电站锅炉燃烧优化控制技术综述

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1、万方数据2006年2月第7卷第2期电力设备卧ccrlcaIEquip懈tFeb．2006VOI．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

2、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：7IP273O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。

3、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

4、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

5、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

6、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。1

7、995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。Neu