下载文档原格式
高压电站锅炉的燃烧过程模拟与优化在高压电站中，锅炉是一种关键设备，负责将煤炭等燃料转化为热能，进而产生高压蒸汽以驱动汽轮机发电。
锅炉的燃烧过程是锅炉性能和安全运行的关键因素。
为了提高锅炉的燃烧效率和减少环境污染，模拟和优化燃烧过程成为了一个重要的研究方向。
燃烧过程模拟包括对煤炭燃烧的物理和化学反应进行建模和仿真。
通过模拟燃烧过程，可以获得锅炉内部各个区域的温度、氧气和燃料分布等关键参数，从而分析燃烧效率和污染物生成的情况。
目前，常用的燃烧过程模拟方法包括计算流体力学（CFD）模拟和化学动力学模拟。
CFD模拟是一种基于计算流体力学的方法，可以通过求解流体力学方程组来模拟锅炉内部流动和燃烧过程。
CFD模拟可考虑锅炉内部的燃料、空气、烟气等多相流动，逐个网格分析焦炭燃烧、燃气喷射、氧化反应等复杂的非稳态以及传质、传热等多种反应和运动。
CFD模拟可以提供详细的温度、浓度和速度场分布，为优化锅炉设计和操作提供依据。
化学动力学模拟则是建立在燃烧化学反应机理的基础上，通过求解一系列复杂的化学反应动力学方程来模拟燃烧过程。
化学动力学模拟可以考虑不同燃烧条件下，燃料氧化和燃烧反应的速率、生成物的种类和浓度等影响因素。
通过化学动力学模拟，可以预测燃料氧化和燃烧反应的过程和产物，从而帮助优化锅炉燃烧控制策略。
优化燃烧过程旨在通过调整燃料供应、空气调节和燃烧控制等操作参数，提高锅炉燃烧效率和降低污染物排放。
优化方法可以通过改变燃烧器结构、调整燃烧器风门开度、优化燃烧燃料和空气配比等手段来实现。
优化燃烧过程可以减少燃料消耗和二氧化碳排放，同时降低氮氧化物和颗粒物等污染物的生成。
一个典型的优化燃烧过程包括以下几个步骤：首先，建立锅炉燃烧过程的数学模型，包括温度、浓度和速度场等关键参数。
然后，通过实时监测和数据采集系统获得实际运行数据，与模型进行对比和验证。
接下来，通过优化算法寻找最优的燃烧控制策略和操作参数。
最后，将优化结果应用于实际锅炉系统，并进行实时监测和反馈控制。
600MW火力发电厂锅炉燃烧调节系统控制优化随着我国经济的快速发展，电力需求急剧增加。
火力发电作为我国主要的发电方式之一，对于保障国家电力供应具有重要的意义。
在火力发电厂中，锅炉是起到燃烧燃料产生蒸汽的重要设备，其燃烧调节系统控制优化对于保证锅炉安全、高效运行有着至关重要的作用。
600MW火力发电厂锅炉燃烧调节系统控制优化是保障发电厂正常运行的关键技术之一。
通过优化燃烧调节系统，可以提高锅炉的燃烧效率，降低燃料消耗，减少排放，提高发电效率，降低能耗成本。
针对600MW火力发电厂锅炉燃烧调节系统的优化，具有极大的意义和价值。
600MW火力发电厂锅炉燃烧调节系统的控制优化需要从煤种燃烧性能入手。
不同种类的煤炭燃烧性能存在着差异，对应的燃烧调节系统也需进行相应的调整。
通过研究不同种类煤炭的燃烧性能，可以针对性地优化燃烧调节系统参数，提高燃烧效率，减少燃料消耗。
600MW火力发电厂锅炉燃烧调节系统的优化还需要考虑燃烧过程中的热力特性。
煤炭燃烧产生的热量对于蒸汽产生有着重要作用，而燃烧调节系统的控制优化需要充分考虑燃烧过程中的热力特性，提高热效率，减少热能损失，提高蒸汽产生效率。
600MW火力发电厂锅炉燃烧调节系统的优化还需要关注燃烧设备的运行状态。
优化燃烧调节系统需要充分考虑燃烧设备的运行状态，通过实时监测和数据分析，实现燃烧设备的智能控制，提高设备的稳定性和可靠性，降低设备的故障率，保证锅炉安全、稳定、高效运行。
600MW火力发电厂锅炉燃烧调节系统的优化还需要结合先进的控制技术和智能化系统。
采用先进的控制技术和智能化系统，可以实现对燃烧过程的精准控制，提高控制精度，减少人为干预，降低操作成本，提高工作效率，提高设备利用率。
600MW火力发电厂锅炉燃烧调节系统的优化需要注重系统的整合和协调。
在进行燃烧调节系统的优化时，需要考虑系统的整体性和协调性，确保各个部分之间的协调运行，避免出现因某个部分的优化而导致整体性能下降的问题。
!"#!$%&$'(')*+&,-./&$01$21(3$&)%)()3%%(电站锅炉燃烧智能优化控制策略研究廖彭伟中国大唐集团科学技术研究院有限公司中南电力试验研究院"河南郑州"(#%%%%摘4要 目前新一代信息技术与火力发电技术正在深度融合!燃烧智能优化在火电站节能减排0少人值守等方面具有重要意义!是智慧电厂建设的关键一环"对大数据驱动下的燃烧智能优化以及开环*闭环控制策略分析后得到/在保证安全的前提下!燃烧智能优化将从历史经验向机器学习!开环控制向闭环控制逐渐过渡!最终实现锅炉燃烧参数自动调整!经济与环保性能提升的闭环优化控制"关键词 燃烧优化#历史经验#机器学习#开环#闭环中图分类号 C R)))44文献标识码 I)*+*,-./01213*4456*13(0789+3501:;3575<,3501(013-04=3-,3*6>0?&0@*-&4,13A054*-'5,0&*16@*5)*+*,-./,+0*1234+561/7+08793:/0;/<+=/</*075>,<+8+4+/"?/,*,@5/,-A534"(#%%%% B8+3-,.3!I>S=T:T->">UT-T VW T-T=<>/X-X Y/-Y X=;<>/X->T,U-X Z X W[<-\>UT=;<Z SX V T=W T-T=<>/X->T,U-X Z X W[<=T]T/-W\T T SZ[ /->T W=<>T\&#->T Z Z/W T->,X;]^:>/X-X S>/;/_<>/X-/:X Y W=T<>:/W-/Y/,<-,T/->T=;:X Y T-T=W[:<`/-W<-\T;/::/X-=T\^,>/X-"<-\^-<>2 >T-\T\,X->=X Z/->UT=;<Z SX V T=SZ<->:&#>/:<.T[Z/-./->UT,X-:>=^,>/X-X Y:;<=>SX V T=SZ<->:&I Y>T=<-<Z[_/-W>UT/->T Z Z/W T-> ,X;]^:>/X-X S>/;/_<>/X-<-\X ST-2Z X X S*,Z X:T\2Z X X S,X->=X Z:>=<>T W/T:\=/`T-][]/W\<><"/>/:X]></-T\!^-\T=>UT S=T;/:T X Y T-:^2 =/-W:<Y T>[">UT/->T Z Z/W T->,X;]^:>/X-X S>/;/_<>/X-V/Z Z W=<\^<Z Z[>=<-:/>/X-Y=X;U/:>X=/,<Z T a ST=/T-,T>X;<,U/-T Z T<=-/-W"X ST-2 Z X X S,X->=X Z>X,Z X:T\2Z X X S,X->=X Z"<-\Y/-<Z Z[=T<Z/_T>UT,Z X:T\2Z X X S X S>/;/_<>/X-,X->=X Z Y X=<^>X;<>/,<\+^:>;T->X Y]X/Z T=,X;2 ]^:>/X-S<=<;T>T=:<-\/;S=X`T;T->X Y T,X-X;/,<-\T-`/=X-;T-><Z ST=Y X=;<-,T&C*>@0-D+!,X;]^:>/X-X S>/;/_<>/X-/U/:>X=/,<Z T a ST=/T-,T/;<,U/-T Z T<=-/-W/X ST-2Z X X S/,Z X:T\2Z X X S44当前人工智能的发展具有深度学习#群智开放#自主操控#人机协同等新特征"与移动互联网#大数据#超级计算等新理论#新技术呈现深度融合趋势$新一代人工智能技术是推动我国科技跨越发展#产业优化升级#生产力整体跃升的重要战略资源之一$工业智能的本质是人工智能通用技术在具备自感知#自决策#自学习#自适应#自执行能力的前提下"适应动态变化的工业环境"与工业场景#机理#知识进行结合"完成定制化工业任务"达到增强企业洞察力"提高工业生产效率或产品性能的目的"实现设计模式#生产决策#资源优化等智能化应用-$.$工业自动化领域有关数字化#智能化#智慧化电厂已经逐渐形成统一标准"中国智能电厂联盟制定了%智能电厂技术发展纲要(-)."纲要中对于燃烧在线优化技术指出!应通过机理分析和系统辨识相结合建模"用先进控制策略与技术"实现控制参数最优搜索和整定"完成过程重要参数的精细控制"最大限度地实现机组全负荷范围的控制"保证其安全性和经济性"包括燃烧在线优化等技术$在试点取得成功经验的基础上"先在一部分电厂配置锅炉燃烧优化控制系统"重视和着力对超低排放设备和系统的控制系统进行优化"并争取尽快推广应用"以满足火电厂超低排放的需求$!大数据驱动下的燃烧智能优化$&$基于历史经验的燃烧优化通过对锅炉运行燃烧机理分析"以煤质信息#负荷#环境变量#燃料量#设备状态等决定锅炉燃烧客观运行状态的特征参数为边界条件"可划分不同的运行工况$如式&$'所示"当特征参量数量越多时"运行工况的区分就越具体$A b&!"#$"%&'(")#*+"!,"*-"1'&$'式中"A表示某一运行工况区间/!"#$为燃煤发热量".N*.W/%&'(为机组负荷"c L/C T;S为环境温度"d/!,为燃料量">*U/*-表示某设备/的运行状态$B!科技风"#"$年%月科技创新图$基于历史经验的燃烧优化简要流程图当测点出现非正常干扰#损坏等异常情况时"数据所记录的内容将不能正常反映机组当前的工作情况"需要进行数据清洗$在机组升降负荷#汽水参数调整#风门调整和煤质变化等非稳态过程中往往伴随着参数的大幅波动"不能准确反映机组的真实特性"需要进行稳态判定$此外"在考虑经济性#环保性和安全性的同时"机组各项运行参数指标&例如主汽压力#主*再汽温度和减温水流量等'应满足设计要求"保障机组处于良好状态"因此需要进行约束判定$在划分不同工况的基础之上"根据设计的寻优模型深入挖掘和分析海量历史运行数据"进行数据清洗#稳态判定和约束判定等处理"以关键参数&锅炉热效率#氮氧化物排放#汽温#壁温和燃烧状态等'为目标进行寻优"建立以历史数据为基础的运行标杆库$当历史数据足够全面#数量足够多时"标杆库则更为完善"更加趋近于最优值$在初始运行标杆库基础之上"收集锅炉燃烧实时数据进行在线计算"将实际工况目标值与标杆库比对"获得不同煤种#不同负荷等条件下的锅炉的历史最佳燃烧工况以及各燃烧参数的最佳设定值"推送历史最优值参与机组运行调整$在推送历史最优值的基础上"运行人员可继续进行燃烧调整"不断通过判定因子对锅炉燃烧进行在线综合评价$若与标杆库对比后综合评价更优"则将此工况认定为新的标杆值并在标杆库中自动收录"强化巩固已有成果"最终实现锅炉燃烧愈来愈优$$&)基于机器学习算法的燃烧优化一方面"随着近些年来计算机软#硬件技术的突破"其算力也在不断提高"机器学习技术因此取得了长足进步$另一方面"电站锅炉的燃烧过程具有多输入多输出#大滞后#多干扰#强耦合等特点"是一个复杂的化学反应过程$当前的一些研究采用人工神经网络#支持向量机等技术建立锅炉燃烧模型"以期自动挖掘发现变量之间隐藏的关系"再利用粒子群优化算法#遗传算法#蚁群优化算法等智能优化算法"寻找锅炉燃烧系统各输入参数的最佳组合"用以对锅炉燃烧进行实时优化指导$余廷芳-(.等人建立了锅炉燃烧特性的G?神经网络模型"如图)所示"用以预测锅炉热效率和8"a排放质量浓度"利用遗传算法&K I'建立锅炉燃烧的优化模型"采用权重系数法实现锅炉热效率和8"a排放质量浓度多目标优化$张振星-3.利用支持向量回归机&BP c'建立8"a生成量和锅炉热效率模型并提出改进型8BK I2##多目标遗传算法"得出一组最优解集"同时满足锅炉效率的提高和8"a生成的降低这两个目标$闫水保-5.等人在最小二乘支持向量回归算法&@BBP E'基础上提出了约束支持向量回归算法"通过优化支持向量的选择策略增强算法泛化能力和对不良数据的抵御能力"用来建立一个有效的电站锅炉效率与8"a排放浓度预测模型$图)人工神经网络示意图+科技创新科技风 年 月44神经网络模型具有自学习功能"能高速寻找优化解"但基于经验风险最小化原则"依赖大数据样本"易陷入局部最优且训练速度慢$支持向量机在考虑有限样本情况时将问题转化为保障全局最优的凸二次规划问题"但超参数选择和求解规模受训练样本数量的影响较大$最小二乘支持向量回归是支持向量机的改进方法"采用简化模型进行训练"在小样本学习中表现较好"过学习现象不易发生"但是所有数据在决策函数中均有贡献"失去稀疏性"从而影响了模型的计算能力以及推广能力-0.$开环与闭环控制策略)&$传统热工控制的限制近些年火电行业的锅炉自动控制水平已经有了较大提高"但是采用的集控室分散控制系统&!A B'为逻辑组态方式"不能直接采用高级应用算法进行数据挖掘"机组的实时与历史数据无法得到充分#有效利用$运行操作人员的自身经验以及操作水平在很大程度上决定了锅炉的实际运行性能"难以实现锅炉燃烧系统的最优运行"不能根据锅炉负荷和煤种的变化自动优化调节配风#配煤燃烧运行参数&如各燃烧器负荷分配调整#总风量调整#一*二次风量分配调整等'$为满足燃烧智能优化等高级算法应用的需求以及对海量数据的快速处理"一般需要配套建设燃烧优化软件的运行平台"采用c X\]^:&或"?A'方式与机组!A B系统建立通信连接$系统工作站通过通信网络从!A B获取机组运行数据"系统优化结果通过通信网络送入!A B实现燃烧优化控制$燃烧优化系统架构如图(所示$图(燃烧优化系统架构示意图)&)开环与闭环控制燃烧优化控制系统可分为开环和闭环两种"其中开环是指!A B控制参数由运行操作员根据燃烧优化结果进行手动修改"而闭环是系统优化结果直接与!A B通信并对其控制参数进行调整的封闭系统"没有人员参与$从实现的角度来看"无论是基于历史经验还是机器学习算法的燃烧智能优化系统均能完成开环与闭环控制$安全#经济#环保往往是发电企业关心的主要方面"其中安全问题是放在首位的$开环与闭环控制相比较!一方面"开环控制由运行人员执行修改参数"在其经验判断进行人工二次核查后"可以避免高级算法可能推送的异常参数"安全性较闭环控制高"但是增加了人力干预且不符合未来智能化发展趋势$另一方面"以神经网络算法为例"其输入和输出均是可见和可被理解的"但是从输入输出的过程则缺乏透明度"是一个+黑箱,"由于计算结果的预测性质对闭环控制来说不可避免地会带来一定风险$结语基于历史经验的燃烧优化在保证安全性的前提下"提供了一套历史最优运行调整参数$基于机器学习算法的燃烧优化可以根据机组运行参数进行结果预测并计算得到实时最优解$开环控制的安全性比闭环控制高"闭环控制则无须人工干预$随着计算机技术的不断发展#机器学习算法的优化以及现场实践经验的积累"基于机器学习算法的燃烧优化与闭环控制将是今后一段时间的研究方向"燃烧智能优化也会从历史经验向机器学习"开环控制向闭环控制逐渐过渡$最终目标是兼顾安全#经济#环保性能"自动调整锅炉燃烧参数"实现燃烧闭环优化控制$参考文献&$'赵付青!刘欢!朱波!等&工业智能与工业互联网共性关键技术&N'&软件导刊!)%))!)$$$%%/$26&&)'中国自动化学会发电自动化专业委员会!电力行业热工自动化技术委员会&智能电厂技术发展纲要&c'&北京/中国电力出版社!)%$0&&('余廷芳!耿平!霍二光!等&基于智能算法的燃煤电站锅炉燃烧优化&N'&动力工程学报!)%$0!(0$%6%/5'325''70%1&&3'张振星&基于智能优化算法的电站锅炉燃烧优化&!'&华北电力大学!)%$5&&5'闫水保!冯灿!齐继鹏!等&基于约束支持向量回归的电站锅炉燃烧优化建模&N'&热能动力工程!)%)$!(0$$$%/$)02$()&&0'潘广强&基于机器学习的燃煤电站制粉及燃烧优化研究进展&N'&能源与节能!)%)$!$'5$$)%/$$(2$$5&作者简介 廖彭伟$$''(.4%!男!汉族!河南新蔡人!硕士!工程师!主要从事电站锅炉燃烧优化0性能试验和调试等工作",科技风 年 月科技创新。
600MW火力发电厂锅炉燃烧调节系统控制优化随着我国经济的快速发展和人口的增长，能源需求也在不断增加。
火力发电作为目前我国主要能源之一，在保证电力供应的同时也带来了环境污染问题。
为了应对能源危机和环境污染的挑战，火力发电厂需要采取更加智能、高效的控制方式来减少能源消耗和环境影响。
因此，对于火力发电厂锅炉燃烧调节系统的控制优化尤为重要。
火力发电厂锅炉燃烧调节系统主要由燃烧器、燃烧控制器、调节器、空气预热器、点火器、燃烧室等组成。
这些组件协同工作，将燃料和氧气混合后在燃烧室内燃烧产生高温高压的蒸汽，从而驱动汽轮机发电。
燃烧调节系统的控制优化可以通过合理的设计和调整，实现最佳燃烧效率、降低燃料消耗、降低环境污染等方面的优化效果。
一、建立数学模型通过数学模型，对火力发电厂锅炉燃烧调节系统进行建模分析，可以在计算机上进行仿真试验，分析不同参数对于锅炉燃烧效率的影响，预测工作条件下的燃烧效果和污染排放量，从而优化控制系统的设计方案。
二、设计优化控制系统结合数学模型和实际监测数据，设计优化的控制算法，能够实现最佳的燃烧调节效果。
该算法需要兼顾燃烧效率、能耗、环境污染等多个指标，通过控制燃料的流量、空气的供给量等参数，并进行动态调节，使燃料的燃烧效果达到最佳状态。
三、提高自适应能力火力发电厂锅炉燃烧调节系统容易受到环境和参数变化的影响，因此控制系统需要具备强大的自适应能力。
通过引入人工智能技术等，实现控制系统的智能化处理和数据分析，能够实时检测燃烧效果，及时进行调整，提高燃烧效率和控制系统的可靠性。
四、建立良好的监控系统在进行燃烧调节系统的控制优化中，需要建立良好的监控系统，对锅炉运行状态、烟尘、废气等参数进行实时监测，通过数据分析、处理和预测，及时发现问题并进行处理，提高燃烧效率和污染控制效果。
综上所述，火力发电厂锅炉燃烧调节系统的控制优化是实现绿色能源和可持续发展的重要基础。
通过建立数学模型、设计优化控制系统、提高自适应能力和建立良好的监控系统，实现最优燃烧效果和最小化污染排放，保障了国家能源安全和环境可持续发展的目标。
电厂锅炉燃烧控制系统优化研究报告摘要燃料燃烧技术在国民经济的发展，尤其在能源工程中起着十分重要的作用。
人类社会对于能源的消耗，一直在稳定的增长，现代工业的发展，更明显的刺激了能源的消耗。
在我国，能源利用很不合理，能源的利用效率低，浪费大，国民经济的单位产值能耗指标很高。
造成这种情况的原因是多方面的，燃烧设备的低效率是其中一个重要的因素。
因此发展新型燃烧技术，提高用能设备的运行效率具有十分重要的意义。
循环流化床锅炉（CFBB）是近年来发展起来的新一代高效、低污染的清洁燃煤技术。
循环流化床锅炉在汽温控制和水位控制方面和煤粉锅炉基本相同，而其燃烧系统与煤粉炉差别较大，循环流化床锅炉在风量控制方面既要保证燃料与控制的比例又要保证床温在一定的范围内，因此床温控制系统和床压控制系统是循环流化床锅炉所特有的。
本设计以循环流化床锅炉燃烧控制系统为研究对象，对燃烧过程采用交叉限幅燃烧控制系统，应用集散控制系统（DCS）对燃烧控制进行研究与设计，对提高循环流化床锅炉自动化水平做了有益的尝试。
同时利用MCGS组态软件对自动控制系统进行监控。
目录摘要 (I)Abstract ............................................................................................ 错误！未定义书签。
第一章引言. (1)1.1火力发电概述 (1)1.2火电厂简介 (1)1.2.1火电厂工艺流程 (1)1.2.2火电厂设备介绍 (2)1.2.3火电厂各个系统概述 (4)1.3设计思想 (6)第二章过程控制技术 (7)2.1常规控制系统 (7)2.1.1单回路控制系统 (7)2.1.2串级控制系统 (9)2.1.3比值控制系统 (9)2.1.4前馈控制系统 (10)2.1.5时滞补偿控制系统 (11)2.1.6选择性控制系统 (12)2.2智能控制系统 (13)2.2.1 模糊控制 (13)2.2.2专家规则控制 (14)2.2.3神经网络控制 (16)第三章循环流化床锅炉燃烧控制系统 (18)3.1循环流化床锅炉的发展概况 (18)3.2循环流化床锅炉简介 (18)3.2.1循环流化床锅炉定义 (18)3.2.2循环流化床锅炉结构 (19)3.2.3循环流化床锅炉工作原理 (19)3.3燃烧过程有关参数的影响 (20)3.3.1循环流化床风速和风量 (20)3.3.2给煤 (21)3.3.3床料高度 (22)3.3.4过剩空气系数 (22)3.3.5炉膛负压 (23)3.3.6床温 (23)3.3.7负荷 (24)3.3.8循环倍率变化的影响 (25)3.3.9其他因素的影响 (25)3.4燃烧控制系统 (26)3.4.1燃烧控制系统的基本任务及系统应解决的问题 (26)3.4.2双交叉限幅燃烧自动控制系统 (27)3.4.3烟气含氧量的闭环控制系统 (30)3.4.4炉膛负压及安全控制系统 (33)第四章锅炉自动控制系统的选择 (35)4.1控制系统概述 (35)4.1.1几种控制系统的功能比较 (35)4.1.2控制系统的性能比较 (36)4.1.3控制系统的价格比较 (36)4.1.4 DCS控制系统方案的确定 (36)4.2 JX-300X控制系统概述 (37)4.2.1系统组成与结构 (37)4.2.2系统特点 (38)4.2.3系统的性能要求 (39)4.3 JX-300X控制系统硬软件组成 (40)4.3.1控制站硬件组成 (40)4.3.2多功能站和操作站的硬件组成 (41)第五章设备选型及监控系统实现 (42)5.1 设备选型 (42)5.1.1 传感器 (42)5.1.2 变送器 (43)5.2 MCGS组态软件简介 (45)5.2.1 软件简介 (45)5.2.2 MCGS脚本程序 (46)5.2.3 脚本语言编辑环境 (46)5.3 MCGS监控系统图 (47)全文总结.......................................................................................... 错误！未定义书签。
600MW火力发电厂锅炉燃烧调节系统控制优化本文将对600MW火力发电厂锅炉燃烧调节系统控制优化进行讨论。
在火电厂中，锅炉是燃烧化石燃料产生高温高压蒸汽，进而驱动汽轮机转动发电机，从而产生电能的核心设备。
为了保证燃料的利用率和锅炉的安全稳定运行，锅炉的燃烧调节系统控制优化显得尤为重要。
锅炉燃烧调节系统主要由燃烧控制系统和给煤、空气、废气系统三部分组成。
其中，燃烧控制系统是锅炉燃烧的关键，包括主燃烧器控制、燃烧器调节器控制、排烟温度控制等。
为了使燃料的利用率最大化，必须控制供煤量和空气量，以达到合适的燃烧效果。
在控制供煤量和空气量的同时，还需使排烟温度维持在合适的范围内，以保证锅炉的安全运行。
为了实现燃烧调节系统的控制优化，需要加强燃烧过程的监测和控制手段。
目前，常用的燃烧控制方法有两种，一种是传统控制方法，即PID（比例积分微分）控制方法；另一种是模型预测控制方法，即MPC（Model Predictive Control）控制方法。
PID 控制方法是一种经典而且实用的控制方法，但是其控制效果容易受到参数变化的影响。
MPC控制方法是一种基于数学模型的预测控制方法，可以适应系统模型变化，控制效果更加优异。
在600MW火力发电厂锅炉燃烧调节系统控制优化过程中，可以结合燃烧调节系统的实际情况，选择适合的控制方法。
在选择了控制方法之后，需要进行系统建模，根据建立的模型进行控制器设计，最后进行控制器的实现和调试。
在控制器的实现和调试过程中，需要对系统参数和控制参数进行调整和优化。
常用的优化方法有灰色标记算法、遗传算法、神经网络等。
在实际调试过程中，还需对控制器进行在线优化，以克服因系统参数变化而导致的控制效果下降的问题。
同时，还需要对系统中的传感器和执行器进行维护和保养，以保证控制系统的稳定性。
总之，600MW火力发电厂锅炉燃烧调节系统控制优化是保证锅炉安全稳定运行、提高燃料利用率的重要措施。
通过合理选择控制方法、系统建模、控制器设计和参数优化等步骤，可以实现控制优化，并提高锅炉的运行效率和经济效益。
火电厂锅炉的运行优化与控制研究随着社会的不断发展，能源消耗量越来越大，为了满足社会的需求，火电厂作为一种重要的能源供应方式，其重要性也日益增加。
而火电厂锅炉作为火电厂的关键设备之一，对火电厂的运行效率、节能降耗起着至关重要的作用。
因此，对火电厂锅炉的运行优化与控制研究显得尤为重要。
一、火电厂锅炉的基本原理火电厂锅炉是将煤炭等燃料燃烧产生的热能转化为蒸汽能量，从而驱动汽轮机发电的过程。
在锅炉的内部，燃料在空气的供给下燃烧，并且在燃烧过程中产生大量的热能。
燃料的燃烧释放出的热能使水在锅炉内加热，导致水蒸气的产生。
随后，蒸汽会经过汽轮机，驱动发电机并且不断地旋转，使地球产生电能。
二、火电厂锅炉的优化控制为了提高锅炉的运行效率和设备的使用寿命，同时降低生产成本，需要进行运行的优化控制。
具体而言，优化控制包括了以下几个方面：1.调整燃料供应：在锅炉的燃烧预处理系统中进行燃料的加工和供应，以提高燃烧效率和减少燃烧产物的生成。
同时也要调整燃料的供应量和供氧量，以适应不同的生产要求。
2.控制锅炉的压力和温度：在锅炉的控制系统中，需要对锅炉的压力、温度和水位等要素进行监测和调整，以保证安全运行。
3.优化水循环系统：在火电厂锅炉水循环系统中，水通过锅炉向汽轮机中的高温区域传递热能，然后再从汽轮机中的低温区域传回冷色水。
因此，优化水循环系统的性能对于提高锅炉的运行效率和节能降耗非常重要。
4.确保锅炉的清洁：锅炉内部的积垢和其它污染物会影响锅炉的热传递，从而降低锅炉的效率，增加能源消耗量。
因此必须及时进行清洗和维护，保证锅炉的清洁和高效运行。
三、火电厂锅炉的控制技术火电厂锅炉的自动控制技术是保证锅炉优化控制的重要手段。
常见的火电厂锅炉控制技术包括：1.智能PID控制技术：这种控制技术可以及时监测锅炉的温度、压力等参数，根据预设条件进行反馈和调整，以保持锅炉的安全运行。
2.基于神经网络或模糊控制的优化燃烧技术：这种技术可以通过调整燃烧参数和燃烧过程中所需的供氧量、供热量等参数来实现燃烧条件的优化，从而提高燃烧效率和降低燃烧产物的排放。
600MW火力发电厂锅炉燃烧调节系统控制优化1. 引言1.1 研究背景火力发电厂是一种重要的能源生产设施，为保障电网供电安全和稳定运行，发电厂的锅炉燃烧调节系统控制优化显得尤为重要。
随着社会对清洁能源的需求不断增加，锅炉燃烧技术的要求也随之提高，传统的控制策略已经无法满足当前的发展需求。
对于600MW火力发电厂锅炉燃烧调节系统进行控制优化研究具有重要意义。
研究背景的重要性主要体现在以下几个方面：火力发电厂锅炉燃烧调节系统是影响发电效率和环保排放的重要因素，其控制质量直接关系到发电厂的安全稳定运行和经济效益。
随着我国工业化进程的加快和环保政策的不断加强，对火力发电厂燃烧过程进行精细化调节的需求日益迫切。
随着先进控制技术的不断成熟和应用，燃烧调节系统的优化控制已成为提高发电厂运行效率和降低能耗排放的重要途径。
对600MW火力发电厂锅炉燃烧调节系统控制优化进行深入研究，将有助于提高发电厂的经济效益和环保效益，推动我国燃煤发电行业朝着清洁、高效、安全的方向发展。
1.2 研究目的研究目的是通过优化600MW火力发电厂锅炉燃烧调节系统的控制策略，提高燃烧效率，降低运行成本，减少对环境的污染，提升发电效率和质量。
通过对现有控制方案的分析，找出其中存在的问题和不足之处，并提出相应的改进方案。
通过实施优化控制策略，验证其在实际运行中的效果，从而提高火力发电厂锅炉燃烧调节系统的稳定性和可靠性，确保发电设备的正常运行。
研究的最终目的是为了通过科学合理的控制优化方案，实现火力发电厂锅炉燃烧调节系统的智能化、自动化，以及提高设备的使用寿命和节能减排效果。
1.3 研究意义燃烧调节是火力发电厂锅炉运行中非常重要的一个环节，直接影响着发电效率和环境排放。
随着中国经济的不断发展和电力需求的增加，火力发电厂的运行稳定性和可靠性越来越受到重视。
对火力发电厂锅炉燃烧调节系统进行控制优化研究具有重要的意义。
通过研究火力发电厂锅炉燃烧调节系统的控制优化，可以提高发电效率，减少资源浪费，节约能源。
火力发电厂锅炉燃烧控制系统优化火力发电厂是一种大型工程，具有很高的能源消耗率。
其煤炭燃烧过程会产生废气排放，对环境造成污染。
为减少环境污染的同时提高火力发电厂燃烧效率，需要进行燃烧控制系统优化。
这一系列措施将进一步提高火力发电厂运行效率，缓解环境污染的影响。
一、火力发电厂燃烧控制系统的类别目前，火力发电厂燃烧控制系统主要包括两类：分层燃烧系统和条排燃烧系统。
分层燃烧系统主要通过数控火焰扫描技术实现，并可以控制多达10个燃烧分层。
该控制系统方案依靠燃气、燃油等不同的燃料来实现不同的燃烧效果，有利于减少废气排放的同时提高能源消耗率，提高极限热效率。
条排燃烧系统通过辅燃器对锅炉的燃烧进行控制。
其优点在于其操作简单，维护方便，另外可以通过热交换器将更高温度的烟气转化为冷却水进行进一步利用，提高厂房的效率。
二、燃烧控制系统的主要问题在实际运行中，火力发电厂锅炉燃烧控制系统存在以下主要问题：1、燃料选择问题。
不同的燃料在燃烧过程中产生的废气排放量不同，需要根据本地环境条件和能源密度等考虑确定。
2、燃烧质量问题。
在没有得到良好的控制的情况下，火力发电厂的锅炉可能会产生过多废气排放和能源浪费。
3、燃气泄漏问题。
燃气泄漏可能会导致爆炸和毒性气体中毒，需要通过有效的燃气扩散和泄漏控制等机制来解决。
三、如何优化燃烧控制系统为了解决上述问题，需要实行一系列优化措施来优化火力发电厂锅炉燃烧控制系统：1、对锅炉进行细致的维护，保证安全可靠的运行，做到及时发现并解决影响锅炉燃烧的个别因素。
2、通过对不同燃料的选择和燃烧机制的研究，优化锅炉的运行，提高能源利用效率，降低排放。
3、安装自动控制系统，实现对燃烧过程的自动监测和控制。
通过异步控制、PID控制等技术，实现对燃烧过程的高精度控制。
4、采用喷射嘴或激波喷射器等技术，在燃烧室内形成旋转流动，并通过燃烧过程中的瞬时变化和氧气浓度的变化，实现燃料的完全燃烧。
5、实现废气净化和回收。
２００６年２月第７卷第２期电力设备
卧ｃｃｒｌｃａＩＥｑｕｉｐ懈ｔＦｅｂ．２００６
ＶＯＩ．７ＮＯ．２
电站锅炉燃烧优化控制技术综述孔亮，张毅，丁艳军，吴占松
（清华大学热科学与动力工程教育部重点实验室，北京市１０００８４）
摘要：电站锅炉燃烧优化控制技术能在不进行锅炉设备改造的前提下，利用锅炉运行数据和集散控制系统（ＤＣＳ），通过一系列先进建模、优化和控制技术的应用，提高锅炉运行效率，降低ＮＯ。排放。由于这种技术投资少，能够充分挖掘机组运行的节能潜力，使机组始终处于最佳的运行工况，因而受到电站用户的广泛关注，并代表了下一代热工自动化发展的方向。文章就这一新技术在国内外的研究和应用情况做了阐述，简要说明了其实现原理和应用情况，并介绍了作者所在课题组在这方面所进行的一些研究和实践工作。最后对这一技术应用时遇到的困难进行了总结。关键词：燃烧优化；神经网络；预测控制；在线监测；均衡燃烧中图分类号：７ＩＰ２７３
Ｏ引言当前，我国电力行业正在由计划经济体制逐步向市场经济体制过渡，发电企业一方面面临厂网分开、竟价上网的电力市场竞争，另一方面由于能源紧张导致煤价上涨，进一步加大了发电企业的生产成本。因此发电企业迫切要求挖掘机组运行的潜力，提高机组运行效率，降低生产成本，提高企业竞争能力。同时，随着国家对电站Ｎｏ；排放的限制，如何有效降低ＮＯ；排放的技术也是电厂当前关注的热点。由于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ＮＯ。排放，因此得到发电企业的普遍关注。电站锅炉燃烧是个复杂的物理化学过程，涉及到燃烧学、流体力学、热力学、传热传质学等学科领域。任何与燃烧相关参数的检测、与燃烧相关设备的改造，都可以称为燃烧优化，包括Ｄｃｓ控制逻辑的优化、控制模型的设计…。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拉－。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Ｎｏ；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。本文主要阐述这一燃烧优化控制技术在国内外的研究、应用和发展，以及作者所在课题组在这方面所进行的一些研究和实践工作。１国外的燃烧优化控制技术及其应用１．１Ｕｌｔｒ锄瓤公司的燃烧优化技术美国俄亥俄州ｕ１打ａｍａｘ公司开发的ｕｌｔｒａＪｎａｘ系统又称为先进过程管理系统，是一个对生产操作进行日常管理的系统，能应用于各种生产过程，在此只介绍其在电厂燃烧优化方面的应用。Ｕｌｔｒａｍａｘ燃烧优化系统是将一系列代表锅炉燃烧工况的参数，比如烟气氧量、排烟温度、烟气排放物等，作为系统的输入数据，当系统取得这些样本数据后，建立锅炉燃烧特性模型，并经过软件分析，给运行人员一个优化燃烧的操作指导，运行人员根据这些操作指导进行手动操作，或将操作指导纳入到自动控制系统中进行优化调整。该系统的工作原理如图１所示。图１ｕｌｔｒ锄ａ】【系统工作原理图／ｕｌｔｒａｍａ）【采用了贝叶斯统计和加权非线性回归分析相结合的建模方法，可快速精确地辨识出锅炉的运行特性，并在最优化原理指导下快速寻找到最佳的控制量组合。回归模型是一个“黑箱”模型，所以为了建立初始回归模型，需要做很多性能 万方数据电力设备第７卷第２期试验。该系统最大的特点就是在每次优化后都会对数据进行分析并相应的修正模型。这样，没有起到优化效果的控制量组合就会在下一次优化时被舍弃，进而实现真正的持续优化，而且对于新的运行工况该系统也能进行优化。这种优化性能得以实现的核心就在于运用了贝叶斯统计的建模方法。该系统的优化实际上是一个在模型实时更新基础上的稳态优化。１９９５年，ｕｌｔｒａｍａｘ系统就在美国德克萨斯州弗农市的奥克拉联合发电厂６６６Ｍｗ的一号机组上进行了开环测试，当时最多能减少１８％的Ｎｏ。排放，同时飞灰含碳量降低８５％。目前全世界已经有３０多个电厂运用了此系统，其中包括我国邹县电厂¨Ｊ。１．２Ｐｅｇａ鲫ｓ公司的燃烧优化技术１．２．１ＮｅｕＳＩＧＨＴ系统ＮｅｕｓＩＧＨＴ系统为美国Ｐｅｇａｓｕｓ公司应用人工智能神经网络技术设计的燃煤电厂燃烧优化控制系统，其主要功能是以提高锅炉热效率和降低Ｎｏ。排放为目标的稳态优化。ＮｅｕｓＩＧＨＴ系统利用ＤＣＳ本身具有的数据库的数据作为数据分析的基础，经过神经网络模型在线分析，迅速得出运行参数的最优值，然后输出到ＤＣＳ，Ｄｃｓ系统通过控制偏移量，进而实现ＮｅｕＳＩＧＨＴ对锅炉燃烧的优化控制。但是，这种燃烧优化控制技术并没有考虑机组运行的动态特性和过程，所以这种优化也只是稳态优化。该系统的工作原理如图２所示。图２ＮｅｕＳＩＧｍ’系统工作原理图ＮｅｕｓＩＧＨＴ系统是基于神经网络模型设计的，而神经网络模型也是一个“黑箱”模型，因此一般建立神经网络模型前要经过２～４周的锅炉变参数测试，在测试数据的基础上建立原始模型。由于煤种、积灰、结渣等因素的变化，锅炉燃烧情况要随之改变，这就造成原始模型很快就和实际情况产生偏离，因此在优化过程中ＮｅｕｓＩＧＨ，Ｉ＇系统使用了２套神经网络系统，其中１套系统的模型进行过程优化，同时另ｌ套根据Ｄｃｓ的历史数据和测试数据建立新模型，一旦新模型建立就能通过模型切换完成模型的在线更新，由于神经网络训练的时间较长，所以模型更新的周期比较长。在模型基础上，ＮｅｕＳＩＧＨＴ系统运用ＧＥＳＡ算法等工具实现了同时对锅炉当前工况的各个控制量进行在线优化。ＮｅｕＳＩＧＨＴ系统在美国市场的占有率为４０％。对于没有排放控制的电厂，Ｐｅｇａｓｕｓ公司预计应用ＮｅｕＳＩＧＨＴ系统可降低ＮＯ。排放达２０％～６０％（一般为２５％～３５％）。如果电厂已经安装了低ＮＯ。燃烧器，使用ＮｅｕｓＩＧＨＴ系统可再降低Ｎ０。排放１０％～４０％。ＮｅｕｓＩＧＨＴ系统可降低煤耗ｏ．５％～５％，这相当于减少了相同的ＣＯ：和Ｓ０：的排放。ＮｅｕＳＩＧＨＴ燃烧优化控制系统以前大多应用于旧机组的优化控制方面。目前Ｐｅｇａｓｕｓ公司已经和许多世界知名的电力成套设备供应商，如Ｂ＆ｗ、Ｆｏｓｔｅｒ珊ｌｅｅｌｅｒ、Ｓｉｅｍｅｎｓ—ｗｅｓｔ—
ｉｎ曲ｏｕｓｅ、ＡＢＢｃｅｎｔｍｍ等建立了合作伙伴关系。Ｐｅｇａ—ｓｕｓ的合作伙伴中的锅炉制造商对燃烧方面比较了解，他们将把ＮｅｕｓＩＧＨＴ系统作为其产品的附加增值来应用于最新供应合同中。但作者目前尚未检索到该产品在国内应用介绍的文献资料。１．２．２ＰｏｗｅｒＰｅ如ｃｔｅｒ系统ＰｏｗｅｒＢｅＩ董ｅｃｔｅｒ系统是美国Ｐｅ鲫ｓ公司另—个锅炉
运行优化控制软件，国外也称它为蹦ｔａＥ３系统。它基于与ＮｅｕｓＩＧｍ’系统类似的神经网络技术，并增加了模型预测控制（加Ｐｃ）技术，能通过建立多目标的动态优化控制器，动态调整ＤＣＳ设定参数与偏置，实现锅炉燃烧优化动态闭环控制。该系统的工作原理如图３所示一Ｊ。
图３ＰｏｗｅｒＰｅ出ｃｔｅｒ系统工作原理图由于ＰｏｗｅｒＰｅ如ｃｔｅｒ系统的核心技术也都来自Ｐｅｇａｓｕｓ公司，所以相比ＮｅｕＳＩＧＨＴ系统，在硬件上没有变化，主要增加了动态预测功能和离线仿真功能。此外，该系统可以用来查找模型的失谐和提供偏差扰动的纠正能力。同时．该系统还可以采用动态反馈来升级模型，通过使用动态反馈，可以迅速地消除扰动偏差、模型的失谐以及传感器的噪声。Ｐｅｇａｓｕｓ公司称该系统可以提升０．５％～２．５％的锅炉热效率，降低氮氧化物排放量ｌＯ％～３０％，降低飞灰含碳量７％～９％，系统还可以改善过热、再热蒸汽品质，改善燃烧均衡性等。该系统可广泛应用于各种装机容量和类型的燃煤锅炉的优化控制，目前该产品已应用于我国山东省的华电莱城电厂ｌ号锅炉和华能天津杨柳青电厂５号锅炉（３００Ｍｗ机组）上，测试报告表明应用效果良好。／２国内燃烧优化控制技术的研究和应用
情况
２．１锅炉烟气含氧量的优化控制技术
国内早期燃烧优化控制技术的研究主要为锅炉 万方数据燃烧优化专题孔亮等：电站锅炉燃烧优化控制技术综述２１
烟气含氧量的优化控制研究。烟气含氧量代表了锅炉燃烧的风煤比，是影响锅炉燃烧效率和污染排放的关键参数。早期的燃烧优化控制主要以提高锅炉运行效率为目的，一般情况下，锅炉的效率与烟气含氧量成凸的二次曲线关系，因此这些运行优化控制的研究都是采用这一关系曲线对锅炉的烟气含氧量进行在线的寻优控制，以保证锅炉的最佳燃烧效率。由于早期锅炉效率不可在线测量，因此很多研究采用了烟气中ｃ０含量与锅炉效率的关系作为间接寻优烟气氧量的依据。这类控制系统简单、有效，但是比较粗糙，实际应用很少，这主要是受早期锅炉可控性较差、各种分析测量仪表尚没有成熟的影响。２．２闭环均衡燃烧控制系统国内另一种可以被称为燃烧优化控制的技术为闭环均衡燃烧控制系统（ＢＣＣＳ）。传统的燃烧控制系统的主要任务是保证进入锅炉炉膛的燃料总量与机组所需的燃料量相符，但这并不能确保燃料能平均分配至锅炉的每个燃烧器。燃料分配的非均衡性造成了燃烧的不稳定、炉膛火焰中心的偏移以及水冷壁的结焦等现象。均衡燃烧控制系统能在风粉浓度在线监测系统基础上，通过对每个给粉机转速进行控制，较好地解决上述问题。若锅炉以四角切圆方式进行燃烧，均衡燃烧控制系统能保证流经同层的每个燃烧器的煤粉浓度相等，并能够控制各个工况下总的煤粉量以最优的比例分配给各层燃烧器【８’９Ｊ。该系统是由以主蒸汽压力为被调节量、总给粉量（燃料）为调节手段的主调节系统和以煤粉浓度为被调节量、给粉机转速为调节手段的若干个副调节系统组成的一个闭环控制系统。其工作原理见图４Ｌｌ…。图４均衡燃烧控制系统工作原理图由于该控制系统采用一次风管煤粉浓度作为反馈信号，增加独立的煤粉浓度控制回路，不但可消除煤粉浓度变化增加的扰动，增加主蒸汽压力控制的稳定性，同时可保证每层燃烧器风速、煤粉浓度均衡，达到优化燃烧的目的。均衡燃烧控制系统已经在多家电厂得到应用，起到了燃烧优化控制的效果，提高了锅炉燃烧的效率和安全性。但由于该系统以燃烧器煤粉浓度测量为基础，而这一测量技术的研究目前进展很慢，只是在热风送粉的锅炉中得到实际应用，并且可靠性也不是很高，严重影响了均衡燃烧控制系统的实际使用效果和广泛推广。２．３电站锅炉燃烧优化控制软件ｏＣＰ３我国拥有世界上最多的燃煤电站机组，随着国家建立节约型社会的号召以及发电企业自身降低生产成本的要求，电站锅炉燃烧优化控制软件将会得到更加广泛的研究和应用。相对于国外燃煤电站锅炉，目前我国电站锅炉具有煤质多变，负荷大范围变化的特点，这导致一些进口的燃烧优化控制软件在国内应用存在很多问题，主要表现为对煤种多变的适应性差，对负荷大范围变化的适应性差，当然价格昂贵也是进口软件的一个缺点。对此，作者所在课题组经过多年的研究和开发，研制了具有自主知识产权的电站锅炉燃烧优化控制软件ＯｃＰ３，与国外燃烧优化控制软件相比，该软件包是专门针对我国电站锅炉机组的运行特点而研究的，具有很好的适应性。在软件包的研究、开发和应用过程中，着重针对我国电站锅炉的燃烧特点进行了研究，并解决了下述问题¨“：（１）锅炉燃烧煤质的自动辨识问题。煤质多变是我国电站锅炉的特点，不同的煤质下锅炉表现出不同的燃烧特性，必须首先辨识出不同的煤质，进而进行相应的优化控制。（２）锅炉运行特性的非线性动态建模问题，并研究了模型的自适应更新问题。锅炉燃烧是一个非线性的动态过程，如果只是建立线性模型或者稳态模型，往往不能进行很好的燃烧优化控制。并且模型自适应也是成功进行燃烧优化控制的关键。（３）基于多目标优化的锅炉运行优化控制问题。针对我国目前电力市场特点，研究了多种优化目标下的优化控制算法。燃烧优化目标包括锅炉效率最佳，ＮＯ。排放最低，锅炉运行成本最低等。（４）锅炉机组负荷大范围快速变化中的燃烧优化实现算法。由于电力市场的原因，使得很多燃煤机组参与调峰，因此仅仅考虑锅炉燃烧的稳态优化是不够的，一个能够长期投运有效的燃烧优化控制软件必须能够实现机组动态变化过程中的燃烧优化控制。目前该软件包已经在国产２０万ｋＷ机组和进口３５万ｋｗ机组上得到应用，初步测试表明，采用该软件包能够使锅炉运行效率提高０．５％左右，ＮＯ。排放降低１０％～２０％左右。
