貝葉斯網(wǎng)絡(luò)算法在鍋爐燃燒優(yōu)化調(diào)整中的研究和應(yīng)用

安徽華電宿州發(fā)電有限公司 安徽 宿州 234000

1 技術(shù)背景

隨著新能源項目快速發(fā)展,燃煤火電機組作為調(diào)峰負(fù)荷的需求愈加明顯。燃煤發(fā)電公司運營壓力巨大,環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)也愈加嚴(yán)苛,大型煤粉鍋爐逐步成為電站節(jié)能減排的重點。鍋爐全負(fù)荷調(diào)峰性能,收到傳統(tǒng)技術(shù)的限制,已經(jīng)很難滿足當(dāng)前形勢要求。傳統(tǒng)技術(shù)的局限性主要表現(xiàn)在三個方面,一是鍋爐爐膛溫度場和火焰中心無法實時獲取,爐內(nèi)燃燒狀態(tài)難以檢測;二是鍋爐燃燒主要依賴人工調(diào)節(jié),無法解決多目標(biāo)強耦合問題;三是現(xiàn)有的DCS無法滿足基于人工智能的燃燒優(yōu)化大規(guī)模運算的需要。

2 技術(shù)路線和主要創(chuàng)新點

如何提高全負(fù)荷工況鍋爐效率,以超臨界600MW前后墻對沖鍋爐為研究對象,通過貝葉斯網(wǎng)絡(luò)算法,實現(xiàn)鍋爐燃燒狀態(tài)感知、燃燒優(yōu)化實時閉環(huán)控制、智能控制平臺的整體應(yīng)用,實現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動與專家知識深度融合的煤電機組智能燃燒實時閉環(huán)控制。

2.1 鍋爐運行狀態(tài)的動態(tài)識別 鍋爐燃燒效率與機組負(fù)荷、主蒸汽流量、給水流量、磨煤機煤量和二次風(fēng)量等有著重要關(guān)系,通過連續(xù)時間貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的鍋爐燃燒動態(tài)過程模型,實現(xiàn)多目標(biāo)優(yōu)化的鍋爐分級燃燒智能控制策略,實現(xiàn)鍋爐全負(fù)荷階段自動調(diào)整,達(dá)到空預(yù)器出口煙溫、CO含量、NOx濃度和鍋爐效率的控制。通過適應(yīng)動態(tài)變負(fù)荷調(diào)節(jié)、分級燃燒精細(xì)配風(fēng)和煤耗環(huán)保協(xié)調(diào)優(yōu)化的方式,實現(xiàn)鍋爐效率提升0.5%-1.0%的目標(biāo),同時降低NOx生成量10%-15%。

2.2 鍋爐燃燒狀態(tài)智能感知 通過爐膛紅外測溫陣列和壁溫測點等多數(shù)據(jù)源為基礎(chǔ),以梯度定位算法為核心的鍋爐燃燒狀態(tài)智能感知系統(tǒng),實現(xiàn)傳統(tǒng)技術(shù)無法準(zhǔn)確獲取爐膛三維溫度場和爐內(nèi)火焰中心的瓶頸。首先引入非接觸式的爐膛高溫測量系統(tǒng),鍋爐每層測量平臺布置8-10個紅外探頭于水冷壁膜片開孔處,然后基于離散測溫點數(shù)據(jù),以智能算法為核心進(jìn)行測量平面溫度場重建,從而得到實時三維溫度場分布模型,最后溫度場參與燃燒控制,實時調(diào)整爐膛的火焰中心位置,從而避免鍋爐超溫和結(jié)渣等相關(guān)問題。

2.3 擴展控制平臺與DCS交互閉環(huán)控制 制定針對煤電各子系統(tǒng)智能控制模塊化集成策略,為工業(yè)智能化等整體設(shè)計與應(yīng)用提供有效解決途徑。以高性能機架服務(wù)器構(gòu)建擴展控制平臺,通過智能算法和海量計算均在服務(wù)器內(nèi)完成,從而實現(xiàn)DCS系統(tǒng)的擴展。

3 項目實施案例

項目可以適用與不同容量的燃煤機組,無論是四角切圓還是前后墻對沖鍋爐,均能實現(xiàn)良好的效果。以第三方對鍋爐實時性能測試結(jié)果,600MW負(fù)荷工況,鍋爐效率提高0.83%,NOx降低21mg/Nm3;400MW負(fù)荷工況,鍋爐效率提高0.840%,NOx降低41mg/Nm3;300MW負(fù)荷工況,鍋爐效率提高0.831%,NOx降低31mg/Nm3;長時間投入統(tǒng)計NOx降低12%,CO降低55%。

4 總結(jié)

在不進(jìn)行大規(guī)模鍋爐設(shè)備和DCS軟硬件改造的前提下,實時優(yōu)化鍋爐整體性能,煤耗降低達(dá)1g/kWh-3g/kWh。大數(shù)據(jù)技術(shù)在發(fā)電行業(yè)的應(yīng)用,使其具備工業(yè)智能化的核心競爭力。同時項目通過貝葉斯網(wǎng)絡(luò)算法,實現(xiàn)了專家知識與人工智能深度融合,對發(fā)電領(lǐng)域應(yīng)用具有示范意義。