CN115095884B 基于数字孪生的锅炉精细化配风方法和锅炉系统 （烟台龙源电力技术股份有限公司）

基于数字孪生的锅炉精细化配风方法和锅本发明公开一种基于数字孪生的锅炉精细锅炉系统的配风系统中的各二次风喷口对应的挡板的一维热流体模型嵌入至该配风系统的一维热流体模型中以形成配风系统的数字孪生模孪生模型中各二次风挡板的开度进行PID控制调的各二次风喷口输出的二次风量匹配目标二次风量后，向DCS分布式控制系统中输出各二次风锅炉系统的配风系统中的各二次风喷口的各二2对实体锅炉系统的配风系统中的各二次风喷口对应的各二次风挡板进行三维建模和基于一维热流体平台构建配风系统的一维热流体模型，根据上述一维热流体模型中以形成配风系统的数字孪选择一种燃烧配风机理模型，且结合通过实体锅炉系统的DCS分布式控制系统读取实体锅炉系统的运行参数作为所述燃烧配风机理模型的边界条件来确定各二次风喷口的目根据确定的各二次风喷口的目标二次风量，结合各二次风挡板的阻系特性以及通过所述DCS分布式控制系统读取的实体锅炉系统的运行参数，对数字孪生模型中各二次风挡板的开度进行PID控制调节，以使所述数字孪生模型中的各二次风喷口输在所述数字孪生模型中的各二次风喷口输出的二次风量匹DCS分布式控制系统中输出各二次风喷口的开度调节结果，根据所述调节结果来调节实体锅炉系统的配风系统中的各二次风喷口的各二次2.如权利要求1所述的基于数字孪生的锅炉精细化配风方法，所述配风系统包括送风位于所述空气预热器和所述风箱之间的第二管道和位于所述风箱和所述多个二次风喷口型进行冷态试验和/或热态试验以对所述配风系统的所述第一管道、所述第二管道和所述风机理模型中的主燃区的过量空气系数控制在0.7~0.5.如权利要求1所述的基于数字孪生的锅炉精细化配风方法，所述实体锅炉系统采用将所述各二次风挡板的一维热流体模型嵌入至该配风系统的一维热流体模型中以形成配板的阻力系数与开度的关系特性以及通过所述DCS分布式控制系统读取的实体锅炉系统的3运行参数，对数字孪生模型中各二次风挡板的开度进行PID控制调节和对各风量调节挡板的开度进行PID控制调节以使所述数字孪生模型中的各二次风喷口输出的二次风量匹配目烧配风机理模型，且结合通过实体锅炉系统的DCS分布式控制系统读取实体锅炉系统的运可视化模块与所述数字孪生模型和所述DCS分布式控制系统信号连接，使所述数字孪生模9.一种锅炉系统，其特征在于，包括实体锅炉系统和如权利要求1所述的数字孪生模4[0005]目前火力发电厂对于锅炉燃烧配风的调整大都是基于风机转速、风箱挡板门开[0006]本发明的目的在于提供一种更加有效和智能的基于数字孪生的锅炉精细化配风[0008]对实体锅炉系统的配风系统中的各二次风喷口对应的各二次风挡板进行三维建[0010]选择一种燃烧配风机理模型，且结合通过实体锅炉系统的DCS分布式控制系统读5取实体锅炉系统的运行参数作为所述燃烧配风机理模型的边界条件来确定各二次风喷口的关系特性以及通过所述DCS分布式控制系统读取的实体锅炉系统的运行参数，对数字孪生模型中各二次风挡板的开度进行PID控制调节，以使所述数字孪生模型中的各二次风喷所述DCS分布式控制系统中输出各二次风喷口的开度调节结果，根据所述调节结果来调节实体锅炉系统的配风系统中的各二次风喷口的各二次风挡板数字孪生模型后，对所述数字孪生模型进行冷态试验和/或热态试验以对所述配风系统的和/或热态试验过程中对所述数字孪生模型的各二次风挡板的开度均调至最风喷口的各二次风挡板的开度后，对实体锅炉系统的省煤器的出口烟气的含氧量进行监[0015]在一些实施例中，所述燃烧配风机理口的目标二次风量，结合各二次风挡板的阻力系数与开度的关系特性以及通过所述DCS分行PID控制调节和对各风量调节挡板的开度进行PID控制调节以使所述数字孪生模型中的布式控制系统读取实体锅炉系统的运行参数作为所述燃烧配风机理模型的边界条件来确％～6[0021]在一些实施例中，还包括设置可视化模块与所述数字孪生模型和所述DCS分布式[0022]本发明第二方面公开一种锅炉系统，包括实体锅炉系统所述锅炉系统被配置为可运行所述的基于数字孪生的锅炉精细理模型结合确定各二次风喷口的目标二次风量后，通过数字孪生模型PID控制调节各二次7征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。[0035]步骤a，对实体锅炉系统的配风系统中的各二次风喷口对应的各二次风挡板进行模软件有UG(UnigraphicsNX交互式CAD/CAM系统)、CATIA(ComputerAidedTri-统的配风系统中的各二次风挡板的结构参数进行三维建模后，再通过CFD(Computational开度的关系特性。对于二次风挡板的阻力系数与开度的相关介绍，可参考公布号为中的送风机、空气预热器等部件的参数可根据实体结构选择的部件型号输入相关参数设模型中，从而可以得到包括各二次风挡板的一维热流体模型的配风系统的一维热流体模型，实体锅炉系统的DCS(DistributedControlSystem)分布式控制系统包括用于控制实8系统读取实体锅炉系统的运行参数作为燃烧配风机理模型的边界条件来确定各二次风喷与开度的关系特性以及通过DCS分布式控制系统读取的实体锅炉系统的运行参数，对数字分和微分)控制调节，以使数字孪生模型中的各二次风喷口输出的二次风量匹配目标二次向DCS分布式控制系统中输出各二次风喷口的开度调节结果，根据调节结果来调节实体锅炉系统的配风系统中的各二次风喷口的各二结合确定各二次风喷口的目标二次风量后，通过数字孪生模型PID控制调节各二次风挡板字孪生模型的配风系统能够通过DCS分布式控制系统将数据传递至实体锅炉系统对实体锅炉系统中的配风系统进行控制，数字孪生模型中的配风系统又可以通过DCS分布式控制系行冷态试验和/或热态试验以对配风系统的第一管道、第二管道和第三管道的阻力特性进9的出口烟气的含氧量可以对燃烧配风机理模型中的主燃区的过量空气系数进行板进行三维建模和仿真，以得到各风量调节挡板的阻力系数与开度的关系特性的仿真结量，结合各二次风挡板的阻力系数与开度的关系特性以及通过DCS分布式控制系统读取的实体锅炉系统的运行参数，对数字孪生模型中各二次风挡板的开度进行PID控制调节和对各风量调节挡板的开度进行PID控制调节以使数字孪生模型中的各二次风喷口输出的二次布式控制系统读取实体锅炉系统的运行参数作为燃烧配风机理模型的边界条件来确定各％～[0048]在一些实施例中，还包括设置可视化模块与数字孪生模型和DCS分布式控制系统[0055]对包括四角切圆燃烧锅炉的实体锅炉系统的配风系统中的各二次风喷口对应的各二次风挡板的一维热流体模型嵌入至该配风系统的一维热流体模型中以形成配风系统[0057]选择一种燃烧配风机理模型，且结合通过实体锅炉系统的DCS分布式控制系统读取实体锅炉系统的运行参数作为燃烧配风机理模型的边界条件来确定各二次风喷口的目的关系特性以及通过DCS分布式控制系统读取的实体锅炉系统的运行参数，对数字孪生模型中各二次风挡板的开度进行PID控制调节，以使数字孪生模型中的各二次风喷口输出的DCS分布式控制系统中输出各二次风喷口的开度调节结果，根据调节结果来调节实体锅炉系统的配风系统中的各二次风喷口的各二次[0064]在根据调节结果来调节实体锅炉系统的配风系统中的各二次风喷口的各二次风过量空气系数进行修正。省煤器出口烟气氧量根据负荷和煤质变化进行相应的氧量修正，[0066]本实施例的实体锅炉系统包括墙式对冲燃烧锅炉。本具体实施例以600MW级燃煤器分三层布置在炉膛前后墙上，使沿炉膛宽度方向热负荷及烟气温度分布更均匀，在HT-[0070]现有墙式对冲燃烧锅炉的旋流燃烧器一般是通过改变内二次风与外二次风旋流次风量对优化燃烧均匀性和降低氮氧化物的生成[0073]对包括墙式对冲燃烧锅炉的实体锅炉系统的配风系统中的各二次风喷口对应的在参与配风时的阻力系数，并采用ROM模型进行降阶处理，将三维结果导出为Functional[0074]基于墙式对冲燃烧锅炉的配风系统的设备的特征参数在一维热流体平台上构建各二次风挡板的一维热流体模型嵌入至该配风系统的一维热流体模型中以形成配风系统[0076]选择一种燃烧配风机理模型，且结合通过实体锅炉系统的DCS分布式控制系统读取实体锅炉系统的运行参数作为燃烧配风机理模型的边界条件来确定各二次风喷口的目的关系特性以及通过DCS分布式控制系统读取的实体锅炉系统的运行参数，对数字孪生模型中各二次风挡板的开度进行PID控制调节和对各风量调节挡板的开度进行PID控制调节以使数字孪生模型中的各二次风喷口输出的二次风量匹配DCS分布式控制系统中输出各二次风喷口的开度调节结果，根据调节结果