电站锅炉燃烧优化系统

总 第1 2 3期 d o i ： 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 52 7 9 8 2 0 1 0 0 1 0 2 2 电 站锅 炉 燃 烧 优 化 系统 杨 帆 ( 潞安矿 业集 团公司 余 吾电厂 ， 山西 长治0 4 6 1 0 3 ) 摘要： 借助于神经元网络在线辨识技术和智能优化算法， 在线建立锅炉燃烧预测模型， 并利用优化求解 得到的最优推荐值 ， 进行锅炉燃烧最优化调整控制 ， 达到节能降耗 、 改善环境的 目的。 关键词 ： 神经元网络优化模型； 优化算法； 人机图形界面 中图分类号 ： T K 2 2 文献标识码 ： B 文章编号 ： 1 0 0 5 2 7 9 8 ( 2 0 1 0 ) O 1 0 0 5 3 0 2 目前我国火电厂锅炉运行中， 由于煤质多变 、 设 备改造、 变负荷运行 、 热力试验间隔时间长等原因， 普遍存在锅炉燃烧达不到最佳工况 的现象 ， 因此迫 切需要通过优化运行， 提高锅炉热效率。在这方面， 使用锅炉燃烧优化系统是最有效的手段。 在国内目前 已实施的锅炉燃烧优化系统 中， 所 使用的方法包括数理统计 、 线性 回归和神经元网络， 但大都不具备全工况在线修正的功能。该文介绍的 方法是借助于神经元网络在线辨识技术和智能优化 算法 ， 在线建立锅炉燃烧预测模型， 并利用优化求解 得到的最优推荐值， 进行锅炉燃烧最优化调整控制 ， 达到节能降耗 、 改善环境的目的。 1 燃烧优化系统 的构成 锅炉燃烧 优化系统是 以 P C服务器 为硬件平 台， 基于 Wi n d o w s 9 x 2 0 0 0 N T的在线优化软件包 ， 主要由神经元网络优化模型、 优化算法 、 数据管理与 预处理模块 、 人机图形界 面、 机组 D C S连接模块等 组成 ， 具体结构如图 1 。 图 t 燃烧优化系统结 构 1 1 神经元网络模型 锅炉燃烧过程是一个复杂的物理 、 化学过程 ， 它 是一个多输入多输出系统， 影响因素很多 ， 且具有强 藕合 、 非线性等特征。对于这些复杂过程 ， 难 以用机 理模型描述 ， 而最适用于神经元 网络来建立优化模 型， 如图2 。在模型中， 将机组负荷 、 烟气含氧量 、 一 次风压 、 二次风压 、 煤质成分 、 磨煤机出口温度 、 给粉 机转速等作为神经元网络的输入 ， 飞灰含碳量 、 排烟 温度、 N O 为输出。 耋 r 茼I 燃 I l I 一 l 温 度 1l L 一 收稿 日期 ： 2 0 0 9 1 0 1 2 作者简介： 杨帆( 1 9 8 2一) ， 男， 山西长治人， 助理工程师， 从事自动化工作。 5 3 2 0 1 0年 1月 杨 帆： 电站锅炉燃烧优化系统 第1 9卷第1期 化的锅炉计算模型得到 ， 计算模型 中的排烟温度和 飞灰含碳量同样由神经网络模型输出得到。目标函 数中， 可以根据侧重点不同， 调节锅炉效率项和 N O 排放项的权重值。 系统采用粒子群优化算法 ( P S O) ， 该算 法是一 种进化计算技术 ( e v o l u t i o n a r y c o mp u t a t i o n ) ， 由E b e r h a r t 博士和 k e n n e d y博 士发 明。同遗传算法 比较 ， P S O的优势在于简单容易实现并且没有许多参数需 要调整。目前已广泛应用于函数优化， 神经 网络训 练 ， 模糊系统控制以及其他遗传算法的应用领域。 寻优过程 ， 见图3 。 图 3 寻优过程 锅炉的效率和 N O 排放特性受到多种因素的 影响， 归纳起来可分为两类 ： 一类是非 可调输 入参 数； 一类是可调输入参数。 非可调输入参数 ： 炉型结构 、 燃烧器布置形式和 结构等。 可调参数 ： 锅炉二次风配风方式 、 二次风压 、 各 给煤机转速 、 燃烧器摆动角度、 炉膛 出口氧量等 ， 这 些可调参数构成了寻优模型的优化变量。 2 系统功能 主要包括对优化系统输人 、 输出参数的定义 ， 对 错误操作的自动提示 ， 运行参数成组显示及实时曲 线显示， 最优化的调整推荐值显示和确认， 与 D C S 通信状态显示画面 ， 数理统计绘图画面等。实时画 面主要包括以下几个部分 ： 2 1实时风 粉 图 显示一次风管 的燃烧器出 口风速 ( m s ) ， 并同 时用棒状图和数字两种形式显示。显示喷燃器送入 炉膛的煤粉浓度 ( 吨 吨 ， 即每公斤风 中含多少公斤 煤粉) ， 并 同时用棒状 图和数字两种形式显示。当 风速 、 煤粉浓度超过上下限时， 有报警提示。 2 2 二次风速显示 显示一次风管的燃烧器 出口风速 ( m s ) ， 并 同 时用棒状图和数字两种形式显示 。 2 3实时趋势图 可 以显示所有输入参数的历史趋势 ， 以曲线形 式表示 。 责任编辑 ： 王玉梅】 ( 上接第 3 5页) 参考文献 ： 1 胡忠民，江丽群南非萨索尔煤合成油进展 J 天然 气化工 ， 2 0 0 0 ， 2 5( 6 ) 2 I s h i a m T 1 w a k u n i H C O+I4 2 o v e r t h e Mi x e d C a t a l y s t s C o mp o s e d o f C o -Ni Mn Z r 0 2 a n d Z e o l i t e C a t aly s t J A p p l C a t a l ， 1 9 9 1 ， 7 5 ： 2 2 5 3 S t a nfi e l dM a u l d i n C H p r o c e s s f o r t h e p r e p a r a t i o n of H y d r o c a r 2 b o n s U S P a t A p p l R U S 4 6 7 0 4 7 5 ， 1 9 8 7 4 张峻岭， 等 钴基 FT合成重质烃催化剂载体效应的 研究 J 催化学报， 2 0 0 1 ， 2 2 ( 3 ) ： 2 7 5 2 7 8 5 B u k u r D B，C h o k k ara m s S u p p o r t e d I r o n C a t a l y s t s f o r 5 4 S l u r r y P h a s e F i s c h e r T r o p s c h S y n t h e s i s J A p p l C a t al， 2 0 0 2 ， 2 3 1 ( 1 2 ) ： 2 0 1 6 王兴军 ， 任海平 ， 胡立舜， 等r r合成沉淀铁催化剂的 研究 J 天然气化工， 2 0 0 6 ( 6 ) ： 4 0 4 3 7 张万军， 杨 勇， 陶智超， 等 C u 、 K助剂对 F e Mn S i O 催化费托合成的影响