[發明專利]基于CFD數值模擬和智能建模的鍋爐燃燒優化系統及方法

有效

• 申請號: 201710946941.8
• 申請日: 2017-10-12
• 公開（公告）號: CN107726358B
• 公開（公告）日: 2018-11-09
• 發明（設計）人: 石巖;鐘文琪;陳曦;劉燮
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: F23N5/00
• 分類號: F23N5/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 李靜

1.一種基于CFD數值模擬和智能建模的鍋爐燃燒優化方法，其特征在于：包括以下步驟：

(1)通過CFD計算集群計算CFD模擬樣本；

(2)分析并完善歷史運行樣本；

(3)將CFD模擬樣本和完善后的電廠實際歷史運行樣本存儲在樣本數據庫集群中，以供智能建模集群調用；

(4)智能建模集群接收來自樣本數據庫集群中的樣本，使用BP神經網絡進行訓練；

(5)在中央處理集群中進行配風方式的優化；

(6)建立人機界面以保證運行人員對整個燃燒優化配風系統的監視與控制；

所述步驟(1)中，根據優化目標鍋爐的實際結構、各受熱面布置情況、風道煙道布置情況以及燃燒器噴口類型和位置參數，構建鍋爐物理模型，采用計算流體動力學CFD耦合化學反應方法對爐內燃燒過程進行模擬；

采用CFD對燃燒過程進行模擬時，針對不同負荷、入爐煤煤質特性、過量空氣系數、磨煤機組合方式和配風方式因素進行模擬，得到相應的飛灰含碳量、NOx排放量參數，并通過熱力計算得到鍋爐熱效率；

所述步驟(2)中，通過鍋爐燃燒優化調整試驗，獲取不同運行工況下機組的飛灰含碳量和爐渣含碳量；以負荷、入爐煤煤質特性、氧量、磨煤機組合方式、配風方式為輸入，飛灰含碳量和爐渣含碳量為輸出，建立非線性模型；以電廠實際運行數據為輸入，飛灰含碳量和爐渣含碳量為輸出獲得實際運行情況下的預測飛灰含碳量和爐渣含碳量，通過鍋爐熱量反平衡方法計算，得到歷史運行樣本的鍋爐熱效率；

所述步驟(6)中，機組運行人員通過人機界面控制樣本數據庫集群讀取樣本，手動或自動更新鍋爐熱效率預測模型和NOx排放量預測模型；通過選擇手動或自動優化模式，控制配風的優化方式；

所述步驟(3)中，樣本數據庫內的數據包括負荷、入爐煤煤質特性、過量空氣系數、配風方式、鍋爐熱效率、NOx排放量信息；

所述步驟(4)中，以包括負荷、入爐煤煤質特性、過量空氣系數、配風方式參數為輸入，以鍋爐熱效率、NOx排放量為輸出，建立鍋爐熱效率預測模型和NOx排放量預測模型，通過添加正則化項防止過擬合的情況發生；

所述步驟(5)中，中央處理集群從DCS控制系統接口讀取實時負荷、入爐煤煤質特性、過量空氣系數參數，將其作為固定輸入；利用智能建模集群訓練出的鍋爐熱效率預測模型和NOx排放量預測模型，采用優化算法對配風方式進行尋優，得到對應于此刻運行工況下最優的配風方式。