CN110568766A - 一种基于燃烧层温度的锅炉控制系统及在线优化方法 - Google Patents

一种基于燃烧层温度的锅炉控制系统及在线优化方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110568766A
CN110568766A CN201911003426.1A CN201911003426A CN110568766A CN 110568766 A CN110568766 A CN 110568766A CN 201911003426 A CN201911003426 A CN 201911003426A CN 110568766 A CN110568766 A CN 110568766A
Authority
CN
China
Prior art keywords
boiler
module
signal
layer temperature
combustion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201911003426.1A
Other languages
English (en)
Inventor
杨国田
王孝伟
刘禾
李新利
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
North China Electric Power University
Original Assignee
North China Electric Power University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by North China Electric Power University filed Critical North China Electric Power University
Priority to CN201911003426.1A priority Critical patent/CN110568766A/zh
Publication of CN110568766A publication Critical patent/CN110568766A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B13/00—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
    • G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
    • G05B13/04—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric involving the use of models or simulators
    • G05B13/042—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric involving the use of models or simulators in which a parameter or coefficient is automatically adjusted to optimise the performance

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Regulation And Control Of Combustion (AREA)
  • Control Of Steam Boilers And Waste-Gas Boilers (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于燃烧层温度的锅炉控制系统及在线优化方法，属于工业锅炉燃烧优化控制技术领域。该控制系统包括锅炉燃烧层温度采集模块、锅炉燃烧层温度特征分析模块、锅炉燃烧状态分析模块、锅炉运行经济性评估模块、锅炉运行控制模块和锅炉燃烧在线优化模块。通过燃烧层温度采样系统拓展锅炉燃烧状态检测空间，基于大数据和深度学习算法理论，进行锅炉温度特征分析及锅炉燃烧状态分析、评估及优化，并建立在线优化控制模型，实现锅炉的安全、稳定、精细化燃烧和优化运行的目的。

Description

一种基于燃烧层温度的锅炉控制系统及在线优化方法
技术领域
本发明属于工业锅炉燃烧优化控制技术领域，涉及一种火力发电厂的锅炉控制方法，尤其涉及一种基于燃烧层温度的锅炉控制系统及在线优化方法。
背景技术
煤粉锅炉是电力行业重要的运行设备，通过给煤粉锅炉输送通过磨煤机磨制好的煤粉配以合适的风量，在锅炉炉膛进行燃烧，经过处理后的水吸收热量变成一定温度和压力的蒸汽，从而推动汽轮发电机进行发电。受入炉煤质、锅炉设备、控制系统条件等因素影响，锅炉运行稳定性受到极大干扰，加之，随着环境问题日益严峻，节能减排越发受到重视。锅炉燃烧优化运行直接关系到锅炉运行的安全性、可靠性、经济性等，锅炉燃烧不稳定会引起蒸汽参数发生波动，进而影响汽机控制，造成锅炉热效率下降，甚至引起炉膛灭火、爆炸等事故，造成巨大的经济损失。因此，安全、稳定、高效、绿色的锅炉运行控制系统具有重要意义。
通常，煤粉锅炉运行的优化工况通过燃烧器处的火焰图像或温度分析获得，但存在图像特征不理想，温度不能真实反映炉膛燃烧状况等不足，无法满足优化运行的条件，因此，本发明采用基于燃烧层温度的锅炉控制系统，将拓展锅炉燃烧状态检测空间，解决目前存在的不足，实现锅炉精细化燃烧和优化运行，提高锅炉运行效率，降低污染物排放。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对以上现有技术存在的不足，提出一种基于燃烧层温度的锅炉控制系统及在线优化方法，通过燃烧层温度采样系统拓展锅炉燃烧状态检测空间，基于大数据和深度学习算法理论，进行锅炉温度特征分析及锅炉燃烧状态分析、评估及优化，并建立在线优化控制模型，实现锅炉的安全、稳定、精细化燃烧和优化运行的目的。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于燃烧层温度的锅炉控制系统及在线优化方法，包括锅炉燃烧层温度采集模块、锅炉燃烧层温度特征分析模块、锅炉燃烧状态分析模块、锅炉运行经济性评估模块、锅炉运行控制模块和锅炉燃烧在线优化模块。
所述锅炉燃烧层温度采集模块输出端与所述锅炉燃烧层温度特征分析模块输入端相连，所述锅炉燃烧层温度特征分析模块输出端与所述锅炉燃烧状态分析模块输入端相连，所述锅炉燃烧状态分析模块输出端和所述锅炉运行控制模块输出端均与所述锅炉运行经济性评估模块输入端相连，所述锅炉燃烧在线优化模块一输出端与所述锅炉运行控制模块输入端相连，所述锅炉燃烧在线优化模块另一输出端与所述锅炉运行经济性评估模块输入端相连。
所述锅炉燃烧层温度采集模块包括温度采集传感器、故障检测和自愈恢复模块；所述锅炉燃烧层温度特征分析模块的输入端为专家知识历史库、锅炉负荷信号、入炉煤质分析值、燃烧器状态信号，输出端为锅炉燃烧层温度特征和所述锅炉燃烧状态分析模块输入端；所述锅炉燃烧状态分析模块的输入端还包括专家知识历史库、排烟温度信号、烟气氧含量信号、NOx含量信号，输出端为锅炉燃烧状态信号；所述锅炉运行经济性评估模块输入端为锅炉负荷信号、锅炉燃料输入信号、助燃风量信号、给水流量信号、炉膛温度检测信号、蒸汽压力信号、蒸汽流量信号、过热器温度信号、烟气含氧量信号、氮氧化物信号、飞灰含碳量值、排渣量信号、排烟温度信号，输出端为锅炉效率信号；所述锅炉运行控制模块包括锅炉负荷控制回路、主汽温度控制回路、炉膛负压控制回路、锅炉经济运行控制回路；所述锅炉燃烧在线优化模块包括控制回路参数在线优化模块和锅炉经济运行在线优化模块。
所述温度采集传感器为热电偶、热电阻、红外双波段探测器；所述故障检测和自愈恢复模块包括温度采集传感器故障检测模块、故障报警模块、信号自动滤波处理模块、采集装置自动吹灰模块及自动断电重启模块。
所述锅炉燃烧层温度特征分析模块采用基于大数据的机器学习算法，获得锅炉燃烧层温度梯度和锅炉燃烧状态特征。
所述锅炉燃烧状态分析模块采用基于大数据的深度学习算法，获得锅炉燃烧状态参数。
所述锅炉运行经济性评估模块采用采用基于大数据的深度学习算法，获得锅炉效率。
所述锅炉负荷控制回路采用智能PID控制算法，所述主汽温度控制回路采用前馈控制算法，所述炉膛负压控制回路采用模型预测控制算法，所述锅炉经济运行控制回路采用递归神经网络控制算法。
所述控制回路参数在线优化模块采用蚁群控制算法，所述锅炉经济运行在线优化模块采用支持向量机和粒子群优化算法。
本发明通过燃烧层温度采样系统拓展锅炉燃烧状态检测空间，基于大数据、机器学习、深度学习等算法理论，进行锅炉温度特征分析及锅炉燃烧状态分析、评估及优化，并建立在线优化控制模型，实现锅炉的安全、稳定、精细化燃烧和优化运行的目的。
附图说明
图1为本发明控制流程框图。
具体实施方式
下面结合附图1和具体实施例对本发明做进一步的说明。
本发明提供了一种基于燃烧层温度的锅炉控制系统及在线优化方法，包括锅炉燃烧层温度采集模块A、锅炉燃烧层温度特征分析模块B、锅炉燃烧状态分析模块C、锅炉运行经济性评估模块D、锅炉运行控制模块E和锅炉燃烧在线优化控制模块G。
锅炉燃烧层温度采集传感器采用红外双波段CCD相机，内置防抖程序、防尘装置和自动吹灰模块及自动断电重启设置，其获得温度信号经过滤波处理，得到燃烧层温度Tn（n为锅炉燃烧层温度数量）；锅炉燃烧层温度特征分析模块B的专家知识历史库H1为机器学习所用算法知识和模型，锅炉负荷信号L为锅炉运行实时数据，入炉煤质分析值J_coal为入炉煤按批次和时间采样所获数据平均值，燃烧器状态信号Sm（m为燃烧器数量）为当前实时锅炉燃烧器工作状态，正常工作、未运行和故障。锅炉燃烧状态分析模块C的专家知识历史库H2为深度学习所用算法知识和模型，排烟温度信号T_gas、烟气氧含量信号O2_gas和NOx含量信号NOx_gas为锅炉运行实时数据；锅炉运行经济性评估模块D的输入信号为锅炉燃料输入信号Coal_all、助燃风量信号Air_all、给水流量信号Water_all、炉膛温度检测信号T_average、蒸汽压力信号P_steam、蒸汽流量信号F_steam、过热器温度信号T_superheater、烟气含氧量信号O2_gas、氮氧化物信号NOx_gas、飞灰含碳量值J_ash、排渣量信号F_ash，计算所得锅炉效率信号𝜂。锅炉运行控制模块E中锅炉负荷控制回路采用智能PID控制算法，其中控制器比例系数P的取值范围为20~30，积分系数I的取值范围为10~20，微分系数D的取值范围为0~5；主汽温度控制回路采用前馈控制器，将燃烧层温度Tn作为前馈项，其系数取值范围为0.01~0.03；炉膛负压控制回路采用模型预测控制算法；锅炉经济运行控制回路采用递归神经网络控制算法。锅炉燃烧在线优化模块G的控制回路参数在线优化模块采用蚁群优化算法，锅炉经济运行在线优化模块采用支持向量机和粒子群优化算法。

Claims (5)

1.一种基于燃烧层温度的锅炉控制系统及在线优化方法，其特征在于，包括锅炉燃烧层温度采集模块、锅炉燃烧层温度特征分析模块、锅炉燃烧状态分析模块、锅炉运行经济性评估模块、锅炉运行控制模块和锅炉燃烧在线优化模块
所述锅炉燃烧层温度采集模块输出端与所述锅炉燃烧层温度特征分析模块输入端相连，所述锅炉燃烧层温度特征分析模块输出端与所述锅炉燃烧状态分析模块输入端相连，所述锅炉燃烧状态分析模块输出端和所述锅炉运行控制模块输出端均与所述锅炉运行经济性评估模块输入端相连，所述锅炉燃烧在线优化模块一输出端与所述锅炉运行控制模块输入端相连，所述锅炉燃烧在线优化模块另一输出端与所述锅炉运行经济性评估模块输入端相连；
所述锅炉燃烧层温度采集模块包括温度采集传感器、故障检测和自愈恢复模块；所述锅炉燃烧层温度特征分析模块的输入端为专家知识历史库、锅炉负荷信号、入炉煤质分析值、燃烧器状态信号，输出端为锅炉燃烧层温度特征和所述锅炉燃烧状态分析模块输入端；所述锅炉燃烧状态分析模块的输入端还包括专家知识历史库、排烟温度信号、烟气氧含量信号、NOx含量信号，输出端为锅炉燃烧状态信号；所述锅炉运行经济性评估模块输入端为锅炉负荷信号、锅炉燃料输入信号、助燃风量信号、给水流量信号、炉膛温度检测信号、蒸汽压力信号、蒸汽流量信号、过热器温度信号、烟气含氧量信号、氮氧化物信号、飞灰含碳量值、排渣量信号、排烟温度信号，输出端为锅炉效率信号；所述锅炉运行控制模块包括锅炉负荷控制回路、主汽温度控制回路、炉膛负压控制回路、锅炉经济运行控制回路；所述锅炉燃烧在线优化模块包括控制回路参数在线优化模块和锅炉经济运行在线优化模块。
2.根据权利要求1所述的一种基于燃烧层温度的锅炉控制系统及在线优化方法，其特征在于，所述温度采集传感器为热电偶、热电阻、红外双波段探测器；所述故障检测和自愈恢复模块包括温度采集传感器故障检测模块、故障报警模块、信号自动滤波处理模块、采集装置自动吹灰模块及自动断电重启模块。
3.根据权利要求1所述的一种基于燃烧层温度的锅炉控制系统及在线优化方法，其特征在于，所述锅炉燃烧层温度特征分析模块采用基于大数据的机器学习算法，获得锅炉燃烧层温度梯度和锅炉燃烧状态特征；所述锅炉燃烧状态分析模块采用基于大数据的深度学习算法，获得锅炉燃烧状态参数；所述锅炉运行经济性评估模块采用采用基于大数据的深度学习算法，获得锅炉效率。
4.根据权利要求1所述的一种基于燃烧层温度的锅炉控制系统及在线优化方法，其特征在于，所述锅炉负荷控制回路采用智能PID控制算法，所述主汽温度控制回路采用前馈控制算法，所述炉膛负压控制回路采用模型预测控制算法，所述锅炉经济运行控制回路采用递归神经网络控制算法。
5.根据权利要求1所述的一种基于燃烧层温度的锅炉控制系统及在线优化方法，其特征在于，所述控制回路参数在线优化模块采用蚁群控制算法，所述锅炉经济运行在线优化模块采用支持向量机和粒子群优化算法。
CN201911003426.1A 2019-10-22 2019-10-22 一种基于燃烧层温度的锅炉控制系统及在线优化方法 Pending CN110568766A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911003426.1A CN110568766A (zh) 2019-10-22 2019-10-22 一种基于燃烧层温度的锅炉控制系统及在线优化方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911003426.1A CN110568766A (zh) 2019-10-22 2019-10-22 一种基于燃烧层温度的锅炉控制系统及在线优化方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110568766A true CN110568766A (zh) 2019-12-13

Family

ID=68785611

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911003426.1A Pending CN110568766A (zh) 2019-10-22 2019-10-22 一种基于燃烧层温度的锅炉控制系统及在线优化方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110568766A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112000003A (zh) * 2020-08-31 2020-11-27 新疆大学 一种基于分数阶控制器的氧化槽的温度控制方法
CN113074459A (zh) * 2021-03-11 2021-07-06 国家能源集团新能源技术研究院有限公司 锅炉控制优化方法及系统
CN117433036A (zh) * 2023-11-10 2024-01-23 唐山三友化工股份有限公司 一种基于火焰强度检测的煤粉炉燃烧优化控制系统及方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201795518U (zh) * 2010-07-07 2011-04-13 西安森和电力有限责任公司 一种煤燃烧经济性分析装置
CN103047678A (zh) * 2012-12-28 2013-04-17 刘建松 一种炉膛防灭火、理想化燃烧的自动控制方法
CN103244964A (zh) * 2013-04-27 2013-08-14 国家电网公司 基于声波测量炉膛温度场的燃烧优化控制系统及控制方法
CN104763999A (zh) * 2015-03-04 2015-07-08 内蒙古瑞特优化科技股份有限公司 电厂煤粉锅炉燃烧性能在线优化方法和系统
CN105605610A (zh) * 2016-01-13 2016-05-25 上海交通大学 一种基于粒子群算法的锅炉燃烧优化方法
CN107191914A (zh) * 2017-07-17 2017-09-22 武汉智凯科技有限公司 基于入炉煤信息和火焰检测的锅炉在线调整系统及方法
CN107543199A (zh) * 2016-06-23 2018-01-05 天津市志捷科技有限公司 一种煤粉锅炉风粉在线监测及燃烧优化管理系统
KR20180060158A (ko) * 2016-11-28 2018-06-07 주식회사 바른기술 IoT기술에 의한 보일러 온도 자동제어 시스템 및 그 방법
CN108332213A (zh) * 2018-01-30 2018-07-27 光大环保能源（宁波）有限公司 一种垃圾焚烧炉控制系统

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201795518U (zh) * 2010-07-07 2011-04-13 西安森和电力有限责任公司 一种煤燃烧经济性分析装置
CN103047678A (zh) * 2012-12-28 2013-04-17 刘建松 一种炉膛防灭火、理想化燃烧的自动控制方法
CN103244964A (zh) * 2013-04-27 2013-08-14 国家电网公司 基于声波测量炉膛温度场的燃烧优化控制系统及控制方法
CN104763999A (zh) * 2015-03-04 2015-07-08 内蒙古瑞特优化科技股份有限公司 电厂煤粉锅炉燃烧性能在线优化方法和系统
CN105605610A (zh) * 2016-01-13 2016-05-25 上海交通大学 一种基于粒子群算法的锅炉燃烧优化方法
CN107543199A (zh) * 2016-06-23 2018-01-05 天津市志捷科技有限公司 一种煤粉锅炉风粉在线监测及燃烧优化管理系统
KR20180060158A (ko) * 2016-11-28 2018-06-07 주식회사 바른기술 IoT기술에 의한 보일러 온도 자동제어 시스템 및 그 방법
KR101933869B1 (ko) * 2016-11-28 2018-12-31 주식회사 케이아이씨텍 IoT기술에 의한 보일러 온도 자동제어 시스템 및 그 방법
CN107191914A (zh) * 2017-07-17 2017-09-22 武汉智凯科技有限公司 基于入炉煤信息和火焰检测的锅炉在线调整系统及方法
CN108332213A (zh) * 2018-01-30 2018-07-27 光大环保能源（宁波）有限公司 一种垃圾焚烧炉控制系统

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
于磊 等: "红外测温系统在660MW电厂锅炉应用研究", 《热能动力工程》 *
李智: "电站锅炉燃烧系统优化运行与应用研究", 《中国优秀博硕士学位论文全文数据库 (博士) 工程科技Ⅱ辑》 *
林祥: "融合温度场信息的锅炉燃烧优化专家系统研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》 *
王然 等: "红外测温技术在炉膛温度场检测中的应用", 《热力发电》 *
车得福 等: "《锅炉》", 30 April 2004, 西安交通大学出版社 *
黄德中: "锅炉炉膛红外成像温度实时检测系统研究", 《水利电力机械》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112000003A (zh) * 2020-08-31 2020-11-27 新疆大学 一种基于分数阶控制器的氧化槽的温度控制方法
CN113074459A (zh) * 2021-03-11 2021-07-06 国家能源集团新能源技术研究院有限公司 锅炉控制优化方法及系统
CN117433036A (zh) * 2023-11-10 2024-01-23 唐山三友化工股份有限公司 一种基于火焰强度检测的煤粉炉燃烧优化控制系统及方法
CN117433036B (zh) * 2023-11-10 2024-06-07 唐山三友化工股份有限公司 一种基于火焰强度检测的煤粉炉燃烧优化控制系统及方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110568766A (zh) 一种基于燃烧层温度的锅炉控制系统及在线优化方法
CN110486749B (zh) 一种火电机组锅炉燃烧优化控制方法及系统
CN103759277B (zh) 燃煤电站锅炉智能吹灰闭环控制方法、装置和系统
CN113266843B (zh) 一种燃煤锅炉燃烧优化方法、系统及装置
CN102192495B (zh) 燃煤锅炉过热器灰污监测系统及其检测方法
CN101900316B (zh) 一种生物质锅炉控制系统
CN103576655A (zh) 一种电站锅炉燃烧子空间建模及多目标优化方法和系统
CN100535512C (zh) 燃煤工业锅炉运行优化指导系统
CN103900071A (zh) 一种燃煤锅炉交互式在线监测方法
CN111396920A (zh) 火电机组及其基于co测量的锅炉燃烧监测方法及系统
CN104390234A (zh) 带双进双出磨煤机的超超临界发电机组协调控制方法
CN108332213A (zh) 一种垃圾焚烧炉控制系统
CN112555896A (zh) 一种火力发电厂锅炉燃烧效率智能化分析系统及方法
CN105573261A (zh) 一种电厂锅炉燃烧的优化监控方法
CN111089283A (zh) 锅炉控制系统及方法、电子设备及计算机存储介质
CN203203042U (zh) 一种焚烧炉的控制系统
CN112965386B (zh) 水煤浆气化与燃煤锅炉超低NOx排放一体化协同控制方法
CN111445142B (zh) 一种燃料掺烧评价方法、系统及装置
CN202511321U (zh) 基于信息融合技术的链条锅炉燃烧专家自寻优控制系统
CN105972600A (zh) 一种低浓度瓦斯与煤混燃系统
CN214891259U (zh) 一种声波吹灰系统
CN115437286A (zh) 一种危废焚烧系统智能远程监控系统
CN209622755U (zh) 基于物联网的燃气蒸汽锅炉控制系统
CN111736637A (zh) 基于炉膛温度测量的蒸汽温度控制系统及方法
Li et al. On-line calculation for thermal efficiency of boiler

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20191213