[發明專利]鍋爐控制優化方法及系統

在審

• 申請號: 202110267708.3
• 申請日: 2021-03-11
• 公開（公告）號: CN113074459A
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 崔青汝;李庚達;王昕;劉淼;高滿達;柳殿彬;胡道成;何鯤
• 申請（專利權）人: 國家能源集團新能源技術研究院有限公司
• 主分類號: F24H9/20
• 分類號: F24H9/20;F23N1/02
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 肖冰濱;王曉曉

本發明提供一種鍋爐控制優化方法及一種鍋爐控制優化系統，該方法包括：獲取鍋爐數據；利用鍋爐數據進行CFD模擬，得到CFD模擬結果；獲取當前鍋爐運行參數下的鍋爐實時狀態數據和不同歷史鍋爐運行參數下的鍋爐歷史狀態數據；根據鍋爐實時狀態數據、鍋爐歷史狀態數據和CFD模擬結果構建鍋爐運行狀態模型；將實驗鍋爐運行參數輸入鍋爐運行狀態模型，獲得與實驗鍋爐運行參數對應的實驗鍋爐狀態參數；若實驗鍋爐狀態參數符合預設規則，根據實驗鍋爐運行參數確定鍋爐的最優運行方式；根據鍋爐的最優運行方式運行鍋爐。通過本發明提供的方法，能夠精準實現爐內燃燒智能優化控制，提高電廠經濟效益和安全性。

技術領域

本發明涉及火電機組優化控制技術領域，具體地，涉及一種鍋爐控制優化方法及一種鍋爐控制優化系統。

背景技術

目前大規模開發利用新能源、降低能源消耗、減少環境污染、保障能源供應與能源安全，已成為中國能源發展的重要戰略。火力發電機組具有良好的可控性，若能提高其靈活運行能力，則可以有效解決新能源電力規模化消納這一難題。然而，火力發電機組頻繁大范圍變負荷運行嚴重影響機組的經濟性、安全性和環保性。因此有必要對火力發電過程進行全面、精細與智能化的狀態監測與優化控制，以保障機組本身經濟、安全、環保運行。

對于火力發電過程控制而言，針對鍋爐爐內燃燒過程的智能化控制技術是業內公認的重點、難點。其內部燃燒過程是現代工業過程中最復雜的過程，無論是在爐內測量技術還是控制策略方面均缺乏深刻認識，很難形成精準的實時控制技術。鍋爐運行水平與電廠燃料特性、鍋爐選型、機組負荷、燃燒效率、污染物排放密切相關，直接影響電廠運行經濟性。因此，加快爐內燃燒智能實時控制技術的研究對提高電廠經濟效益和安全性具有重要意義。

發明內容

針對現有技術中無法對鍋爐進行精準的實時控制的技術問題，本發明提供了一種鍋爐控制優化方法及一種鍋爐控制優化系統，采用該方法將基于機理的數值模擬技術與實時和歷史數據相結合，搭建基于數據融合技術的爐內燃燒智能實時控制系統，精準實現爐內燃燒智能優化控制，提高電廠經濟效益和安全性。

為實現上述目的，本發明一方面提供一種鍋爐控制優化方法包括以下步驟：獲取鍋爐數據；利用所述鍋爐數據進行CFD模擬，得到不同鍋爐運行參數下的CFD模擬結果；獲取當前鍋爐運行參數下的鍋爐實時狀態數據和不同歷史鍋爐運行參數下的鍋爐歷史狀態數據；根據當前鍋爐運行參數下的鍋爐實時狀態數據、不同歷史鍋爐運行參數下的鍋爐歷史狀態數據和不同鍋爐運行參數下的CFD模擬結果構建鍋爐運行狀態模型，所述鍋爐運行狀態模型用于表征鍋爐運行參數與鍋爐狀態參數的對應關系；將實驗鍋爐運行參數輸入所述鍋爐運行狀態模型，獲得與所述實驗鍋爐運行參數對應的實驗鍋爐狀態參數；若所述實驗鍋爐狀態參數符合預設規則，根據所述實驗鍋爐運行參數確定鍋爐的最優運行方式；根據所述鍋爐的最優運行方式運行所述鍋爐。

進一步地，所述鍋爐數據至少包括：所述鍋爐歷史狀態數據、燃料燃燒階段參數、灰熔融特性參數、燃料燃燒反應特性參數、煤質參數、一次風流量、二次風流量、煤粉濃度、煤粉流速和煤粉絕對質量流量、爐膛火焰物理特征參數、火焰特征與燃燒工況的對應關系、燃燒工況、鍋爐受熱面熱流分布情況和溫度分布特征；所述CFD模擬結果至少包括：爐內煤粉燃燒溫度分布、熱負荷分布、煙氣組分濃度分布、煤粉燃燒行程軌跡、受熱面沾污結渣分布、爐膛出口CO濃度分布、飛灰含碳量、NO_x濃度分布、SO_x濃度分布。

進一步地，所述方法還包括：在利用所述鍋爐數據進行CFD模擬之后，若所述CFD模擬結果與對應的鍋爐歷史狀態數據不匹配，更新CFD模擬方法和所述鍋爐數據中的鍋爐歷史狀態數據；利用更新后的CFD模擬方法和鍋爐歷史狀態數據重新進行CFD模擬。