一種鍋爐風煤比優(yōu)化方法和系統(tǒng)技術方案

本發(fā)明專利技術公開了一種鍋爐風煤比優(yōu)化方法和系統(tǒng)，獲取給煤量、送風量、主蒸汽流量、主蒸汽壓力、主蒸汽溫度、給水溫度等測點的歷史運行數(shù)據(jù)；基于歷史運行數(shù)據(jù)，訓練得到鍋爐有效熱效率與給煤量、送風量和主蒸汽流量之間的訓練關系模型，并使用訓練關系模型，在設定約束條件下獲得在鍋爐有效熱效率最大時對應的給煤量和送風量的最優(yōu)比例。上述測點的數(shù)據(jù)易于采集，基于采集的歷史運行數(shù)據(jù)，采用神經(jīng)網(wǎng)絡算法得到訓練關系模型，并在此關系上采用遺傳算法在設定約束條件下尋優(yōu)，得到鍋爐給定負荷下鍋爐有效熱效率最大時的給煤量和送風量的最優(yōu)組合比例，根據(jù)得到的最優(yōu)組合比例及時調節(jié)鍋爐運行的給煤量和送風量，實現(xiàn)鍋爐燃燒效率最優(yōu)的技術效果。

Method and system for optimizing boiler air coal ratio

The invention discloses a boiler air coal ratio optimization method and system, access to historical operating data of the amount of coal, air, steam flow, steam pressure, main steam temperature, water temperature measuring point; history data based on the training of boiler thermal efficiency and effective supply of coal, to send training the model between the air flow and main steam flow, and the use of training model in setting conditions obtained in the boiler thermal efficiency at maximum coal feeding amount and the optimal proportion of air. The measured data is easy to gather historical operating data acquisition based on the neural network algorithm to get the training model, and the relationship between the genetic algorithm in the set constraint conditions, get the maximum boiler load given effective thermal efficiency of the boiler coal feeding amount and volume ratio of the optimal combination, according to the best mix get timely adjust the boiler coal feeding amount and air flow, technology to achieve the effect of optimal combustion efficiency of boiler.

【技術實現(xiàn)步驟摘要】
一種鍋爐風煤比優(yōu)化方法和系統(tǒng)
本專利技術屬于工業(yè)鍋爐燃燒優(yōu)化
，具體地說，是涉及一種鍋爐風煤比優(yōu)化方法和系統(tǒng)。
技術介紹
在動力行業(yè)中，鍋爐效率對其經(jīng)濟效益影響重大，過熱蒸汽鍋爐運行中，風煤比的選擇直接影響鍋爐運行工況，風煤比過大，容易造成空氣過量，浪費熱量，燃燒效率低，風煤比過低，容易造成燃燒不充分，鍋爐效率降低。為了使燃燒鍋爐達到最高效率，必須控制給煤量和送風量，及時調整兩者之間的比例。現(xiàn)有的優(yōu)化技術參數(shù)采集單一，鍋爐效率計算步驟繁瑣，所需參數(shù)測點獲取難度較大，且不能跟隨機組負荷的變化及時調整風煤比來達到鍋爐燃燒效率最優(yōu)的效果。
技術實現(xiàn)思路
本申請?zhí)峁┝艘环N鍋爐風煤比優(yōu)化方法和系統(tǒng)，實現(xiàn)及時調整風煤比例，達到鍋爐燃燒效率最優(yōu)的技術效果。為解決上述技術問題，本申請采用以下技術方案予以實現(xiàn)：提出一種鍋爐風煤比優(yōu)化方法，包括：獲取測點歷史運行數(shù)據(jù)；基于所述歷史運行數(shù)據(jù)，訓練得到鍋爐有效熱效率與給煤量、送風量和主蒸汽流量之間的訓練關系模型；基于所述訓練關系模型，在設定約束條件下獲得在鍋爐有效熱效率最大時對應的給煤量和送風量的最優(yōu)比例。進一步的，所述測點包括給煤量、送風量、主蒸汽流量和鍋爐有效熱效率；所述基于所述歷史運行數(shù)據(jù)，訓練得到鍋爐有效熱效率與給煤量、送風量和主蒸汽流量之間的訓練關系模型，具體為：以所述給煤量的歷史運行數(shù)據(jù)、所述送風量的歷史運行數(shù)據(jù)和所述主蒸汽流量之間的歷史運行數(shù)據(jù)為訓練輸入，以鍋爐有效熱效率的歷史運行數(shù)據(jù)為訓練輸出，采用神經(jīng)網(wǎng)絡訓練得到所述訓練關系模型。進一步的，所述測點還包括主蒸汽壓力、主蒸汽溫度和給水溫度；則鍋爐有效熱效率的歷史運行數(shù)據(jù)的獲取方法包括：基于所述主蒸汽壓力的歷史運行數(shù)據(jù)和所述主蒸汽溫度的歷史運行數(shù)據(jù)，采用最小二乘回歸方法得到飽和蒸汽焓值；基于所述給水溫度的歷史運行數(shù)據(jù)，采用最小二乘回歸方法得到鍋爐給水焓值；基于得到所述鍋爐有效熱效率的歷史運行數(shù)據(jù)；其中，L為所述主蒸汽流量，H為所述飽和蒸汽焓值，GH為所述鍋爐給水焓值，M為所述給煤量，Q為煤炭收到基低位發(fā)熱量。進一步的，所述設定約束條件包括不等式約束條件和等式約束條件；所述不等式約束條件為給煤量和送風量的上下限值，其中，所述給煤量和送風量的上限值為所述給煤量和所述送風量的歷史運行數(shù)據(jù)的最大值，所述給煤量和所述送風量的下限值為所述給煤量和所述送風量的歷史運行數(shù)據(jù)的最小值；所述等式約束條件為所述主蒸汽流量的實時值。進一步的，在獲取測點歷史運行數(shù)據(jù)之后，所述方法還包括：將所述測點歷史運行數(shù)據(jù)的單位換算為設定單位。提出一種鍋爐風煤比優(yōu)化系統(tǒng)，包括多個測點、歷史運行數(shù)據(jù)獲取模塊、訓練模塊和優(yōu)化模塊；所述歷史運行數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取所述多個測點的歷史運行數(shù)據(jù)；所述訓練模塊，用于基于所述歷史運行數(shù)據(jù)，訓練得到鍋爐有效熱效率與給煤量、送風量和主蒸汽流量之間的訓練關系模型；所述優(yōu)化模塊，用于基于所述訓練關系模型，在設定約束條件下獲得在鍋爐有效熱效率最大時對應的給煤量和送風量的最優(yōu)比例。進一步的，所述測點包括給煤量、送風量、主蒸汽流量和鍋爐有效熱效率；所述訓練模塊具體用于：以所述給煤量的歷史運行數(shù)據(jù)、所述送風量的歷史運行數(shù)據(jù)和所述主蒸汽流量之間的歷史運行數(shù)據(jù)為訓練輸入，以鍋爐有效熱效率的歷史運行數(shù)據(jù)為訓練輸出，采用神經(jīng)網(wǎng)絡訓練得到所述訓練關系模型。進一步的，所述測點還包括主蒸汽壓力、主蒸汽溫度和給水溫度；所述系統(tǒng)還包括鍋爐有效熱效率歷史運行數(shù)據(jù)獲取模塊，用于：基于所述主蒸汽壓力的歷史運行數(shù)據(jù)和所述主蒸汽溫度的歷史運行數(shù)據(jù)，采用最小二乘回歸方法得到飽和蒸汽焓值；基于所述給水溫度的歷史運行數(shù)據(jù)，采用最小二乘回歸方法得到鍋爐給水焓值；基于得到所述鍋爐有效熱效率的歷史運行數(shù)據(jù)；其中，L為所述主蒸汽流量，H為所述飽和蒸汽焓值，GH為所述鍋爐給水焓值，M為所述給煤量，Q為煤炭收到基低位發(fā)熱量。進一步的，所述優(yōu)化模塊包括約束條件設定單元，用于設定不等式約束條件和等式約束條件；所述不等式約束條件為給煤量和送風量的上下限值，其中，所述給煤量和送風量的上限值為所述給煤量和所述送風量的歷史運行數(shù)據(jù)的最大值，所述給煤量和所述送風量的下限值為所述給煤量和所述送風量的歷史運行數(shù)據(jù)的最小值；所述等式約束條件為所述主蒸汽流量的實時值。進一步的，所述系統(tǒng)還包括單位換算模塊，用于在所述歷史運行數(shù)據(jù)獲取模塊獲取測點歷史運行數(shù)據(jù)之后，將所述測點歷史運行數(shù)據(jù)的單位換算為設定單位。與現(xiàn)有技術相比，本申請的優(yōu)點和積極效果是：本申請?zhí)岢龅腻仩t風煤比優(yōu)化方法和系統(tǒng)中，獲取給煤量、送風量、主蒸汽流量、主蒸汽壓力、主蒸汽溫度、給水溫度等容易獲取的測點的歷史運行數(shù)據(jù)，采用這些測點的歷史運行數(shù)據(jù)進行訓練得到鍋爐有效熱效率與給煤量、送風量、主蒸汽流量之間的訓練關系，采用該訓練關系，以給煤量、送風量和主蒸汽流量的歷史運行數(shù)據(jù)作為自變量，以鍋爐有效熱效率為目標函數(shù)，采用遺傳算法在設定的不等式約束條件和等式約束條件下進行尋優(yōu)，得到鍋爐給定負荷下，鍋爐有效熱效率最大時的給煤量和送風量的最優(yōu)比例；采用該最優(yōu)比例及時調節(jié)給煤量和送風量，能夠使鍋爐運行更穩(wěn)定更高效，實現(xiàn)鍋爐燃燒效率最優(yōu)的技術效果。結合附圖閱讀本申請實施方式的詳細描述后，本申請的其他特點和優(yōu)點將變得更加清楚。附圖說明圖1為本申請?zhí)岢龅腻仩t風煤比優(yōu)化方法的流程圖；圖2為本申請?zhí)岢龅腻仩t風煤比優(yōu)化系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖。具體實施方式下面結合附圖對本申請的具體實施方式作進一步詳細地說明。本申請?zhí)岢龅腻仩t風煤比優(yōu)化方法，如圖1所示，包括如下步驟：步驟S11：獲取測點歷史運行數(shù)據(jù)。使用DCS系統(tǒng)（集散控制系統(tǒng)）采集測點的歷史運行數(shù)據(jù)，測點包括給煤量、送風量、風溫、給水溫度、給水量、主蒸汽流量、主蒸汽壓力和主蒸汽溫度等，這些測點的數(shù)據(jù)相比現(xiàn)有鍋爐參數(shù)更容易獲取。歷史運行數(shù)據(jù)可以根據(jù)實際需求設定獲取時間段，例如獲取當前時間往前的前3天的運行數(shù)據(jù)等，本申請實施例不予限制。在獲取到測點的運行數(shù)據(jù)后，將這些數(shù)據(jù)的單位換算為設定單位，如下表一所示：表一測點設定單位給煤量噸/小時送風量噸/小時風溫攝氏度給水溫度攝氏度給水量噸/小時主蒸汽流量噸/小時主蒸汽壓力兆帕主蒸汽溫度攝氏度接著，獲取熱水焓表和蒸汽焓表數(shù)據(jù)，為得到焓值與溫度壓力關系做數(shù)據(jù)準備，避免之后每次計算都要查表的復雜過程。步驟S12：基于歷史運行數(shù)據(jù)，訓練得到鍋爐有效熱效率與給煤量、送風量和主蒸汽流量之間的訓練關系模型。具體的，以徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡方法訓練得到鍋爐有效熱效率與給煤量、送風量和主蒸汽流量之間的關系，訓練精度控制在0.01：以給煤量的歷史運行數(shù)據(jù)、送風量的歷史運行數(shù)據(jù)和主蒸汽流量之間的歷史運行數(shù)據(jù)為訓練輸入，以鍋爐有效熱效率的歷史運行數(shù)據(jù)為訓練輸出，采用徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡訓練得到訓練關系模型，該訓練關系模型可以近似表達鍋爐有效熱效率與訓練輸入數(shù)據(jù)之間的關系。鍋爐有效熱效率的歷史運行數(shù)據(jù)按照以下方法獲取：基于主蒸汽壓力的歷史運行數(shù)據(jù)和主蒸汽溫度的歷史運行數(shù)據(jù)，采用最小二乘回歸方法得到飽和蒸汽焓值，擬合飽和蒸汽焓值與主蒸汽壓力和主蒸汽溫度之間的關系，得到的關系式如下：，其中，H為飽和蒸汽焓值，單位KJ/Kg，P為主蒸汽壓力值，單位兆帕（MPa），T為主蒸汽溫度，單位攝氏度；然后，基于給水溫度的歷史運行本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
一種鍋爐風煤比優(yōu)化方法，其特征在于，包括：獲取測點歷史運行數(shù)據(jù)；基于所述歷史運行數(shù)據(jù)，訓練得到鍋爐有效熱效率與給煤量、送風量和主蒸汽流量之間的訓練關系模型；基于所述訓練關系模型，在設定約束條件下獲得在鍋爐有效熱效率最大時對應的給煤量和送風量的最優(yōu)比例。

【技術特征摘要】
1.一種鍋爐風煤比優(yōu)化方法，其特征在于，包括：獲取測點歷史運行數(shù)據(jù)；基于所述歷史運行數(shù)據(jù)，訓練得到鍋爐有效熱效率與給煤量、送風量和主蒸汽流量之間的訓練關系模型；基于所述訓練關系模型，在設定約束條件下獲得在鍋爐有效熱效率最大時對應的給煤量和送風量的最優(yōu)比例。2.根據(jù)權利要求1所述的鍋爐風煤比優(yōu)化方法，其特征在于，所述測點包括給煤量、送風量、主蒸汽流量和鍋爐有效熱效率；所述基于所述歷史運行數(shù)據(jù)，訓練得到鍋爐有效熱效率與給煤量、送風量和主蒸汽流量之間的訓練關系模型，具體為：以所述給煤量的歷史運行數(shù)據(jù)、所述送風量的歷史運行數(shù)據(jù)和所述主蒸汽流量之間的歷史運行數(shù)據(jù)為訓練輸入，以鍋爐有效熱效率的歷史運行數(shù)據(jù)為訓練輸出，采用神經(jīng)網(wǎng)絡訓練得到所述訓練關系模型。3.根據(jù)權利要求2所述的鍋爐風煤比優(yōu)化方法，其特征在于，所述測點還包括主蒸汽壓力、主蒸汽溫度和給水溫度；則鍋爐有效熱效率的歷史運行數(shù)據(jù)的獲取方法包括：基于所述主蒸汽壓力的歷史運行數(shù)據(jù)和所述主蒸汽溫度的歷史運行數(shù)據(jù)，采用最小二乘回歸方法得到飽和蒸汽焓值；基于所述給水溫度的歷史運行數(shù)據(jù)，采用最小二乘回歸方法得到鍋爐給水焓值；基于得到所述鍋爐有效熱效率的歷史運行數(shù)據(jù)；其中，L為所述主蒸汽流量，H為所述飽和蒸汽焓值，GH為所述鍋爐給水焓值，M為所述給煤量，Q為煤炭收到基低位發(fā)熱量。4.根據(jù)權利要求2所述的鍋爐風煤比優(yōu)化方法，其特征在于，所述設定約束條件包括不等式約束條件和等式約束條件；所述不等式約束條件為給煤量和送風量的上下限值，其中，所述給煤量和送風量的上限值為所述給煤量和所述送風量的歷史運行數(shù)據(jù)的最大值，所述給煤量和所述送風量的下限值為所述給煤量和所述送風量的歷史運行數(shù)據(jù)的最小值；所述等式約束條件為所述主蒸汽流量的實時值。5.根據(jù)權利要求1所述的鍋爐風煤比優(yōu)化方法，其特征在于，在獲取測點歷史運行數(shù)據(jù)之后，所述方法還包括：將所述測點歷史運行數(shù)據(jù)的單位換算為設定單位。6.一種鍋爐風煤比優(yōu)化系統(tǒng)，其特征在于，包括多個測點、歷史...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：陳關忠，杜長河，趙小鵬，王振崗，李秀福，孫琳琳，馬學東，辜曉川，馬文杰，林艷鳳，葛慶，王曉旻，蘇存，
申請(專利權)人：青島高校信息產(chǎn)業(yè)股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：山東,37