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基于支持向量机和粒子群算法的电站锅炉燃烧优化
尹凌霄;王明春;尚强
【期刊名称】《锅炉技术》
【年(卷),期】2014(045)004
【摘要】近年来,随着煤炭价格的不断攀升和环保要求的日益严格,我国的电站锅炉运行面临着降低运行成本和降低污染物排放的双重要求,如何实现高效低污染燃烧优化日益引起了人们的关注.支持向量机作为一种新的统计学方法,在建模方面具有良好的性能.借助优化燃烧特性试验数据,利用支持向量机建立锅炉燃烧过程NOx 排放与热效率的响应特性模型,结合粒子群算法分别对支持向量机的结构参数及锅炉运行参数进行了优化.优化数值表明,该方法可以实现锅炉燃烧高效低污染的整体优化.
【总页数】5页(P13-17)
【作者】尹凌霄;王明春;尚强
【作者单位】东南大学能源与环境学院,江苏南京210096;东南大学能源与环境学院,江苏南京210096;东南大学能源与环境学院,江苏南京210096
【正文语种】中文
【中图分类】TK229.6
【相关文献】
1.基于支持向量机和遗传算法的燃煤电站锅炉多目标燃烧优化 [J], 安恩科;宋尧
2.粒子群算法在电站锅炉燃烧优化中的应用 [J], 王丽蓉
3.基于支持向量机和遗传算法的电站锅炉水冷壁高温腐蚀建模与燃烧优化 [J], 王春林;祝文杰;郑松;郑晨;江爱朋
4.粒子群算法在电站锅炉燃烧优化中的应用 [J], 王丽蓉
5.基于新型测温技术的电站锅炉燃烧优化 [J], 王然
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项目名称：＜电站锅炉洁净燃烧衍生问题的多维度协同防治优化关键技术与应用＞
用途：申报内蒙古自治区科技进步奖
主要完成人及排名：段伦博，第六完成人，
主要完成单位及排名：东南大学，第二完成单位。
项目简介：《电站锅炉洁净燃烧衍生问题的多维度协同防治优化关键技术与应用》是内蒙古电力（集团）有限责任公司的主导研发的集成类科技项目，项目研究以内蒙古地区电网调峰机组燃煤电站锅炉为研究对象，立足洁净燃烧与技术改造所引起的电网调峰机组负荷特性较差、锅炉综合能耗偏高、污染物排放超标等诸多衍生问题，利用传统技术理论与新技术+智能化科技，研发“高效、洁净、环保”的多维度协同防治优化关键技术。
项目属于电力行业火力发电工程领域，发电工程与节能技术学科分类。
燃煤锅炉燃烧优化控制发展趋势张晓宇;范永胜;沈炯;李益国【摘要】在国家节能减排的严格要求下,如何有效提高锅炉效率和降低NOx排放已经成为各火电企业提高市场竞争能力的根本保证之一.锅炉燃烧优化技术是提高锅炉效率和降低NOx排放的有效方法,按技术发展的方向主要集中在三方面:基于燃烧过程重要参数测量技术的发展;基于燃烧设备的设计和改造;基于机组运行数据的分析和建模.结合电厂的应用案例介绍了几种技术的特点和发展趋势,重点阐述了利用机组运行数据进行燃烧优化的原理和应用前景.【期刊名称】《华北电力技术》【年(卷),期】2016(000)012【总页数】7页(P31-37)【关键词】锅炉燃烧优化;人工智能方法;多目标优化;节能减排;预测控制【作者】张晓宇;范永胜;沈炯;李益国【作者单位】神华国华(北京)电力研究院有限公司,北京100025;神华国华(北京)电力研究院有限公司,北京100025;东南大学能源信息与自动化系,江苏南京210096;东南大学能源信息与自动化系,江苏南京210096【正文语种】中文【中图分类】TM621.2;TK16电站锅炉是一个典型的多输入、多输出系统，通常各个变量之间存在非线性、强耦合的关系，且煤粉的燃烧涉及多个复杂的物理化学过程。
因此，锅炉燃烧优化是一项复杂的系统工程。
锅炉燃烧优化技术是发掘机组节能潜力，提高锅炉效率和降低NOx排放的有力措施。
通过锅炉燃烧优化，实现锅炉安全、高效和低排放运行。
锅炉和锅炉配套系统均存在一定的煤种适应范围。
由于我国大部分火电厂均存在燃用煤种变化大，且锅炉在实际运行中，由于设备改造、变负荷运行以及热力试验间隔时间长等原因，存在锅炉运行达不到最佳状态的现象[1]。
因此，迫切需要通过优化运行，在一定范围内提高机组经济性、安全性和环保性。
锅炉燃烧优化控制是通过对锅炉燃料供给和配风参数的调整，以及对其控制方式的改变等，保证送入锅炉炉膛内的燃料及时、安全、稳定和连续地燃烧，并在满足机组负荷变动需要的前提下，获得最佳燃烧工况。
一种新的免疫多目标优化算法及其在锅炉燃烧优化中的应用周霞;沈炯;沈剑贤;李益国
【期刊名称】《东南大学学报（英文版）》
【年(卷),期】2010(026)004
【摘要】为了综合考虑锅炉燃烧优化问题中锅炉效率与NOx排放2个目标,提出了一种新的基于免疫细胞亚群的多目标优化算法ICSMOA.算法定义了亚群划分算子与免疫耐受算子,亚群划分可以很方便地表达偏好,免疫耐受则能保证解的分布性.ICSMOA的运行结果为一组Pareto最优解,而传统的加权法的运行结果为一个不能判断Pareto占优与否的解.与多次运行加权法获得的结果相比,所提算法的运行结果优于加权法.另外,运行ICS-MOA所获得的Pareto前沿不同于经典的多目标优化算法,它可以输出更多的满足决策者偏好的解,从而更适合于工业应用.
【总页数】6页(P563-568)
【作者】周霞;沈炯;沈剑贤;李益国
【作者单位】东南大学能源与环境学院,南京,210096;东南大学能源与环境学院,南京,210096;东南大学能源与环境学院,南京,210096;东南大学能源与环境学院,南京,210096
【正文语种】中文
【中图分类】TK227.1
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基于智能计算的锅炉燃烧优化指导系统及其应用
李海山;雎刚;毛晓飞;余廷芳
【期刊名称】《中国电力》
【年(卷),期】2014(047)007
【摘要】提出一基于智能计算技术的锅炉燃烧优化实时指导系统,该系统根据电科院现场燃烧调整试验数据以及锅炉运行历史数据,采用人工智能神经网络建立了锅炉燃烧特性的NSGA-Ⅱ数学模型,将现场燃烧调整试验数据结果和日常司炉的运行经验模型化,并采用多目标遗传算法优化技术从模型中提取专家级燃烧运行知识和经验,通过计算机在线指导锅炉配风、配煤等燃烧运行调整,达到同时提高锅炉运行效率和减小NOx排放的目的.
【总页数】5页(P1-5)
【作者】李海山;雎刚;毛晓飞;余廷芳
【作者单位】国网江西省电力科学研究院,江西南昌330096;东南大学能源与环境学院,江苏南京210096;国网江西省电力科学研究院,江西南昌330096;南昌大学机电学院,江西南昌330031
【正文语种】中文
【中图分类】TK227.1
【相关文献】
1.锅炉燃烧优化指导系统在潍坊发电厂的开发应用 [J], 李福祥;冯德全
2.基于Internet/ Intranet的火电厂锅炉低NOx燃烧优化指导系统 [J], 周昊;朱洪
波;岑可法
3.在MAX1000分散控制系统上锅炉燃烧优化指导系统的开发和应用 [J], 葛新;武宝会;褚贵宏;师建斌
4.锅炉燃烧优化指导系统的分析及应用 [J], 李志冬
5.锅炉燃烧优化指导系统在火电厂的应用 [J], 吴凡
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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)实用新型专利(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201920200092.6(22)申请日 2019.02.13(73)专利权人 大唐东营发电有限公司地址 257091 山东省东营市东营港经济开发区东港路以西、海滨路以北(72)发明人 孙振京 贾长武 魏厚玉 张迎喜 温士超 丁宇 王颖麟 (74)专利代理机构 苏州国卓知识产权代理有限公司 32331代理人 陆晓鹰(51)Int.Cl.F23K 3/00(2006.01)F23J 1/02(2006.01)F23L 7/00(2006.01)(54)实用新型名称一种锅炉燃烧优化系统(57)摘要本实用新型公开了一种锅炉燃烧优化系统，包括锅体，所述锅体的下端面固定安装有支撑腿，所述锅体的一侧端面上开设有进料口，所述锅体的内部固定设置有内炉，所述内炉的下端面均固定设置有支撑板，所述支撑板的一侧端面上分别固定设置有第一电机与第二电机，所述支撑板的内部均活动设置有丝杆，所述丝杆的外部分别活动设置有第一活动块与第二活动块，所述第一活动块与第二活动块的下端面分别活动设置有第一液压缸与第二液压缸，所述第一液压缸与第二液压缸的下端面均固定设置有支撑块，所述支撑块的内部均固定设置有第三电机与第四电机。
本实用新型便于有效的对锅炉燃烧进行优化，有效的使燃料进行充分燃烧，提高了燃料的利用率，保证了燃烧效率。
权利要求书1页 说明书3页 附图3页CN 209558394 U 2019.10.29C N 209558394U权 利 要 求 书1/1页CN 209558394 U1.一种锅炉燃烧优化系统，包括锅体(1)，其特征在于：所述锅体(1)的下端面固定安装有支撑腿(2)，所述锅体(1)的一侧端面上开设有进料口(3)，所述锅体(1)的内部固定设置有内炉(4)，所述内炉(4)的下端面均固定设置有支撑板(5)，所述支撑板(5)的一侧端面上分别固定设置有第一电机(6)与第二电机(7)，所述支撑板(5)的内部均活动设置有丝杆(8)，所述丝杆(8)的外部分别活动设置有第一活动块(9)与第二活动块(10)，所述第一活动块(9)与第二活动块(10)的下端面分别活动设置有第一液压缸(11)与第二液压缸(12)，所述第一液压缸(11)与第二液压缸(12)的下端面均固定设置有支撑块(13)，所述支撑块(13)的内部均固定设置有第三电机(14)与第四电机(15)，所述第三电机(14)与第四电机(15)的输出端分别安装有第一翻板(16)与第二翻板(17)，所述锅体(1)的上端面固定设置有进气管(18)，所述进气管(18)的外部固定设置有抽气泵(19)，所述进气管(18)的一端固定设置有喷气端口(20)，所述内炉(4)的下端面固定设置有排渣管(21)。
东南大学的锅炉燃烧优化系统 2007-06-04 21:12
一、BCOS-2000/2.0系统概述 随着我国电力行业改革的不断深入，“厂网分开，竞价上网”的运行机制已成为必然。对各电厂而言，保障机组的安全经济运行，努力降低发电成本，是参与竞争的必由之路。 在系统组成与结构一定时，机组运行的安全性和经济性主要取决于锅炉的安全经济运行，而锅炉运行的安全性和经济性主要取决于锅炉的燃烧运行调整。在火电发电成本中，燃料费用一般要占70%以上，因此，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。
锅炉燃烧调整的主要任务是根据不同的负荷和煤种，进行合理的配风、配煤，以保证锅炉燃烧的安全性和经济性。国内大型火电发电机组一般都配有DCS。DCS虽提高了锅炉运行的自动化水平，但DCS缺少对锅炉燃烧运行配风、配煤方式的优化。目前国内电站锅炉燃烧运行主要依据锅炉大修后的燃烧调整试验，由运行人员根据自己的运行经验进行配风、配煤。这存在两个方面的问题：[color=Green]其一，由于受试验时间及条件的限制，燃烧调整试验一般只能做有限的几个负荷及煤种工况点。因此锅炉实际运行工况一般与试验工况有较大差异，特别是受煤碳市场的影响，锅炉燃烧的煤质往往变化较大，情况更是如此。如果完全以燃烧调整试验结果为依据进行配风、配煤，不能使锅炉运行于最佳状态；[u]（德裕注：采用正交试验可以有效地应对有限的试验工况问题，不过这种离线方式仍然对于系统的在线变化的跟踪问题仍然缺乏手段。）[/u][/color][color=Navy]其二，运行人员的运行水平客观上存在差异，即使是同一司炉，受主观因素的影响，在不同的时间，其运行水平也可能存在差异。因此凭运行经验进行的锅炉燃烧调整操作具有一定的随意性，难以保证锅炉处于最佳的运行状态。[u]（德裕注：关键在于如何将有效的经验转换成通用而自动的方式。）[/u][/color]
由于锅炉炉内煤粉燃烧过程的复杂性，运行人员只能根据自己长期积累的运行经验进行燃烧调整。如果能用“专家级”的燃烧运行经验来指导锅炉燃烧调整，必能减小运行人员之间运行水平的差异，减少燃烧调整操作的随意性，提高锅炉的整体运行水平。为此，东南大学动力系针对我国电站锅炉现有的运行状况，应用先进的人工智能神经网络技术，研制开发了“电站锅炉燃烧优化系统”，并在电力企业、石化企业获得了成功应用。其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。
二、BCOS-2000/2.0系统原理 实现燃烧优化的关键是建立燃烧优化数学模型。由于锅炉炉内煤粉燃烧过程极其复杂，无法用理论方法建立燃烧模型。但是，锅炉的燃烧特性必然反映在锅炉的燃烧过程数据中，也就是说，[color=Green]锅炉实际燃烧运行数据中蕴涵了锅炉的燃烧运行特性。[u]（德裕注：数据是源泉啊！不过如何有效地获取并且引导这种源泉才是真正的工程挑战。）[/u][/color]本系统应用先进的人工智能神经网络技术，根据锅炉燃烧过程历史数据，建立锅炉运行工况(负荷、煤种等)、配风配煤运行方式和燃烧性能之间的关系模型，并采用非线性寻优技术，从模型中找出不同负荷、不同煤种下最佳的配风、配煤运行方式，以此作为“专家”燃烧运行经验，指导锅炉燃烧调整，实现锅炉燃烧系统的优化运行。
BCOS-2000/2.0系统采用自适应技术，根据锅炉最新的燃烧过程数据在线修正燃烧优化数学模型，将运行中出现的新的“工况点”加入模型，使模型随着时间的推移得到不断的扩充和完善，同时保证模型与变化的锅炉特性相“匹配”，使燃烧优化系统长期有效。
三、BCOS-2000/2.0系统功能 1．锅炉效率优化功能 在锅炉现有运行条件下，以提高炉效为目标，根据锅炉的负荷和煤种，在线优化锅炉的配风、配煤燃烧运行方式，并给出燃烧调整操作指导，实现锅炉燃烧系统优化运行。[u]（德裕注：注意，这里运用到了四个方面的技术。）[/u] （1）燃烧器负荷优化分配及其运行调整指导 [color=Green]系统根据锅炉的负荷和煤种，实时优化各层燃烧器的负荷。对于中间储仓式制粉系统，燃烧器的负荷分配通过给粉机转速调整。系统用棒图和数值实时显示各层给粉机平均转速的实测值和目标（优化）值。对于直吹式制粉系统，燃烧器的负荷分配通过给煤机转速调整。系统用棒图和数值实时显示各给煤机转速的实测值和目标（优化）值。[/color]
（2）一次风优化及其运行调整指导 [color=Green] 不同的负荷和煤种具有不同的最佳一次风风速和风温。系统根据锅炉的负荷和煤种，实时优化各层一次风风压和风温。用棒图和数值实时显示各层一次风风压和风温的实测值和目标（优化）值，以帮助运行人员实现一次风的优化运行。[/color]
（3）烟气氧量的优化及其运行调整指导 [color=Green] 最佳的烟气氧量随负荷、煤种而变化。系统根据锅炉的负荷和煤种，实时优化烟气氧量。用棒图和数值实时显示锅炉烟气氧量的实测值和目标（优化）值，以帮助运行人员实现烟气氧量的优化运行。[/color]
（4）二次风优化分配及其运行调整指导 [color=Green] 层二次风的配风方式对燃烧工况有很大影响。系统根据锅炉的负荷和煤种，实时优化层二次风的风量分配。用棒图和数值实时显示各层二次风风门平均开度的实测值和目标（优化）值。运行人员可据此通过二次风风门的层同操器，调整层二次风风门开度实现二次风的优化分配。[/color]
2．NOX排放优化功能 锅炉燃烧运行的配风、配煤运行方式不仅影响炉效，而且对ＮＯx的排放有很大影响。随着国家对环保要求的提高，锅炉运行在保证炉效的同时应努力降低烟气的ＮＯx排放量。目前国内有些条件较好的电站，锅炉实现了烟气ＮＯx排放的再线监测。对于此类锅炉，本系统可同时以炉效和ＮＯx排放量作为优化目标，在提高锅炉效率的同时降低ＮＯx的排放量，实现锅炉的经济环保运行。
如果将系统的优化结果送入ＤＣＳ，修改ＤＣＳ相应的设定值，可实现燃烧系统的闭环优化控制。 四、BCOS-2000/2.0技术特点 1．安全性 系统在预先确定的最大值最小值范围内寻找最佳的配风配煤方式，使优化结果保持在允许的安全范围内，确保锅炉运行的安全性。最大值最小值范围的限定是动态的，一般随负荷的不同而变化。
2．经济性 锅炉的负荷和入炉煤质对锅炉的燃烧工况有很大影响。不同的负荷、不同的煤种具有不同的最佳燃烧运行参数。本系统燃烧优化时，既考虑了锅炉负荷的变化又考虑了入炉煤质的变化，实现同时根据锅炉负荷和入炉煤质优化配风、配煤运行方式。另外，系统还考虑了给水温度、环境温度等因素的变化对燃烧工况的影响。因此，系统对负荷变动，煤质波动，给水温度、环境温度等因素变化的反应都很灵敏，有效提高锅炉的运行效率。 3．自适应 锅炉燃烧过程历史数据所包含的工况点，可能不能涵盖锅炉实际可能的运行工况，造成燃烧优化模型不完备，无法寻找到实际运行工况的最佳燃烧调整参数。另外，锅炉大小修前后，燃烧系统的局部结构和设备性能有可能会发生变化。随着时间的推移，锅炉设备会老化。这些变化都会影响锅炉的燃烧运行特性。本系统实时监测锅炉燃烧过程数据，并采用神经网络的“自学习”技术，根据最新的燃烧过程数据在线自动完成对燃烧优化模型的调整和修正，使模型所包含的“工况点”随着时间的推移得到不断的扩充和完善，同时保证模型与变化的锅炉特性相“匹配”，使燃烧优化系统长期有效。
4．BCOS-2000/2.0系统实现 BCOS-2000/2.0系统基于大多数电站锅炉现有的常规测点，就可实现上述的燃烧优化“基本功能”。对实现了烟气ＮＯx排放再线监测的锅炉，可实现炉效和ＮＯx排放同时优化的“扩展功能”。
系统采用C/S方式实现，计算机房配置一台服务器，用于运行燃烧优化软件，集控室使用工控PC机运行客户端程序，由网络获得燃烧优化系统的用户界面及优化结果。系统还可提供B/S方式的实现，以方便用户使用燃烧优化系统。
五、BCOS-2000/2.0优化效果 1．提高锅炉燃烧运行效率，锅炉效率一般可提高[color=Red]0.5%[/color]以上[u]（德裕注：这是一个保守而务实的数据。）[/u]。对运行效率较低的锅炉，经济效益更明显。
2．规范燃烧运行操作，减少锅炉燃烧调整的随意性，提高运行人员的整体运行水平，保证锅炉的安全稳定运行。 3．在提高锅炉效率的同时，可减少烟气ＮＯx的排放量， 减少对环境的污染及可能的排污费用。[u]（德裕注：这里没有给出数值。）[/u]
六、BCOS-2000/2.0系统实施过程 BCOS-2000/2.0系统分为如下几个阶段： 1．与DCS连接读取DCS数据 该过程需厂方协助。可通过两种方式实现，一是通过电厂的MIS获取DCS数据，另一种是直接与DCS连接获取DCS数据。采用何种方式视厂方具体情况而定。 2．锅炉燃烧调整试验与数据采集 该过程要进行锅炉变参数燃烧测试，并进行燃烧过程数据的采集，剔除其中的“坏”数据，获得建立燃烧优化模型的初始数据。[u]（德裕注：进行相关的在线试验仍然是必须的。这种试验包括两种类型，一是正规的热力试验，需要多方位的配合，以及更为高精度的辅助仪器仪表；二是从机组的正常运行过程中截取有代表性的工况，进行存储＆分析。）[/u] 3．建立燃烧优化模型 根据采集到的现场燃烧过程数据，应用神经网络技术，建立初始的燃烧优化模型。 4．模型的评估与调整 将模型输出数据和锅炉运行历史数据进行比较，对模型的正确性、有效性进行分析。并通过不断调整，找出与具体锅炉相“匹配”的燃烧优化数学模型。 5．系统运行与模型的在线调整
