锅炉智能吹灰优化与在线结焦预警系统技术-推荐下载

锅炉智能吹灰优化系统的优化实施周世杰;徐同社;苏乾;麦永强【摘要】It is very common that coal-fired boiler’s heating surface is severely polluted and the soot blowing is not scientific conducted. These affect the safety, economy and operation efficiency of boilers. Intelligent soot-blowing system can monitoring and quantitative processingthe boiler heating soot areas in real-time, intelligently guiding the blowing process and reduce the frequency of blowing as much as possible without loss of its heat transfer characteristic, so as to save energy and improve boiler’s safety and economy.%电站燃煤锅炉受热面污染严重且吹灰不科学的现象普遍存在，极大地影响着锅炉的安全性、经济性和运行的高效性。

智能吹灰系统实现了锅炉各受热面积灰程度的实时在线监测和量化处理，对吹灰过程进行智能优化指导，在受热面换热特性得到保证的情况下，最大限度降低吹灰频率，达到节能降耗、提高机组运行经济性和安全性。

【期刊名称】《自动化博览》【年(卷),期】2014(000)004【总页数】4页(P72-75)【关键词】锅炉;吹灰;优化;智能【作者】周世杰;徐同社;苏乾;麦永强【作者单位】河北省电力勘测设计研究院，河北石家庄050031;河北省电力勘测设计研究院，河北石家庄050031;国电建投内蒙古能源有限公司，内蒙古鄂尔多斯017000;国电建投内蒙古能源有限公司，内蒙古鄂尔多斯017000【正文语种】中文【中图分类】TP2731 前言电站锅炉受热面的积灰污染不仅使锅炉运行热效率降低，严重时将导致机组降负荷运行或停机。

基于智能算法的燃煤锅炉燃烧优化控制研究随着环保意识的不断提高，燃煤锅炉作为传统能源的代表，其优化控制也越来越受到关注。

在煤炭资源日益短缺的情况下，如何实现燃煤锅炉的高效燃烧，减少能源浪费及减少对环境的污染，成为了一个重要的研究课题。

为此，基于智能算法的燃煤锅炉燃烧优化控制技术应运而生。

一、智能算法的应用背景智能算法是一种以人类智能为模型的计算机算法，具有强大的搜索、优化和自适应能力。

智能算法的应用范围非常广泛，例如在金融、医疗、环保等领域均有广泛应用，在燃煤锅炉的优化控制领域也不例外。

燃煤锅炉一直以来都是生产和生活中不可缺少的重要设备，其开发和研究始终处于一个高度的状态。

而智能算法则为燃煤锅炉提供了更为高效、智能的控制方法，可帮助人们更好地应对各种复杂的情况。

二、智能算法在燃煤锅炉燃烧控制中的应用目前，燃煤锅炉燃烧优化控制主要有以下几种方法：1. 基于模糊控制的燃烧优化控制模糊控制是指在模糊规则和模糊逻辑基础上，对物理系统进行控制的一种方法。

在燃煤锅炉的应用领域，模糊控制可将各种因素量化为模糊语言值进行处理，最终实现对炉内燃烧过程的有序控制。

2. 基于神经网络的燃烧优化控制神经网络是一种仿生学的算法，其结构和功能与人脑类似。

通过神经网络学习和训练，可实现对燃煤锅炉运行状态的诊断与分析，并对炉内温度、氧气含量、负荷等参数进行实时控制。

3. 基于遗传算法的燃烧优化控制基于遗传算法的燃烧优化控制采用优化算法来寻找最优解，可帮助燃煤锅炉提高燃烧效率和经济效益。

在运行过程中，可实现对炉内烟气和空气比例、氧含量等参数的实时监测和控制。

4. 基于模型预测控制的燃烧优化控制模型预测控制是一种按时间序列分析燃烧过程的方法，可将燃烧过程建模并对其进行分析。

通过数学模型的构建和计算机仿真，该方法可实现对炉内燃烧过程进行预测和控制。

以上四种方法均可在燃煤锅炉的优化控制中得到应用，而其各自的优势和不足，则需要根据具体情况进行选择和应用。

100项节能环保先进技术目录一、节能技术（一）重点行业节能技术1、新型高效煤粉锅炉系统技术，工业锅炉预混式二次燃烧节能技术，锅炉智能吹灰优化与在线结焦预警系统技术，燃煤催化燃烧节能技术，锅炉水处理防腐阻垢节能技术2、工业炉窑黑体技术强化辐射节能技术，流态化焙烧高效节能炉窑技术，高效节能玻璃窑炉技术，高炉鼓风除湿节能技术，矿热炉节能技术3、火电厂烟气综合优化系统余热深度回收技术，纯凝汽轮机组改造实现热电联产技术4、等离子无油点火、气化小油枪、低负荷稳燃等节约和替代石油技术5、流程工业能量系统优化技术，能量转换系统效能提高及改造技术，能量梯级利用技术，仿真节能控制技术6、稀土永磁无铁芯电机节能技术，电机系统节能控制及改造技术7、高压变频调速技术，采用关键部件绝缘栅极型功率管（IGBT）以及特大功率高压变频调速技术8、对旋风机节能技术，曲叶型系列离心风机技术9、非稳态余热回收及饱和蒸汽发电技术，低热值高炉煤气燃气-蒸汽联合循环发电技术，高浓度有机废水浓缩燃烧发电技术10、矿热炉烟气余热利用技术，裂解炉空气预热节能技术，高固气比水泥悬浮预热分解技术11、脱硫岛烟气余热回收及风机运行优化技术，管束干燥机废汽回收综合利用技术，矿井乏风和排水热能综合利用技术12、机械式蒸汽再压缩技术，新型吸收式热变换器技术，热管/蒸汽压缩复合制冷技术（二）智能电网与能源清洁高效利用13、高效超超临界燃煤发电技术，智能配电、用电技术14、可再生能源规模化及高密度多接入点分布式电源并网及控制技术，电网与用户互动技术15、太阳能储热新材料技术，太阳能采暖、制冷与建筑一体化技术，中、高温太阳能发电技术16、高效率、低成本、新型太阳能光伏电池制造技术，光伏逆变并网系统技术17、兆瓦级以上风电机组关键零、部件技术，风电逆变系统的数字化实时控制技术，风电储能及电网稳定技术18、煤炭高效分选技术，煤泥水高效澄清及控制技术，水煤浆制备技术，型煤加工及利用技术19、煤层气规模开发与采煤一体化技术，煤矿瓦斯高效抽采技术20、大型煤炭气化及煤基多联产系统技术，煤整体汽化联合循环技术（IGCC）21、煤炭（直接、间接）液化技术，高效煤制气技术，合成气制甲醇、制乙二醇技术，甲醇制低碳烯烃技术（三）节能电器与办公设备22、家电智能控制节能技术，低待机能耗技术23、空调制冷剂替代技术，温湿度独立调节技术，CO2热泵技术，电子膨胀阀变频节能技术24、水源、地源、空气源热泵与采暖、空调、热水联供系统技术，冰（水）蓄冷技术，空冷机组高效节能技术25、热电冷联产联供技术，分布式热电冷联产技术，基于吸收式换热的新型热电联产集中供热技术（四）高效照明26、生产型金属有机源化学气相沉积设备（MOCVD）、氢化物气相外延（HVPE）等外延装备制造关键技术27、LED高效驱动和智能化控制技术，LED光源与灯具模块化、标准化、系列化关键技术28、高效低成本筒灯、射灯、路灯、隧道灯、球泡灯等替代型半导体照明光源技术（五）新型节能建材29、Low-E节能玻璃技术，节能镀膜玻璃技术30、烧结多孔砌块及填塞发泡聚苯乙烯烧结空心砌块节能技术，夹芯复合轻型建筑结构体系节能技术31、现有工业建（构）筑物节能改造技术（六）其他32、聚能燃烧技术，直燃式快速烘房技术33、工业冷却塔用混流式水轮机技术，工业循环水系统节能技术34、塑料注射成型伺服驱动与控制技术，高红外发射率多孔陶瓷节能燃烧器技术35、汽柴油油品加氢技术，油品精制技术36、内燃机节能技术，重型卡车废气余热利用技术37、新型生物反应器和高效节能生物发酵技术38、精滤工艺全自动自清洁节能过滤技术39、温伴沥青在道路建设与养护工程中的应用技术40、煤炭储运减损抑尘技术二、环保技术（一）大气污染治理41、燃煤工业锅炉烟气袋式除尘湿法脱硫技术，白泥-石膏法烟气脱硫技术，烧结烟气资源回收铁法脱硫技术，烟气循环流化床干法脱硫技术，半干法烟气脱硫除尘处理技术42、选择性催化还原法（SCR）烟气脱硝催化剂及再生技术，燃煤锅炉烟气SNCR 脱硝技术43、高炉煤气袋式除尘技术，第四代“OG”法转炉烟气净化及煤气回收技术，焦炉烟气净化技术44、高性能电、袋组合式除尘技术，煤粉工业锅炉清洁燃烧及烟气污染控制技术45、工业排放有毒废气控制技术，有毒、有机废气、恶臭处理技术，蓄热式有机废气热力焚化技术，恶臭气体微生物治理技术46、机动车尾气排放净化技术，汽车尾气高效催化转化技术47、室内空气污染物控制与削减技术，挥发性有机化合物（VOC）的控制技术48、碳减排及碳转化利用技术，碳捕获、存储及利用技术49、铅蓄电池行业铅粉机尾气治理技术，“吸附回收+ 处理回用”VOCs治理技术（二）水污染治理50、A2/O城市污水处理技术，氧化沟活性污泥法污水处理技术，好氧生物流化床污水处理技术，膜生物反应器污水处理技术51、高效生物曝气滤池用于污水回用技术，悬挂链曝气污水处理成套技术，微纳米曝气技术，超磁分离水体净化技术52、气流封闭循环法处理氨氮废水技术，生物移动床深度脱氮除磷技术53、火电厂烟气脱硫废水处理技术，钢铁企业综合污水处理及回用技术，焦化废水微生物处理技术54、高浓度难降解有机工业废水处理技术，印染废水生物处理-高效澄清-过滤组合处理技术，涂装工业废水处理技术，55、水生植物法湖泊生态修复技术，杀菌剂废水处理技术56、高效、低能耗污水处理与再生技术，重复用水技术（三）固体废物处理57、垃圾渗滤液处理技术，垃圾填埋防渗材料、渗滤液处理、填埋气回收技术58、污泥高压隔膜压滤脱水技术，污泥加钙干化深度脱水技术59、污泥高温好氧发酵与生态利用技术，污泥自动化堆肥综合利用技术60、污泥磁化热解处理技术，污泥干化和清洁焚烧技术61、啤酒废酵母利用技术，啤酒麦糟资源化开发和利用，丢弃酒糟无害化、效益化处理技术（四）重金属污染防治62、镀镍废水资源化技术，电镀废水处理及回用技术，电絮凝水处理技术63、低含铜废液减排处理技术，有色金属冶炼废水深度处理技术，矿山废水膜处理技术64、集成膜分离技术处理含铬、镉类重金属废水，高浓度泥浆法处理重金属废水技术65、铅酸蓄电池行业废水治理技术，干法废蓄电池资源化利用技术66、含汞废物的汞回收处理技术，废旧荧光灯管汞回收处理技术（MRT），含汞产品的替代品开发与应用（五）噪声与振动控制67、大型发电厂环境噪声综合治理技术，双曲线冷却塔噪声控制技术68、道路声屏障材料、结构及其应用技术，城市交通噪声与振动控制技术69、室内低频噪声和固体声污染控制设备及集成控制技术（六）其他70、污染土壤修复、污染水体修复、衬泥治理及富营养化防治技术，面源污染控制技术71、无组织排放污染气体净化技术，削减和控制二恶英排放的技术，消耗臭氧层物质替代品开发与利用技术72、电网、信息系统电磁辐射控制技术73、大气中污染物在线检测技术，水质及污染源在线检测技术，流动污染源（机车、船舶、汽车等）监测与防治技术74、废润滑油的环保再生技术，废弃油脂制备生物柴油成套技术75、环保基础材料制备及其应用技术，新型环保药剂制备技术三、资源综合利用技术（一）重点行业综合利用76、新型干法水泥窑协同处理城市生活垃圾技术77、煤矸石似膏体自流充填技术，泵送矸石填充技术，用粉煤灰制备活性炭技术，造气渣综合利用技术78、冶金渣返炼钢生产技术，钢渣非金属磨料技术，熔融钢渣热闷处理及金属回收技术，超细钢渣粉生产改性S95级矿渣粉技术79、鼓风炉还原造锍熔炼清洁处置重金属（铅）废料技术，含硫铅渣生产粗铅、硫酸钠技术80、矿山尾矿资源生态型管理与综合利用技术，共生、伴生矿产资源中有价元素的分离及综合利用技术，矿山尾砂与废石快速充填采空区技术81、尾矿渣制备高性能微晶玻璃技术，尾矿、高炉渣生产新型复合材料技术82、废石料规模化优质高效利用技术，利用陶瓷废料生产干挂空心陶瓷板技术（二）再生资源回收利用83、黄杂铜直接生产高精度板、带、管等技术，紫杂铜熔炼除氧、除杂技术以及轧制过程中的表面处理和精整技术84、废钢铁镀锌、镀铬等镀层的处理技术，废高合金钢的鉴定、检测和分选技术，混堆状废线材加工处理技术，废易拉罐等优质废铝的保级利用技术85、废旧家电与电子产品、汽车等拆解、废弃物资源化处理技术86、废旧橡胶常温粉碎、湿法粉碎、冷冻粉碎等生产精细胶粉技术，“预硫化和无模硫化翻新”轮胎翻新技术87、采用废瓦楞纸箱中高浓连续碎解、纤维分级处理、中高浓筛选、大直径盘磨打浆等工艺生产包装纸及纸板技术88、废塑料物理再生利用和机械化分类技术，废旧聚酯瓶生产聚酯切片技术，废旧塑料、废弃木质材料生产木塑材料及其制品技术89、废玻璃生产建筑和保温隔音等材料的间接再生利用技术（三）其它废弃物资源综合利用90、非粮作物生物燃料乙醇及副产品联产技术，生物质热解、气化燃料技术，生物质直燃、混燃和气化供热/发电技术91、城市有机废弃物高效率厌氧消化技术，餐厨废弃物资源化利用技术，垃圾、垃圾填埋气和沼气利用技术92、养殖废弃物综合利用技术（四）机电产品再制造93、激光熔覆成形技术，等离子熔覆成形技术，堆焊熔覆成形技术94、高速电弧喷涂技术，高效能超音速等离子喷涂技术，超音速火焰喷涂技术，纳米复合电刷镀技术95、金属表面强化减摩自修复技术，类激光高能脉冲精密冷补技术，金属零部件表面粘涂修复技术，再制造零部件表面喷丸强化技术96、工程机械结构件销轴与轴套无损拆解技术，液压油缸活塞杆无损拆解技术，电机轴承拆解技术四、工业节水技术97、新型高浓缩倍率循环水处理技术，多功能电化学水处理器水质稳定技术98、冷却塔水蒸气回收技术，循环水泵运行方式调节技术，循环水余热利用技术99、煤化工废水处理及回用集成技术，城市中水在工业领域再利用技术100、雨水收集利用与回渗技术。

人工智能技术在锅炉燃烧优化中的应用分析在锅炉燃烧的过程中锅炉的效率通常和氮氧化物排放量的影响因素有很大的相似性，但是二者之间还是存在着一定的矛盾。

因此在锅炉运行的过程中一定要对锅炉的热效率和氮氧化物的控制指标优化方案予以高度的关注和重视，只有这样，才能更好的保证锅炉燃烧的质量和水平。

当前我国的经济和科技都有了非常显著的提升，所以在这样的情况下也出现了人工智能技术，这项技术的应用也使得锅炉运行质量和运行效率有了非常显著的提升。

1 锅炉燃烧优化的技术由于人工智能技术在锅炉燃烧优化中能够有效提高机组运行效率，降低燃料成本，并能够降低锅炉NOx 排放，因此受到采暖企业的普遍关注。

燃料在锅炉的炉膛中燃烧释放热能，经过金属壁面传热使锅炉中的水转化成具有一定压力和温度的过热蒸汽。

人工智能化燃烧优化技术能够有效提高锅炉燃烧的效率并减少污染。

从锅炉燃烧优化技术角度看，锅炉燃烧优化技术可以分为三类：第一类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，这类燃烧优化技术目前在国内占据着主导地位。

第二类燃烧优化技术是在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。

随着先进控制和人工智能技术的逐步成熟和在工业上成功的应用，这类燃烧优化技术发展迅猛。

第三类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。

上述三类技术在实际中各有优点和应用，但其中第二类技术成为很多企业首选的燃烧优化技术。

我国经济发展逐渐从粗放型转入集约型，对锅炉的燃烧不仅要追求经济效益还要实现安全性及环保性。

20世纪70年代测量技术的改进有效促进煤炭燃烧效率的提高。

先进的燃烧优化技术是煤炭消耗降低的重要原因之一人工智能技术应用于锅炉燃烧优化中，着重针对我国锅炉的燃烧特点进行了研究。

应用人工智能神经网络技术设计的燃烧优化控制系统，主要功能是以提高锅炉热效率和降低NOx 排放为目标的稳态优化。

火电厂智能吹灰系统建设摘要：锅炉燃用的煤含有一定的灰分，通常含量在10%-30%，而劣质煤灰分的含量高达40%以上。

燃煤在炉膛燃烧后，一部分灰分产物以底渣排出，一部分以飞灰随烟气流经炉膛出口至尾部烟道内的各级受热面，在此过程中，飞灰在受热面冷却、吸附、粘连，形成积灰、积焦。

锅炉积灰会增加受热面热阻，降低传热效率，导致锅炉出力不足，锅炉效率降低，煤耗增加，影响机组运行经济性。

同时，燃煤燃烧过程中升华的钠、钾等碱金属气体，在过热器、再热器管壁上凝结，与烟气中的硫氧化物、积灰中的氧化物反应生成腐蚀性复合硫酸盐，在高温熔融状态下，快速的腐蚀过热器、再热器管子母材，容易引起爆管事故，影响机组运行的安全性和稳定性。

一、引言以实际入炉煤质为基准，锅炉为“T”型布置，锅炉出口蒸汽提高至先进高效超超临界参数，一次中间再热、单炉膛、墙式对冲燃烧方式、平衡通风、固态排渣、锅炉房室内布置、全钢构架悬吊结构、T型锅炉。

同步配置智能吹灰系统，其原理是综合实时传热计算、运行参数需求、CFD数值计算，制定最优的吹灰策略，提升锅炉运行的经济性。

二、建设背景传统吹灰系统通常采用周期性吹灰或固定时间间隔吹灰的方式，而无法根据实际情况和需求进行调整。

这样会导致在一些时候进行了不必要的吹灰操作，浪费了时间和能源资源。

传统吹灰系统往往只能根据经验和常规规则进行吹灰操作，无法准确预测和控制受热面的积灰情况。

因此，吹灰效果可能不佳，无法有效清除积灰，导致锅炉热效率下降，增加燃料消耗和排放。

人工操作和依赖：传统火电吹灰系统通常需要依靠人工操作进行吹灰调整和控制。

这种方式容易受到人为误操作、主观判断和经验不足的影响，导致吹灰效果不稳定和不准确。

传统吹灰系统缺乏自动化和智能化的特点，无法根据实时数据和条件进行智能调整和控制。

这导致吹灰操作需要人工监测和干预，效率低下且容易出现误操作。

三、技术特点根据受热面的工作情况和积灰或积焦程度，需在受热面相应位置布置工作性能良好的吹灰器，同时制定并执行合理的吹灰制度，保证锅炉安全经济运行。

1 开发背景1.1 节能减排大背景节能减排是当前国家的战略目标，相关产业也得到国家的大力支持。

燃煤电站的锅炉吹灰系统是机组必备的辅助系统，对锅炉的正常运行有着重要而直接的影响。

吹灰系统运行的好坏直接影响锅炉的效率和寿命，对锅炉效率和电站效益有明显影响。

吹灰优化产品契合国家的节能减排战略目标，有很好的发展前景。

同时，中国燃煤电站巨大的保有量（超过9000台锅炉）为吹灰系统优化产品提供了广阔的市场空间。

1.2 吹灰系统概述吹灰系统是电站燃煤锅炉的必备附属系统。

电站锅炉在运行过程中，受热面会因为飞灰的粘结而导致传热能力不断下降。

如果没有吹灰系统，锅炉的热效率会严重下降。

吹灰系统是保持锅炉受热面清洁的关键系统，对保持和提高锅炉的效率具有明显作用。

从目前世界上有成功投运的智能吹灰系统的经验数据上看，智能吹灰系统可以将锅炉效率提升0.2~0.5%（经验数据），这对于节能减排具有重要意义。

目前，世界上成熟的智能吹灰产品主要有美国B&W公司和西门子公司的智能吹灰系统，但两款产品在中国没有得到有效的应用。

B&W公司的智能吹灰系统具有实施简单，解决问题的思想合理的优点，但其系统按照美国和发达国家的电站运行状况设计，不适应中国以及发展中国家的电站运行。

西门子公司的智能吹灰系统实施复杂、造价高，效果并不突出，不适用中国以及发展中国家的成本需求。

本公司的智能吹灰系统具有优秀的解决问题思想，且实施简洁、成本低。

同时，软件平台的体系结构和通讯机制能够满足中国电站负荷变化频繁且参与控制的运行状况，产生显著的效益。

1.3 运行现场的自动化发展需求一直以来，燃煤电站的吹灰系统采用顺序控制的方式，按照吹扫规程，每天或固定间隔时间由运行人员启动锅炉吹灰系统。

传统的吹灰系统没有可供参考的锅炉的污染参数，只是以运行人员常识性的判断或规程规定作为吹灰系统启动或停止的依据。

智能吹灰系统则为吹灰系统的运行提供明确直观的参考依据——受热面清洁度，使吹灰系统的运行发生划时代的改变。