[发明专利]一种基于风门阻力系数的二次风闭环优化控制系统

说明书

本发明涉及一种基于风门阻力系数的二次风闭环优化控制系统，包括：二次风精准控制模块，用于建立各层二次风门开度和风量的映射关系；锅炉燃烧分析模块，用于获得锅炉燃烧边界的特征值和燃烧效果的特征值；智能建模模块，用于建立锅炉燃烧边界特征值和燃烧效果特征值间的神经网络模型；寻优模块，用于基于建立的神经网络模型，利用寻优算法获得最优解；闭环控制模块，用于实时采集各参数，经锅炉燃烧分析模块、寻优模块处理后，逆向计算出锅炉二次风门开度的最优值，在DCS中执行闭环控制。本发明能够适应电站锅炉负荷、煤质和运行方式的变化进行动态的实时优化，可大幅提升锅炉的自动化水平，并有效提高锅炉效率，降低炉膛出口的NOx排放浓度。

技术领域

本发明属于煤粉锅炉燃烧优化技术领域，尤其涉及一种基于风门阻力系数的二次风闭环优化控制系统。

背景技术

冷态空气动力场是锅炉大修后常要进行的试验项目，二次风门特性试验是其中的重要一项。传统的风门特性测试方法为：保持二次风箱压力不变，依次调整风门开度为100％、75％、50％、25％、0％，利用风速仪测量各喷口多点的风速，之后取风门开度和各喷口的无量纲风速绘制得到各风门的特性曲线。此方法可为各角二次风量的调平提供参考，但无法提供更进一步的配风调整数据。

煤粉锅炉依靠射流的卷吸组织炉内燃烧，合理配风是保证锅炉燃烧效果的关键。现役电站锅炉普遍采用大风箱的配风方式，因风箱布置紧凑，缺乏足够的预混段以满足准确测量各风室风量的要求，难以实现精细化的调整。若采取独立设计二次风道的方案，虽可实现定量控制，但带来的问题是管道布置繁琐，不适应我国的国情。现阶段，国内的工程师普遍采取控制风箱/炉膛差压和调整各层风门开度的经验性调整方式。

受煤炭去产能、可再生能源消纳等政策影响，燃煤电厂锅炉燃烧普遍偏离设计煤种。传统的锅炉协调自动往往是通过跟踪负荷的定值曲线进行，无法适应煤质的变化。在煤质偏差较大时，经常会出现炉膛出口氮氧化物浓度增加，飞灰含碳量增加等问题，很难同时兼顾锅炉效率和炉膛出口氮氧化物。

锅炉燃烧边界决定燃烧效果。热态运行工况下，锅炉的有组织进风中，一次风率约占20-30％，其余为二次风。受制粉系统干燥出力等因素影响，一次风量实际可调整空间有限，风侧的调整主要为二次风部分，即氧量以及各层二次风小风门的调整等。当前，对二次风的调整主要还是运行人员根据经验进行手动调整，开发出一种有效的二次风闭环控制方法，实现变煤质、负荷的实时优化，对燃煤锅炉长期处于安全稳定、清洁高效运行具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于风门阻力系数的二次风闭环优化控制系统，以解决现役电站锅炉二次风配风难以实现有依据的自动化调整，无法实时保证锅炉运行的高效清洁问题。

本发明提供了一种基于风门阻力系数的二次风闭环优化控制系统，包括：

二次风精准控制模块，用于建立各层二次风门开度和风量的映射关系，所述映射关系的基础是风门开度和阻力系数的对应关系；

锅炉燃烧分析模块，用于实时处理锅炉燃烧相关的参数，经降维处理后，获得锅炉燃烧边界的特征值和燃烧效果的特征值；

智能建模模块，用于采用监督学习算法深度挖掘锅炉运行的大数据信息，建立锅炉燃烧边界特征值和燃烧效果特征值间的神经网络模型；建模数据取自锅炉燃烧分析模块数据库，采用离线定期建模的方式进行；

寻优模块，用于基于建立的神经网络模型，利用寻优算法进行处理，获得最优解；

闭环控制模块，用于建立DCS和各模块的双向稳定通信，实时采集DCS系统制粉、二次风、烟气系统各参数，经锅炉燃烧分析模块、寻优模块处理后，逆向计算出锅炉二次风门开度的最优值，传输给DCS，在DCS中执行闭环控制。