胡超

【摘 ?要】針對電廠鍋爐系統(tǒng)優(yōu)化控制目標(biāo)，在簡單介紹優(yōu)化控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，對基于RBF網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化控制系統(tǒng)設(shè)計進(jìn)行深入分析，并提出鍋爐燃燒及其控制過程對RBF網(wǎng)絡(luò)的具體應(yīng)用，最后通過實踐，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行效率，減少污染物實際排放的結(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)計方式

引言

電廠是一套極其復(fù)雜的系統(tǒng)，機組負(fù)荷會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組始終處于最佳狀態(tài)，這方面問題最典型的即為鍋爐系統(tǒng)的燃燒控制。在電廠中，燃料費用在總發(fā)電成本中占據(jù)很大比例，而煙氣又是電廠生產(chǎn)過程中的主要污染，怎樣連續(xù)且熟練地對風(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)，這無論是對人員自身技術(shù)水平，還是工作量，都提出了極高的要求。對于鍋爐運行效率，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間的變化而變化，單純依賴運行人員無法確定曲面最高點。在DCS系統(tǒng)中，存在數(shù)千點數(shù)據(jù)，其中一部分用于系統(tǒng)控制，另一部分提供給運行人員進(jìn)行機組實際運行狀態(tài)的動態(tài)監(jiān)視，其作用并未得到最大限度的發(fā)揮。PC微機是現(xiàn)階段應(yīng)用十分廣泛的控制設(shè)備，若將其替換上位機，使優(yōu)化控制方面的軟件運行于PC微機，同時輔以集成平臺的研制和開發(fā)，這對優(yōu)化控制而言是具有重要作用和現(xiàn)實意義的。

1 鍋爐控制對RBF網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用

這一應(yīng)用的總體思想為：以鍋爐燃燒運行效率及節(jié)省的燃料費用為依據(jù)，減少污染物的實際排放，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)。將可對過程特性進(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，同時將其作為控制回路運行設(shè)定值，以此實現(xiàn)最終的優(yōu)化目標(biāo)。核心控制為模型的主要控制算法，采取滾動化的優(yōu)化控制，在線反復(fù)實施優(yōu)化分析和計算，并予以滾動實施，確?；兒透蓴_都得到有效彌補，提高動態(tài)控制能力。網(wǎng)絡(luò)具備很強的逼近性能，可對多數(shù)非線性問題予以描述。網(wǎng)絡(luò)輸出和權(quán)值間存在線性關(guān)系，利用適宜的算法對參數(shù)進(jìn)行辨識，加快收斂速度，克服進(jìn)入局部極小點等實際問題。采用離線辨識的方法，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，輸入層包括所有對鍋爐運行效率有影響的因素，如氧氣工作點、一次風(fēng)和二次風(fēng);輸出量為可對鍋爐燃燒效率進(jìn)行綜合評價的所有指標(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，或崩潰無法正常運行，則可由應(yīng)急系統(tǒng)來對控制過程進(jìn)行接管。這樣能有效提高可靠性，滿足所有用戶對系統(tǒng)控制提出的要求。在線優(yōu)化控制見下圖。

2 發(fā)電機鍋爐燃燒的調(diào)節(jié)策略

（1）通過對鍋爐內(nèi)部的燃燒器和燃燒技術(shù)的優(yōu)化，實現(xiàn)鍋爐燃燒的調(diào)節(jié)。我國的電網(wǎng)鋪設(shè)面一般較大，在鍋爐運行中，阻燃機的穩(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，對于煤炭的質(zhì)量進(jìn)行挑選，在實際應(yīng)用中要按照符合我國電廠運行需求的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行燃料的選擇，對于難以燃燒的問題，應(yīng)予解決，處在大力發(fā)展清潔動力的前提下，進(jìn)行煙氣凈化技術(shù)以及低污染燃燒技術(shù)的研發(fā)。通過技術(shù)的演進(jìn)和改善，有效解決環(huán)境污染的問題。

（2）改進(jìn)鍋爐燃燒技術(shù)，這就需要對鍋爐燃燒參數(shù)進(jìn)行檢測技術(shù)的改進(jìn)。對于發(fā)電廠鍋爐燃燒檢測技術(shù)的改進(jìn)，首先要對技術(shù)中存在的測量精度步驟和品質(zhì)的問題進(jìn)行分析。在軟測量技術(shù)提升的前提下，在實際的工作中實時監(jiān)控燃燒鍋爐中的燃燒情況。如果燃燒不充分，應(yīng)及時進(jìn)行警報，由工作人員及時地將問題進(jìn)行解決。在建模測量的過程中，采用人工網(wǎng)絡(luò)智能方式，運用其工藝機理，建立對象數(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程中的環(huán)節(jié)運行。

（3）對于發(fā)電廠燃燒的處理方式應(yīng)該采用粉末狀的煤炭，還是在燃燒的過程中，對于供熱源進(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，對于鍋爐供風(fēng)設(shè)備的重要組成部分要進(jìn)行分析。通過對制粉設(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，對排液引起體積增大引起的送風(fēng)機耗電量增大的問題進(jìn)行了解決。經(jīng)過改善之后，鍋爐的風(fēng)量輻射和對流換熱等相應(yīng)發(fā)生的減少，對受熱密出現(xiàn)玷污的情況。采用清潔系統(tǒng)對爐膛輻射換熱量進(jìn)行了清理，傳染鏈減少的情況得到了改善。經(jīng)過改善之后，對流受熱面?zhèn)鳠崃吭龆啵魯鄮r溫升高。因此風(fēng)機的耗電率也相應(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。在對機組的負(fù)荷進(jìn)行了控制，降低給水溫度，同時降低鍋爐排煙溫度。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，提高了汽輪機循環(huán)熱效率。對于煤粉細(xì)度的問題進(jìn)行了改進(jìn)，當(dāng)煤粉過細(xì)時，火焰中心容易下降，此時容易對氣溫調(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，降低了機組負(fù)荷。

最終粉末狀的煤炭被運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)過混合，通過二次吹風(fēng)的措施，形成了高效的空氣動力場，這個空氣動力場可以保證煤炭能夠進(jìn)行充分的燃燒。

結(jié)束語

這一系統(tǒng)目前已正式用于電廠生產(chǎn)。系統(tǒng)正式運行以后，有效減少和避免了人為因素造成的影響，在提高燃燒運行效率的同時，減少了燃料消耗，并降低了污染物的實際排放，對環(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)過程及其控制實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化、自動化奠定良好基礎(chǔ)，能大幅提高勞動效率，降低全體人員實際勞動強度，避免發(fā)生安全和質(zhì)量事故，保證安全生產(chǎn)率?？梢?，這一系統(tǒng)具有良好的推廣和應(yīng)用價值，在電廠鍋爐技術(shù)改進(jìn)和升級中發(fā)揮了重要作用。

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（作者單位：大唐國際張家口發(fā)電廠）