标值，并基于各项运行参数的目标值确定调整方案；调整单元，用于基于所述调整方案进行锅炉各项运行参数的调整。
[0014]另一方面，本专利技术提供一种计算机可读储存介质，该计算机可读存储介质上储存有指令，其在计算机上运行时使得计算机执行上述的锅炉燃烧控制方法。
[0015]通过上述技术方案，本专利技术方案基于CFD数值模拟，建立锅炉燃烧全工况在线数据库，根据负荷、煤质等对锅炉相关运行参数，应用改进蚁群算法进行寻优并实时调整的方
法，优化锅炉燃烧状态，提高锅炉效率，降低NOX排放。本方案同时解决了常规机组历史运行的数据库覆盖范围小，算法自身存在局限导致过拟合和局部最优的问题。
[0016]本专利技术实施方式的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
[0017]附图是用来提供对本专利技术实施方式的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术实施方式，但并不构成对本专利技术实施方式的限制。在附图中：
[0018]图1是本专利技术一种实施方式提供的锅炉燃烧控制方法的步骤流程图；
[0019]图2是本专利技术一种实施方式提供的锅炉燃烧全工况在线数据库构建过程的步骤流程图；
[0020]图3是本专利技术一种实施方式提供的锅炉本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锅炉燃烧控制方法，应用于燃煤机组的锅炉燃烧状态控制，其特征在于，所述方法包括：获取当前锅炉运行信息，并基于所述当前锅炉运行信息模拟锅炉当前工况；基于预构建的锅炉燃烧全工况在线数据库进行当前锅炉工况处理，获得锅炉当前工况对应的最优燃烧状态；基于所述最优燃烧状态确定锅炉各项运行参数的目标值，并基于各项运行参数的目标值确定调整方案；基于所述调整方案进行锅炉各项运行参数的调整。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当前锅炉运行信息包括：当前燃煤机组的负荷和燃煤参数。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：构建锅炉燃烧全工况在线数据库，包括：采集锅炉的当前结构参数，并基于当前结构参数进行三维锅炉模型构建；对所述三维锅炉模型进行网格划分，获得锅炉网格模型；采集当前锅炉的历史运行数据，并基于所述锅炉网格模型进行所述历史运行数据处理，获得锅炉典型运行工况；其中，所述典型运行工况为各项运行参数在可调范围内按照任一选定值进行组合后得到的锅炉运行工况的集合；基于所述典型运行工况进行CFD数值模拟计算，获得典型运行工况下的各项运行参数的数值计算结果；基于所述历史运行数据获得稳态运行工况下的各项运行参数值；基于所述典型运行工况下的各项运行参数的数值计算结果和所述稳态运行工况下的各项运行参数值进行锅炉燃烧全工况在线数据库构建。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在基于所述典型运行工况进行CFD数值模拟计算之前，所述方法还包括：基于燃煤机组的实测运行参数或适应性训练参数确定各项运行参数的数值计算的边界条件；所述基于所述典型运行工况进行CFD数值模拟计算，包括：基于锅炉燃烧的各耦合因素选用对应的数学模型；其中，锅炉燃烧的各耦合因素为锅炉燃烧状态的各项评判因素；在典型运行工况下，基于选择的数学模型对应分别计算锅炉燃烧各阶段的状态参数；基于锅炉燃烧各阶段的状态参数获得CFD数值模拟计算结果。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，锅炉燃烧的各耦合因素包括：气相湍流过程、气固两相间的换热过程、辐射换热过程、焦炭颗粒的燃烧过程、颗粒的运动过程、煤粉的热解过程；各耦合因素对应的数学模型包括：用于描述气相湍流过程的湍流模型；用于描述气固两相间的换热过程的气相燃烧...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴真，高满达，王一男，李庚达，王昕，何宁，王文彬，高兴，贺旭杰，钱江波，于凌，谢天，
申请(专利权)人：国电建投内蒙古能源有限公司华北电力大学保定，
类型：发明
国别省市：