一种燃煤锅炉开环燃烧控制优化方法与流程

技术特征：

1.一种燃煤锅炉开环燃烧控制优化方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1，根据超低负荷、低负荷、中负荷和高负荷工况划分不同负荷段，分级建立专家库，采用机组负荷、燃煤低位发热量、环境温度和不同磨煤机组合方式来表征锅炉燃烧基础状态并作为聚类因子建立专家库网格，采用机组历史数据进行专家库初始化；

S2，设计人工干预/自动模式，实时读取锅炉燃烧的机组运行参数和模式状态，执行数据清洗、稳态判定、约束判定，依据聚类因子查询专家库对应网格，根据机组实时运行参数计算寻优目标并且和对应网格参数进行比较，根据不同的模式状态、判定结果、计算结果决定是否进行非稳态经验推送、专家库网格更新和标杆值寻优推送；

S3，设计延时策略解决非稳态/稳态推送方案切换的扰动，在分析机组实时运行参数后推送包括烟气含氧量、各层二次风门开度的运行调整方式至分布式控制系统，开环指导运行人员进行燃烧控制调整，保证优化控制系统稳定。

2.根据权利要求1所述的燃煤锅炉开环燃烧控制优化方法，其特征在于：步骤S2中，实时读取锅炉燃烧的运行数据及人工干预/自动模式状态，对采集实时数据进行数据清洗，即判断数据是否存在缺值、突增突减和超出上下限值，若数据正常则转至步骤S2-1；若数据不正常则返回初始状态，读取锅炉燃烧的机组运行参数和模式状态，执行数据清洗；

步骤S2-1：分析处理锅炉运行实时数据，判断当前锅炉燃烧是否符合稳态工况，若不符合稳态工况，则执行步骤S2-2，进行非稳态经验推送，若符合则转至步骤S2-3；

步骤S2-2：采用机组负荷和不同磨煤机组合方式2个聚类因子表征非稳态工况时，对应专家库若干网格，对这些网格内的各标杆值参数分别取平均作为经验值，将其推送至DCS,然后返回至初始状态，读取锅炉燃烧的机组运行参数和模式状态，执行数据清洗；

步骤S2-3：在判定第1个稳态工况后开始进行稳态累计时间的计时，达到预定时间后进入步骤S2-4，否则转至步骤S2-2，期间因数据异常或判断为非稳态工况均重置计时；

步骤S2-4：分析处理锅炉运行数据，判断当前锅炉燃烧是否满足约束条件，若不满足约束条件，则返回至读取锅炉燃烧的机组运行参数和模式状态，执行数据清洗；若满足则转至步骤S2-5；

步骤S2-5：采用实时参数计算寻优目标，并与专家库网格内寻优目标值比较，若前者更优则转至步骤S2-6，否则转至步骤S2-7；

步骤S2-6：执行专家库网格更新，将原专家库网格内的标杆值更新为当前实时参数，返回至初始状态，读取锅炉燃烧的机组运行参数和模式状态，执行数据清洗；

步骤S2-7：判断当前人工干预/自动模式状态，若为人工干预模式则返回至初始状态，读取锅炉燃烧的机组运行参数和模式状态，执行数据清洗；否则转至步骤S2-8；

步骤S2-8：执行标杆值寻优推送，将专家库网格内的标杆值推送至DCS，返回至初始状态，读取锅炉燃烧的机组运行参数和模式状态，执行数据清洗。

3.根据权利要求2所述的燃煤锅炉开环燃烧控制优化方法，其特征在于：步骤S2-1中，稳态工况的判断方法为：在选取表征机组运行的一系列关键参数包括燃煤低位发热量、机组负荷、主汽压力、主汽温度、再热汽温、烟气含氧量、各层二次风门开度和炉膛负压后，求取设定时间范围内各参数的平均值，若实时参数与各平均值比较后在波动误差范围内，即可认为稳态。

4.根据权利要求2所述的燃煤锅炉开环燃烧控制优化方法，其特征在于：步骤S2-4中，约束条件为换热器壁温不报警、主汽压力与滑压曲线的差值在设定范围、主/再热汽温与设计值偏差在设定范围、脱硝入口氮氧化物浓度不过高、再热器减温水流量在设定范围内和给水温度与设计值偏差在设定范围。

5.根据权利要求1-4任一项所述的燃煤锅炉开环燃烧控制优化方法，其特征在于：步骤S1中，对于各个表征锅炉燃烧基础状态的聚类因子，分别设定步长，划分成若干区间，组成多维网格。

6.根据权利要求5所述的燃煤锅炉开环燃烧控制优化方法，其特征在于：步骤S2中，人工干预/自动模式可人为选择切换，在人工干预模式下，由机组运行人员自行燃烧调整，此时满足条件后仍会执行专家库网格更新；专家库网格更新只有在保证同一网格的情况下，由实时数据计算得到的寻优目标在设定时间范围内持续优于网格值方可执行。

7.根据权利要求1、2、3、4或6所述的燃煤锅炉开环燃烧控制优化方法，其特征在于，寻优目标采用归一化方法，综合考虑脱硝入口氮氧化物浓度和锅炉热效率。

8.根据权利要求7所述的燃煤锅炉开环燃烧控制优化方法，其特征在于，采用实时参数计算寻优目标值，并与专家库网格内寻优目标值比较，寻优目标公式如下：

φ：寻优目标值；

fNOx(x)：实时脱硝入口氮氧化物浓度；

fη(x)：实时锅炉热效率；

fNOx(xmax)：历史稳态工况下脱硝入口氮氧化物浓度的最大值；

fNOx(xmin)：历史稳态工况下脱硝入口氮氧化物浓度的最小值；

α：脱硝入口氮氧化物浓度权值；

β：锅炉热效率权值，α β＝1；

fη(xmax)：历史稳态工况下锅炉热效率的最大值；

fη(xmin)：历史稳态工况下锅炉热效率的最小值。

技术总结
本发明涉及一种燃煤锅炉开环燃烧控制优化方法，根据超低负荷、低负荷、中负荷和高负荷工况划分不同负荷段，分级建立专家库，采用机组历史数据进行专家库初始化；实时读取锅炉燃烧的机组运行参数和模式状态，执行数据清洗、稳态判定、约束判定，依据聚类因子查询专家库对应网格，根据机组实时运行参数计算寻优目标和对应网格参数比较，根据不同的模式状态判定结果、计算结果决定是否进行非稳态经验推送、专家库网格更新和标杆值寻优推送；设计延时策略解决非稳态/稳态推送方案切换的扰动，在分析机组实时运行参数后推送包括烟气含氧量、各层二次风门开度的运行调整方式至分布式控制系统，开环指导进行燃烧控制调整，保证优化控制系统稳定。

技术研发人员：廖彭伟;虞昊天;李有信;程金武;樊旭;许贺;
受保护的技术使用者：中国大唐集团科学技术研究院有限公司中南电力试验研究院;
技术研发日：2021.06.18
技术公布日：2021.10.01