電廠鍋爐燃燒優(yōu)化控制的設(shè)計(jì)方式分析

胡超

【摘 ?要】針對(duì)電廠鍋爐系統(tǒng)優(yōu)化控制目標(biāo)，在簡(jiǎn)單介紹優(yōu)化控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，對(duì)基于RBF網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行深入分析，并提出鍋爐燃燒及其控制過(guò)程對(duì)RBF網(wǎng)絡(luò)的具體應(yīng)用，最后通過(guò)實(shí)踐，得出這一優(yōu)化控制系統(tǒng)合理可行，可大幅提高鍋爐燃燒運(yùn)行效率，減少污染物實(shí)際排放的結(jié)論，為該系統(tǒng)廣泛應(yīng)用和推廣提供可靠參考依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】電廠;鍋爐;燃燒;優(yōu)化控制;設(shè)計(jì)方式

引言

電廠是一套極其復(fù)雜的系統(tǒng)，機(jī)組負(fù)荷會(huì)由于諸多因素的干擾而發(fā)生變化，只利用人工難以保證機(jī)組始終處于最佳狀態(tài)，這方面問(wèn)題最典型的即為鍋爐系統(tǒng)的燃燒控制。在電廠中，燃料費(fèi)用在總發(fā)電成本中占據(jù)很大比例，而煙氣又是電廠生產(chǎn)過(guò)程中的主要污染，怎樣連續(xù)且熟練地對(duì)風(fēng)量進(jìn)行調(diào)整，使風(fēng)箱和爐膛壓差等變量均處在最佳狀態(tài)，這無(wú)論是對(duì)人員自身技術(shù)水平，還是工作量，都提出了極高的要求。對(duì)于鍋爐運(yùn)行效率，它屬于復(fù)雜曲線，有許多影響和干擾因素，并且此類因素都伴隨時(shí)間的變化而變化，單純依賴運(yùn)行人員無(wú)法確定曲面最高點(diǎn)。在DCS系統(tǒng)中，存在數(shù)千點(diǎn)數(shù)據(jù)，其中一部分用于系統(tǒng)控制，另一部分提供給運(yùn)行人員進(jìn)行機(jī)組實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)的動(dòng)態(tài)監(jiān)視，其作用并未得到最大限度的發(fā)揮。PC微機(jī)是現(xiàn)階段應(yīng)用十分廣泛的控制設(shè)備，若將其替換上位機(jī)，使優(yōu)化控制方面的軟件運(yùn)行于PC微機(jī)，同時(shí)輔以集成平臺(tái)的研制和開(kāi)發(fā)，這對(duì)優(yōu)化控制而言是具有重要作用和現(xiàn)實(shí)意義的。

1 鍋爐控制對(duì)RBF網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用

這一應(yīng)用的總體思想為：以鍋爐燃燒運(yùn)行效率及節(jié)省的燃料費(fèi)用為依據(jù)，減少污染物的實(shí)際排放，以環(huán)保和創(chuàng)造更多經(jīng)濟(jì)效益為根本目標(biāo)而采用的一系列函數(shù)。將可對(duì)過(guò)程特性進(jìn)行描述的模型、質(zhì)量指標(biāo)及設(shè)備負(fù)荷視作優(yōu)化約束，充分利用鍋爐參數(shù)，并借助新型控制分析軟件，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化分析和處理，進(jìn)而為工作人員提供正確的操作指令，同時(shí)將其作為控制回路運(yùn)行設(shè)定值，以此實(shí)現(xiàn)最終的優(yōu)化目標(biāo)。核心控制為模型的主要控制算法，采取滾動(dòng)化的優(yōu)化控制，在線反復(fù)實(shí)施優(yōu)化分析和計(jì)算，并予以滾動(dòng)實(shí)施，確?；兒透蓴_都得到有效彌補(bǔ)，提高動(dòng)態(tài)控制能力。網(wǎng)絡(luò)具備很強(qiáng)的逼近性能，可對(duì)多數(shù)非線性問(wèn)題予以描述。網(wǎng)絡(luò)輸出和權(quán)值間存在線性關(guān)系，利用適宜的算法對(duì)參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)，加快收斂速度，克服進(jìn)入局部極小點(diǎn)等實(shí)際問(wèn)題。采用離線辨識(shí)的方法，能找出中心向量，在這一情況下，借助最小二乘算法能對(duì)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值進(jìn)行在線訓(xùn)練，進(jìn)而解決模型自校正方面的問(wèn)題。該網(wǎng)絡(luò)采用的是“輸入層+隱含層+輸出層”基本結(jié)構(gòu)，其中，輸入層包括所有對(duì)鍋爐運(yùn)行效率有影響的因素，如氧氣工作點(diǎn)、一次風(fēng)和二次風(fēng);輸出量為可對(duì)鍋爐燃燒效率進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)的所有指標(biāo)，如送風(fēng)量和排煙溫度等。在線控制單元于控制模塊接口部位，設(shè)置了冗余備份。如果控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障，或崩潰無(wú)法正常運(yùn)行，則可由應(yīng)急系統(tǒng)來(lái)對(duì)控制過(guò)程進(jìn)行接管。這樣能有效提高可靠性，滿足所有用戶對(duì)系統(tǒng)控制提出的要求。在線優(yōu)化控制見(jiàn)下圖。

2 發(fā)電機(jī)鍋爐燃燒的調(diào)節(jié)策略

（1）通過(guò)對(duì)鍋爐內(nèi)部的燃燒器和燃燒技術(shù)的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)鍋爐燃燒的調(diào)節(jié)。我國(guó)的電網(wǎng)鋪設(shè)面一般較大，在鍋爐運(yùn)行中，阻燃機(jī)的穩(wěn)定性是非常關(guān)鍵的，將鍋爐的原理進(jìn)行完全燃燒的煤種的設(shè)定，對(duì)于煤炭的質(zhì)量進(jìn)行挑選，在實(shí)際應(yīng)用中要按照符合我國(guó)電廠運(yùn)行需求的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行燃料的選擇，對(duì)于難以燃燒的問(wèn)題，應(yīng)予解決，處在大力發(fā)展清潔動(dòng)力的前提下，進(jìn)行煙氣凈化技術(shù)以及低污染燃燒技術(shù)的研發(fā)。通過(guò)技術(shù)的演進(jìn)和改善，有效解決環(huán)境污染的問(wèn)題。

（2）改進(jìn)鍋爐燃燒技術(shù)，這就需要對(duì)鍋爐燃燒參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)技術(shù)的改進(jìn)。對(duì)于發(fā)電廠鍋爐燃燒檢測(cè)技術(shù)的改進(jìn)，首先要對(duì)技術(shù)中存在的測(cè)量精度步驟和品質(zhì)的問(wèn)題進(jìn)行分析。在軟測(cè)量技術(shù)提升的前提下，在實(shí)際的工作中實(shí)時(shí)監(jiān)控燃燒鍋爐中的燃燒情況。如果燃燒不充分，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行警報(bào)，由工作人員及時(shí)地將問(wèn)題進(jìn)行解決。在建模測(cè)量的過(guò)程中，采用人工網(wǎng)絡(luò)智能方式，運(yùn)用其工藝機(jī)理，建立對(duì)象數(shù)學(xué)模型，典型的技術(shù)就是bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模，這種技術(shù)方式，可以有效地控制電力鍋爐在燃燒過(guò)程中的環(huán)節(jié)運(yùn)行。

（3）對(duì)于發(fā)電廠燃燒的處理方式應(yīng)該采用粉末狀的煤炭，還是在燃燒的過(guò)程中，對(duì)于供熱源進(jìn)行煙氣生成的解決，這是發(fā)電廠鍋爐燃燒處理方式的一種選擇。在發(fā)電廠中使用的鍋爐爐膛以及鍋爐的制粉設(shè)備中，對(duì)于鍋爐供風(fēng)設(shè)備的重要組成部分要進(jìn)行分析。通過(guò)對(duì)制粉設(shè)備的應(yīng)用，將粉煤鍋爐的爐膛里面進(jìn)行二次通風(fēng)的設(shè)定，加工成粉末狀，在粉煤灰爐中進(jìn)行鍋爐的燃燒部分的操作，經(jīng)過(guò)第一次封的操作，卷入到煤粉鍋爐的爐膛中，然后再進(jìn)行二次的鍋爐內(nèi)部的清理。在鍋爐送風(fēng)量上考慮到預(yù)熱器受熱面容易在熱面?zhèn)鳠崃吭黾拥那闆r下增加風(fēng)量。因此在兩方面綜合研究的基礎(chǔ)上，對(duì)排液引起體積增大引起的送風(fēng)機(jī)耗電量增大的問(wèn)題進(jìn)行了解決。經(jīng)過(guò)改善之后，鍋爐的風(fēng)量輻射和對(duì)流換熱等相應(yīng)發(fā)生的減少，對(duì)受熱密出現(xiàn)玷污的情況。采用清潔系統(tǒng)對(duì)爐膛輻射換熱量進(jìn)行了清理，傳染鏈減少的情況得到了改善。經(jīng)過(guò)改善之后，對(duì)流受熱面?zhèn)鳠崃吭龆?，隔斷巖溫升高。因此風(fēng)機(jī)的耗電率也相應(yīng)地降低。

在給水溫度的改進(jìn)上，為了保持鍋爐蒸發(fā)量不變的情況下，燃料能夠增加。在對(duì)機(jī)組的負(fù)荷進(jìn)行了控制，降低給水溫度，同時(shí)降低鍋爐排煙溫度。這樣做的結(jié)果是增加了鍋爐蒸發(fā)受熱面熱量，使得鍋爐各部分煙氣溫度回升，提高了汽輪機(jī)循環(huán)熱效率。對(duì)于煤粉細(xì)度的問(wèn)題進(jìn)行了改進(jìn)，當(dāng)煤粉過(guò)細(xì)時(shí)，火焰中心容易下降，此時(shí)容易對(duì)氣溫調(diào)整產(chǎn)生影響，增加制粉系統(tǒng)的電耗，因此將染粉煤粉燃盡，時(shí)間縮短，火箭中心下移，適當(dāng)降低鍋爐排煙溫度這樣做的結(jié)果是保證煤粉吸入的同時(shí)，降低了機(jī)組負(fù)荷。

最終粉末狀的煤炭被運(yùn)送到粉煤鍋爐的鍋爐燃燒器在做鍋爐燃燒器的作用下，粉末狀的煤炭材料經(jīng)過(guò)混合，通過(guò)二次吹風(fēng)的措施，形成了高效的空氣動(dòng)力場(chǎng)，這個(gè)空氣動(dòng)力場(chǎng)可以保證煤炭能夠進(jìn)行充分的燃燒。

結(jié)束語(yǔ)

這一系統(tǒng)目前已正式用于電廠生產(chǎn)。系統(tǒng)正式運(yùn)行以后，有效減少和避免了人為因素造成的影響，在提高燃燒運(yùn)行效率的同時(shí)，減少了燃料消耗，并降低了污染物的實(shí)際排放，對(duì)環(huán)保十分有利。該系統(tǒng)具有良好的穩(wěn)定性，且安全可靠，能為生產(chǎn)過(guò)程及其控制實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化、自動(dòng)化奠定良好基礎(chǔ)，能大幅提高勞動(dòng)效率，降低全體人員實(shí)際勞動(dòng)強(qiáng)度，避免發(fā)生安全和質(zhì)量事故，保證安全生產(chǎn)率。可見(jiàn)，這一系統(tǒng)具有良好的推廣和應(yīng)用價(jià)值，在電廠鍋爐技術(shù)改進(jìn)和升級(jí)中發(fā)揮了重要作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]魏紹青，田秀青，楊鳳玲，程芳琴.燃燒工況對(duì)燃煤電廠灰渣理化特性的影響[J].潔凈煤技術(shù)，2017，23（06）：83-89.

[2]黃昕旸.燃煤電廠鍋爐運(yùn)行調(diào)試與優(yōu)化措施研究[J].電子技術(shù)與軟件工程，2017（19）：96.

[3]趙秦杰.電廠鍋爐燃燒運(yùn)行優(yōu)化策略分析[J].低碳世界，2017（27）：72-73.

[4]沈金權(quán).電廠鍋爐燃燒調(diào)整技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017（23）：189-190.

[5]王衛(wèi)華，肖娟.電廠熱能動(dòng)力鍋爐燃料及燃燒淺析[J].信息記錄材料，2017，18（08）：77-78.

（作者單位：大唐國(guó)際張家口發(fā)電廠）