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(xiàng)目快速發(fā)展,燃煤火電機(jī)組作為調(diào)峰負(fù)荷的需求愈加明顯。燃煤發(fā)電公司運(yùn)營(yíng)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(diǎn)。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(shì)要求。傳統(tǒng)技術(shù)的局限性主要表現(xiàn)在三個(gè)方面,一是鍋爐爐膛溫度場(chǎng)和火焰中心無(wú)法實(shí)時(shí)獲取,爐內(nèi)燃燒狀態(tài)難以檢測(cè);二是鍋爐燃燒主要依賴人工調(diào)節(jié),無(wú)法解決多目標(biāo)強(qiáng)耦合問(wèn)題;三是現(xiàn)有的DCS無(wú)法滿足基于人工智能的燃燒優(yōu)化大規(guī)模運(yùn)算的需要。

2 技術(shù)路線和主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)

如何提高全負(fù)荷工況鍋爐效率,以超臨界600MW前后墻對(duì)沖鍋爐為研究對(duì)象,通過(guò)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)算法,實(shí)現(xiàn)鍋爐燃燒狀態(tài)感知、燃燒優(yōu)化實(shí)時(shí)閉環(huán)控制、智能控制平臺(tái)的整體應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)與專家知識(shí)深度融合的煤電機(jī)組智能燃燒實(shí)時(shí)閉環(huán)控制。

2.1 鍋爐運(yùn)行狀態(tài)的動(dòng)態(tài)識(shí)別 鍋爐燃燒效率與機(jī)組負(fù)荷、主蒸汽流量、給水流量、磨煤機(jī)煤量和二次風(fēng)量等有著重要關(guān)系,通過(guò)連續(xù)時(shí)間貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的鍋爐燃燒動(dòng)態(tài)過(guò)程模型,實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)優(yōu)化的鍋爐分級(jí)燃燒智能控制策略,實(shí)現(xiàn)鍋爐全負(fù)荷階段自動(dòng)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(guò)適應(yīng)動(dòng)態(tài)變負(fù)荷調(diào)節(jié)、分級(jí)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(shí)現(xiàn)鍋爐效率提升0.5%-1.0%的目標(biāo),同時(shí)降低NOx生成量10%-15%。

2.2 鍋爐燃燒狀態(tài)智能感知 通過(guò)爐膛紅外測(cè)溫陣列和壁溫測(cè)點(diǎn)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(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)技術(shù)無(wú)法準(zhǔn)確獲取爐膛三維溫度場(chǎng)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(cè)量系統(tǒng),鍋爐每層測(cè)量平臺(tái)布置8-10個(gè)紅外探頭于水冷壁膜片開(kāi)孔處,然后基于離散測(cè)溫點(diǎn)數(shù)據(jù),以智能算法為核心進(jìn)行測(cè)量平面溫度場(chǎng)重建,從而得到實(shí)時(shí)三維溫度場(chǎng)分布模型,最后溫度場(chǎng)參與燃燒控制,實(shí)時(shí)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(wèn)題。

2.3 擴(kuò)展控制平臺(tái)與DCS交互閉環(huán)控制 制定針對(duì)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(jì)與應(yīng)用提供有效解決途徑。以高性能機(jī)架服務(wù)器構(gòu)建擴(kuò)展控制平臺(tái),通過(guò)智能算法和海量計(jì)算均在服務(wù)器內(nèi)完成,從而實(shí)現(xiàn)DCS系統(tǒng)的擴(kuò)展。

3 項(xiàng)目實(shí)施案例

項(xiàng)目可以適用與不同容量的燃煤機(jī)組,無(wú)論是四角切圓還是前后墻對(duì)沖鍋爐,均能實(shí)現(xiàn)良好的效果。以第三方對(duì)鍋爐實(shí)時(shí)性能測(cè)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(zhǎng)時(shí)間投入統(tǒng)計(jì)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(shí)時(shí)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(jìng)爭(zhēng)力。同時(shí)項(xiàng)目通過(guò)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)算法,實(shí)現(xiàn)了專家知識(shí)與人工智能深度融合,對(duì)發(fā)電領(lǐng)域應(yīng)用具有示范意義。