鍋爐優(yōu)化系統(tǒng)

2.1. 引進(jìn)鍋爐性能優(yōu)化系統(tǒng)必要性分析

鍋爐燃燒過程是一個(gè)復(fù)雜的物理、化學(xué)過程，牽涉到的輸入和輸出變量多達(dá)160多個(gè)。依靠專業(yè)技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)和傳統(tǒng)熱力學(xué)的計(jì)算分析方法，僅能對(duì)單個(gè)輸入變量和在有限范圍內(nèi)解決個(gè)別輸出目標(biāo)值的問題。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和應(yīng)用數(shù)學(xué)方法進(jìn)入工業(yè)領(lǐng)域，使得解決比較棘手的多輸入和多輸出變量之間關(guān)系的難題變得容易了許多。隨著技術(shù)進(jìn)步,進(jìn)年來不斷推出的現(xiàn)代化的儀表和監(jiān)測(cè)技術(shù)手段，可以彌補(bǔ)鍋爐原設(shè)計(jì)高溫區(qū)域測(cè)量監(jiān)控信息不足的缺陷.為整個(gè)鍋爐系統(tǒng)的過程優(yōu)化控制提供了更多的運(yùn)行狀態(tài)信息，為控制邏輯增加了重要的控制點(diǎn)和調(diào)控依據(jù). 鍋爐運(yùn)行的多目標(biāo)參數(shù)間存在著諸多矛盾,譬如燃燒效率與氮氧化物排放；低氧燃燒與還原性氣體腐蝕等等.需要用系統(tǒng)的觀念,全面考慮和協(xié)調(diào)多目標(biāo)之間的關(guān)系,借助先進(jìn)的數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)手段.利用人工智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)解決了多變量非線性關(guān)系的問題，開辟解決鍋爐優(yōu)化控制的新途徑。鍋爐系統(tǒng)的各種儀表數(shù)據(jù)，可以提供反映運(yùn)行狀況的信息。鍋爐專家在對(duì)系統(tǒng)深刻理解的基礎(chǔ)上，把各種運(yùn)行數(shù)據(jù)信息與鍋爐的經(jīng)濟(jì)、安全和可靠等性能指標(biāo)之間的關(guān)系量化。利用統(tǒng)計(jì)學(xué)非線性回歸和人工智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù),可以將運(yùn)行參數(shù)與鍋爐性能指標(biāo)之間關(guān)系用數(shù)學(xué)模型的方式表達(dá)出來。在此基礎(chǔ)上，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)各部分之間和運(yùn)行參數(shù)間的協(xié)調(diào)，達(dá)到綜合指標(biāo)全面改善的目的。從而使鍋爐系統(tǒng)在節(jié)能和降低污染物排放的控制方面，能夠比傳統(tǒng)熱力試驗(yàn)(如耗差分析)的方法和依靠運(yùn)行人員的經(jīng)驗(yàn)做的更好。

鍋爐運(yùn)行目前采用的熱工控制系統(tǒng)（DCS），建立在分散控制,分散風(fēng)險(xiǎn)的基礎(chǔ)上.控制功能只有燃燒控制、給水控制等有限的幾個(gè)分散控制單元。例如某一個(gè)輸出目標(biāo)參數(shù)的控制，該控制單元最多只能同時(shí)輸入三個(gè)相關(guān)變量,無法顧及對(duì)其有影響的眾多輸入?yún)?shù)；對(duì)于多目標(biāo)和多變量的問題，由于DCS系統(tǒng)沒有鍋爐系統(tǒng)整體控制的中樞和集中控制能力，不能解決多變量之間的相關(guān)關(guān)系的協(xié)調(diào)問題,鍋爐系統(tǒng)的運(yùn)行無法達(dá)到整體協(xié)調(diào)控制.實(shí)際上DCS只能保證鍋爐系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行,無法改善鍋爐系統(tǒng)的運(yùn)行水平和技術(shù)指標(biāo)。鍋爐性能優(yōu)化系統(tǒng)具有全面協(xié)調(diào)系統(tǒng)的功能,可以直接給出優(yōu)化運(yùn)行方案或直接參與運(yùn)行優(yōu)化控制,彌補(bǔ)了DCS系統(tǒng)的不足.

鍋爐性能優(yōu)化系統(tǒng)的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊具有很強(qiáng)的適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境和多目標(biāo)控制要求的能力，人工智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)通過在線實(shí)時(shí)輸入的入爐煤參數(shù)等大量現(xiàn)場儀表數(shù)據(jù),不斷進(jìn)行學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，對(duì)優(yōu)化運(yùn)行模型進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)對(duì)被控系統(tǒng)變化因素(如煤質(zhì)變化;爐膛漏風(fēng)變化等等)的自適應(yīng)，使鍋爐系統(tǒng)趨于最佳的運(yùn)行狀態(tài)。

鍋爐性能優(yōu)化系統(tǒng)的人工智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的功能特性，解決了多變數(shù)非線性關(guān)系的技術(shù)難題，通過有效數(shù)據(jù)的訓(xùn)練,可以建立鍋爐優(yōu)化運(yùn)行數(shù)學(xué)模型；通過軟件的計(jì)算,得到滿足不同需求條件下的最佳運(yùn)行參數(shù)組合。

2.2. 鍋爐性能優(yōu)化系統(tǒng)概述

鍋爐性能優(yōu)化是基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和專家系統(tǒng)，增加了鍋爐運(yùn)行關(guān)鍵中間參數(shù)爐膛出口煙溫在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過試驗(yàn)設(shè)計(jì)和專家系統(tǒng)創(chuàng)造數(shù)據(jù),得到鍋爐系統(tǒng)各部分能量的交換信息，全面分析并調(diào)整鍋爐系統(tǒng)的可調(diào)參數(shù),改善并協(xié)調(diào)各部分的能量交換,達(dá)到最佳運(yùn)行參數(shù)組合方式.鍋爐系統(tǒng)燃燒產(chǎn)生的熱能按照性能優(yōu)化的需求進(jìn)行交換,將能量損失最小化,達(dá)到多目標(biāo)全面優(yōu)化的目的，實(shí)現(xiàn)在線開環(huán)指導(dǎo)鍋爐優(yōu)化運(yùn)行或閉環(huán)控制鍋爐優(yōu)化運(yùn)行。

鍋爐性能優(yōu)化系統(tǒng)是國外先進(jìn)的優(yōu)化軟件融合國內(nèi)優(yōu)化特點(diǎn)研制開發(fā)的鍋爐性能優(yōu)化系統(tǒng)軟件，基于先進(jìn)的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，引入國外成功的優(yōu)化經(jīng)驗(yàn)，建立包含鍋爐多目標(biāo)快速收斂的數(shù)學(xué)模型，為鍋爐運(yùn)行人員提供一個(gè)涵蓋提升優(yōu)化性能、補(bǔ)強(qiáng)薄弱環(huán)節(jié)和指導(dǎo)操作控制的分析平臺(tái)。

鍋爐性能優(yōu)化系統(tǒng)以鍋爐專家豐富的專業(yè)經(jīng)驗(yàn)和系統(tǒng)觀念為基礎(chǔ)，并針對(duì)鍋爐的具體特點(diǎn)進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)。利用計(jì)算機(jī)技術(shù)和優(yōu)化控制邏輯，解決多輸入變量和多目標(biāo)之間協(xié)調(diào)的難題；用科學(xué)的方法解決了傳統(tǒng)的認(rèn)識(shí)誤區(qū)，突破了傳統(tǒng)運(yùn)行模式。

鍋爐性能優(yōu)化系統(tǒng)技術(shù)方案突破了當(dāng)前常見優(yōu)化方案的傳統(tǒng)理念和方法，立足于全面優(yōu)化思想和技術(shù)路線。在鍋爐基本信息前期調(diào)查、企業(yè)需求分析和優(yōu)化目標(biāo)確定、試驗(yàn)設(shè)計(jì)、增加關(guān)鍵中間參數(shù)控制、試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)驗(yàn)證、訓(xùn)練人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、確定優(yōu)化結(jié)果和建立鍋爐性能優(yōu)化分析系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型等方面都有創(chuàng)新和獨(dú)到之處。

同一臺(tái)鍋爐可以根據(jù)不同的優(yōu)化側(cè)重點(diǎn)，制定出提高鍋爐熱效率、降低供電煤耗、降低飛灰含碳量、減小與額定汽溫的偏差、降低污染物排放、提高鍋爐運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性等多種可操作性的優(yōu)化方案。

2.3.鍋爐性能優(yōu)化的原理

上世紀(jì)70年代，美國已經(jīng)開始嘗試解決多重約束條件下的過程優(yōu)化問題。限于當(dāng)時(shí)的計(jì)算機(jī)水平和數(shù)學(xué)工具的匱乏，沒有取得有效的結(jié)果。近十年來，計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，提供了良好的技術(shù)基礎(chǔ)。燃煤電廠鍋爐性能優(yōu)化就是解決多重約束條件下的熱力過程優(yōu)化問題。優(yōu)化系統(tǒng)的目標(biāo)是建立一個(gè)分析平臺(tái)，在平臺(tái)上對(duì)鍋爐系統(tǒng)的多目標(biāo)進(jìn)行分析，找出鍋爐性能提升的優(yōu)化潛力和薄弱環(huán)節(jié)，針對(duì)提升性能潛力、補(bǔ)償薄弱環(huán)節(jié)的具體方法和策略。

很多電廠多年來嘗試通過各種方法提高鍋爐效率，但一直沒有取得突破.到目前為止,采用傳統(tǒng)的熱力試驗(yàn)和耗差分析的方法,最好的優(yōu)化結(jié)果僅能達(dá)到鍋爐的設(shè)計(jì)水平。鍋爐性能優(yōu)化系統(tǒng)以集中解決降低供電煤耗和NOx排放等綜合性指標(biāo)為鍋爐性能優(yōu)化目標(biāo)，目前可以達(dá)到減少NOx排放、 改善鍋爐效率（反映到供電煤耗為2g/kwh以上）,優(yōu)化結(jié)果明顯。

鍋爐原始設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)包含煤種、出力、排放和效率，各部件性能隨著時(shí)間惡化。理想的目標(biāo)是當(dāng)運(yùn)行狀態(tài)改變，鍋爐的參數(shù)隨之進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，使其保持較高燃燒效率。牽涉到鍋爐運(yùn)行需要調(diào)整的技術(shù)參數(shù)多達(dá)數(shù)十個(gè)，其中包括：

(1) 燃燒器內(nèi)的風(fēng)粉比平衡；

(2) 良好的燃燒（過氧量、一氧化碳、飛灰含碳量和 NOx的最佳組合）；

(3) 均勻的煙氣分布；

(4) 準(zhǔn)確的吹灰控制；

(5) 穩(wěn)定的系統(tǒng)負(fù)荷運(yùn)行；

(6) 預(yù)期的磨煤機(jī)的輸出和煤粉的細(xì)度；

(7) 在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)的爐膛出口煙氣溫度和排煙溫度；

(8) 適當(dāng)?shù)脑O(shè)備和儀表校正；

(9) 關(guān)鍵參數(shù)在設(shè)計(jì)值內(nèi)運(yùn)行（系統(tǒng)內(nèi)各部分運(yùn)行參數(shù)的協(xié)調(diào)）。

技術(shù)人員可以依靠安裝、設(shè)置大量的在線監(jiān)測(cè)儀表，實(shí)現(xiàn)以上各項(xiàng)參數(shù)的有效控制，但所需費(fèi)用極為龐大。如果能夠采用信息技術(shù)和相關(guān)分析的方法，完全可以通過現(xiàn)有的儀表實(shí)現(xiàn)鍋爐各輸入量和目標(biāo)參數(shù)的控制。

鍋爐系統(tǒng)設(shè)計(jì)中為了保證安全, 所屬設(shè)備和參數(shù)都有較大的設(shè)計(jì)余量和安全系數(shù)(稱系統(tǒng)冗余).有些方面設(shè)計(jì)得相當(dāng)保守，使得設(shè)備能夠容忍一些運(yùn)行上的偏差，保護(hù)鍋爐安全運(yùn)行。實(shí)際運(yùn)行中所有最惡劣的運(yùn)行工況不可能同時(shí)發(fā)生，在某些區(qū)域系統(tǒng)有相當(dāng)可觀的調(diào)整余量，可以在確保安全的情況下減少這些余量，達(dá)到比原設(shè)計(jì)更好的性能。在某些情況下，為達(dá)到更為理想的優(yōu)化目標(biāo)，對(duì)某些參數(shù)進(jìn)行調(diào)整,甚至使其偏離設(shè)計(jì)值，就需要對(duì)調(diào)整方案進(jìn)行正確地評(píng)估和謹(jǐn)慎操作。

鍋爐性能優(yōu)化系統(tǒng)就是分析這些優(yōu)化潛力的分析平臺(tái)，在量化這些技術(shù)指標(biāo)潛在的保守內(nèi)容的同時(shí)，提供改善系統(tǒng)性能的方法。

達(dá)到多目標(biāo)優(yōu)化的技術(shù)思路，除了減少系統(tǒng)“冗余”，還可以通過交換限制條件來達(dá)到多目標(biāo)改善。從鍋爐燃燒方面深刻了解這些目標(biāo)與限制條件的物理意義，化簡約束關(guān)系實(shí)際上就是大幅度簡化燃燒優(yōu)化的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)。以目前的計(jì)算機(jī)發(fā)展水平，要想在不簡化鍋爐模型和計(jì)算工作量而進(jìn)行優(yōu)化是不可能的，如何簡化鍋爐模型就是制約性能優(yōu)化成功與否的關(guān)鍵內(nèi)容。通過相關(guān)性分析和相關(guān)度計(jì)算,可以有效簡化優(yōu)化運(yùn)行數(shù)學(xué)模型的結(jié)構(gòu)和減少計(jì)算量,使優(yōu)化方法能夠易于被現(xiàn)場技術(shù)人員接受.

近年來，鍋爐性能優(yōu)化計(jì)算機(jī)軟件應(yīng)用在工業(yè)領(lǐng)域增長很快，成為解決系統(tǒng)多輸入、多輸出變量等多重約束條件的強(qiáng)大工具，典型應(yīng)用控制輸入和輸出參數(shù)。

輸入?yún)?shù) 優(yōu)化模塊 輸出參數(shù)

鍋爐性能優(yōu)化邏輯

2.4.優(yōu)化參數(shù)

2.4.1對(duì)每一個(gè)性能目標(biāo)建立起相對(duì)的輸出變數(shù)的限制條件與優(yōu)化指數(shù)；

? 選擇過程內(nèi)的中間參數(shù)及其限制條件；

? 建立輸入?yún)?shù)與其運(yùn)行范圍；

? 執(zhí)行參數(shù)試驗(yàn)來收集數(shù)據(jù)以及挖掘性能改善的潛力；

? 使用優(yōu)化軟件來獲得輸出參數(shù)的優(yōu)化值與輸入?yún)?shù)的運(yùn)行數(shù)據(jù)。

在選擇輸入?yún)?shù)、過程輸入和輸出參數(shù)的控制。

輸出參數(shù)－代表電廠的效率、費(fèi)用、排放、可靠性、安全性和出力等目標(biāo)。選擇可靠性和安全性等運(yùn)行參數(shù)所代表的功能目標(biāo)，以數(shù)學(xué)的方式進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，可以是直接的、間接的(計(jì)算出來的)或模糊（觀察）得到的。

過程中間參數(shù)－是定位于輸入和輸出參數(shù)之間的參數(shù)。燃煤電廠的控制系統(tǒng)主要集中于輸出控制，從鍋爐可靠性考慮，這種控制方式不夠理想，必須用控制輸入和過程中間變量的方法避免輸出變化。

輸入?yún)?shù)－定義為可以被運(yùn)行人員控制或調(diào)整的參數(shù)。輸入?yún)?shù)的選擇基于與輸出參數(shù)的關(guān)系，為了減少數(shù)據(jù)計(jì)算和數(shù)據(jù)采集量，只有選擇主要與關(guān)鍵性的運(yùn)行參數(shù)才能選出輸入?yún)?shù)，一個(gè)輸入?yún)?shù)可以影響多個(gè)目標(biāo)，并有相互矛盾的影響。輸出參數(shù)可以受到多輸入?yún)?shù)影響。

2.5.數(shù)據(jù)采集和參數(shù)測(cè)試

數(shù)據(jù)質(zhì)量-所有的技術(shù)處理都是基于數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)質(zhì)量源于校正完好的儀器儀表，決定著優(yōu)化系統(tǒng)的成敗。為了解決儀器數(shù)據(jù)問題，數(shù)據(jù)驗(yàn)證功能模塊可以忽略或按估計(jì)值取代失真數(shù)據(jù)。

選擇數(shù)據(jù)-根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)、運(yùn)行情況及適量的試驗(yàn)，參考現(xiàn)有大量的性能優(yōu)化記錄和經(jīng)驗(yàn)，分析并得到關(guān)鍵的、多重的、敏感的范圍輸入、中間輸入和輸出參數(shù)。

試驗(yàn)設(shè)計(jì)-做出獨(dú)特的試驗(yàn)方案和數(shù)據(jù)采集、分析的計(jì)劃，以很精練的方案獲取寬泛的邊界范圍和參數(shù)，通過統(tǒng)計(jì)學(xué)計(jì)算和相關(guān)性分析輸入?yún)?shù)、過程輸入和輸出參數(shù)的數(shù)量最小化，以避免大量的測(cè)試、潛在的計(jì)算難度和錯(cuò)誤，而后從大量的參數(shù)中篩選適量的關(guān)鍵參數(shù)，這些參數(shù)將是未來系統(tǒng)優(yōu)化的核心參數(shù)。

分析數(shù)據(jù)-從歷史紀(jì)錄、現(xiàn)場測(cè)試或未來運(yùn)行中得到的數(shù)據(jù)，通過參數(shù)變化測(cè)試來決定性能優(yōu)化的潛力，得到必要的數(shù)據(jù)來建立數(shù)學(xué)模型，以得到最快的優(yōu)化結(jié)果。并將飛灰含碳量測(cè)量數(shù)據(jù)和NOx在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)作為反饋信號(hào)引入鍋爐性能優(yōu)化系統(tǒng)中，作為在線優(yōu)化基礎(chǔ)參數(shù)。如果系統(tǒng)的一些關(guān)鍵性運(yùn)行參數(shù)改變，有可能需要重新調(diào)試，以確定變化后的數(shù)學(xué)模型。

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)-對(duì)于要求閉環(huán)在線直接控制DCS進(jìn)行優(yōu)化運(yùn)行的機(jī)組,由于優(yōu)化系統(tǒng)在線運(yùn)行,需要及時(shí)提供設(shè)備運(yùn)行輸入變量的前饋和輸出變量的反饋信息,需用戶額外增加必要的在線監(jiān)測(cè)儀器和設(shè)備.如煤質(zhì)在線分析;氮氧化物在線監(jiān)測(cè);飛灰可燃物在線監(jiān)測(cè)等.以上實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)作為優(yōu)化控制系統(tǒng)的計(jì)算依據(jù),需要非?？煽亢蜏?zhǔn)確.

2.6. 鍋爐性能優(yōu)化系統(tǒng)技術(shù)核心

2.6.1 系統(tǒng)觀念全面分析： 現(xiàn)場采集運(yùn)行數(shù)據(jù)和了解用戶需求，基于系統(tǒng)觀念突破專業(yè)局限，全面分析鍋爐系統(tǒng)運(yùn)行中存在的內(nèi)在問題和產(chǎn)生問題的原因，在優(yōu)化燃燒的同時(shí),全面考慮能量交換的均衡和來自各方面的影響因素。

2.6.2 挖掘設(shè)計(jì)保守系數(shù)： 在鍋爐設(shè)計(jì)的過程中,對(duì)設(shè)備和參數(shù)都有較大的設(shè)計(jì)余量和安全系數(shù)，以保護(hù)鍋爐安全運(yùn)行。實(shí)際運(yùn)行中所有最惡劣的運(yùn)行工況不可能同時(shí)發(fā)生，在某些區(qū)域系統(tǒng)有調(diào)整余量，可以在確保安全運(yùn)行的前提下挖掘這些余量(系統(tǒng)冗余)，來達(dá)到或超過原設(shè)計(jì)性能指標(biāo)。鍋爐性能優(yōu)化系統(tǒng)其中一項(xiàng)工作就是分析并挖掘這些潛在的優(yōu)化空間，在量化潛在的優(yōu)化空間的同時(shí)，提出具體改善鍋爐性能的方法和優(yōu)化指標(biāo)。

2.6.3 采集關(guān)鍵數(shù)據(jù),全面協(xié)調(diào)運(yùn)行參數(shù)：人工智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過數(shù)據(jù)采集、建模、在線或離線調(diào)整（校正）等過程對(duì)機(jī)組的各種運(yùn)行工況獲得豐富的"知識(shí)"，然后利用統(tǒng)計(jì)學(xué)、非線性回歸分析等數(shù)學(xué)工具對(duì)當(dāng)前運(yùn)行目標(biāo)參數(shù)進(jìn)行協(xié)調(diào)和優(yōu)化，得出最佳運(yùn)行參數(shù)組合。例如，過量空氣系數(shù)問題，在一定范圍內(nèi)當(dāng)過量空氣系數(shù)增大時(shí)，爐內(nèi)燃料燃燒就越充分，不完全燃燒損失就越??；但過量空氣系數(shù)增大的同時(shí)也造成了鍋爐排煙熱損失的增加和其它不利影響。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的任務(wù)就是要在這兩者之間找到一個(gè)最佳的平衡點(diǎn)，使得熱效率達(dá)到最優(yōu)的水平。鍋爐是一個(gè)多輸入變量和多輸出目標(biāo)參數(shù)的系統(tǒng),輸入?yún)?shù)之間；輸入與輸出參數(shù)之間；輸出與輸出參數(shù)之間都存在著相關(guān)關(guān)系和諸多矛盾，協(xié)調(diào)解決多變量的非線性關(guān)系問題,超過了現(xiàn)場技術(shù)人員的能力，也不是依靠經(jīng)驗(yàn)和一般的經(jīng)驗(yàn)和簡單的熱力試驗(yàn)可以解決的，鍋爐性能優(yōu)化鍋爐性能優(yōu)化系統(tǒng)為用戶提供了全面解決這些問題的理想方案。

2.7. 鍋爐性能優(yōu)化系統(tǒng)特點(diǎn)

2.7.1 鍋爐性能優(yōu)化系統(tǒng)以鍋爐專家豐富的專業(yè)經(jīng)驗(yàn)和系統(tǒng)觀念為基礎(chǔ)，充分了解鍋爐存在的問題和用戶的需求，并針對(duì)鍋爐的具體特點(diǎn)進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì),直接指導(dǎo)優(yōu)化試驗(yàn).利用計(jì)算機(jī)技術(shù)和優(yōu)化控制邏輯，解決多輸入變量和多目標(biāo)之間優(yōu)化組合的難題，用科學(xué)的方法解決傳統(tǒng)的認(rèn)識(shí)誤區(qū)，突破傳統(tǒng)運(yùn)行模式。

2.7.2 在線開環(huán)指導(dǎo)或閉環(huán)控制運(yùn)行，直接完成優(yōu)化燃燒運(yùn)行，并可以根據(jù)用戶不同需求，完成不同燃燒形式組態(tài)，實(shí)現(xiàn)全面或單項(xiàng)性能指標(biāo)(不損害其它性能指標(biāo))優(yōu)化。鍋爐性能優(yōu)化系統(tǒng)技術(shù)方案突破了普通優(yōu)化方案的傳統(tǒng)理念和方法，立足于全面優(yōu)化思想和技術(shù)路線。在鍋爐基本信息前期調(diào)查、企業(yè)需求分析和優(yōu)化目標(biāo)確定、試驗(yàn)設(shè)計(jì)、增加關(guān)鍵中間參數(shù)控制、試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)驗(yàn)證、訓(xùn)練人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、確定優(yōu)化結(jié)果和建立鍋爐性能優(yōu)化分析系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型等方面都有創(chuàng)新和獨(dú)到之處。

2.7.3 優(yōu)化系統(tǒng)安裝調(diào)試和優(yōu)化過程占用時(shí)間短，30天左右即可完成并見到效果。鍋爐性能優(yōu)化分析是一個(gè)極為復(fù)雜的過程，對(duì)過程進(jìn)行合理簡化并建立簡化的數(shù)學(xué)模型是鍋爐性能優(yōu)化系統(tǒng)成功訓(xùn)練人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵。邊界條件的確定、中間變量的引入、篩選高品質(zhì)數(shù)據(jù)和創(chuàng)造數(shù)據(jù)的方法、豐富的鍋爐運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和成功建立數(shù)學(xué)模型是多變量非線性函數(shù)多度空間快速收斂的基礎(chǔ)。

2.7.4 效果顯著：優(yōu)化系統(tǒng)指導(dǎo)下，供電煤耗至少可降低2g/kwh，系統(tǒng)設(shè)計(jì)綜合考慮機(jī)組調(diào)峰運(yùn)行和燃燒質(zhì)量不同的低價(jià)格煤種，通過改變調(diào)節(jié)參數(shù)改善氮氧化物排放、減少減溫水流量、降低廠用電、飛灰含碳、提高熱效率等，保護(hù)汽機(jī)滑壓運(yùn)行、增強(qiáng)機(jī)組可靠性和可用率、延長停機(jī)間隔時(shí)間和縮減停機(jī)時(shí)間等多重目標(biāo)進(jìn)行全面優(yōu)化。在市場經(jīng)濟(jì)環(huán)境下，發(fā)電企業(yè)追求的是機(jī)組經(jīng)濟(jì)性、可靠性、安全性及排放物的有效控制，理想目標(biāo)是鍋爐能夠長期安全穩(wěn)定、高效率、低排放的運(yùn)行。雖然達(dá)到這一理想目標(biāo)比較困難，但通過增加監(jiān)測(cè)裝置控制與性能優(yōu)化等新技術(shù)，制定不同時(shí)期的優(yōu)化方案和多重目標(biāo)，從相對(duì)單一的運(yùn)行目標(biāo)向多目標(biāo)優(yōu)化過渡，可以改善設(shè)備的運(yùn)行水平，提高鍋爐的可靠性、穩(wěn)定性及經(jīng)濟(jì)性。

2.7.5 鍋爐性能優(yōu)化系統(tǒng)增加了爐膛出口溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可以有效防止過熱器、再熱器等部件超溫和高溫腐蝕等問題產(chǎn)生，并可幫助用戶預(yù)防和控制爐膛結(jié)焦結(jié)渣。

鍋爐性能優(yōu)化系統(tǒng)的核心是設(shè)置關(guān)鍵中間運(yùn)行參數(shù)，爐膛出口是鍋爐輻射區(qū)和對(duì)流區(qū)的分界區(qū)域，是鍋爐設(shè)計(jì)和運(yùn)行的關(guān)鍵控制點(diǎn)。引進(jìn)國外先進(jìn)的航天遙感技術(shù)和裝置，對(duì)該點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，得到反映鍋爐系統(tǒng)燃燒狀態(tài)和換熱過程中關(guān)鍵數(shù)據(jù)，從而也有效地解決人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練快速收斂的問題。

遠(yuǎn)紅外輻射式煙氣測(cè)溫儀是遠(yuǎn)距離非接觸式測(cè)量裝置，可安裝在任何觀察口、檢修口等爐壁開孔墻面外部。在鍋爐性能優(yōu)化系統(tǒng)安裝之前，根據(jù)機(jī)組的特點(diǎn)，在相關(guān)技術(shù)人員的配合下，選定遠(yuǎn)紅外煙氣測(cè)溫系統(tǒng)的安裝位置。

2.7.6 優(yōu)化方法簡便易行，易于現(xiàn)場掌握。提供現(xiàn)場培訓(xùn)和定期訪問，保證優(yōu)化系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。鍋爐性能優(yōu)化系統(tǒng)與傳統(tǒng)鍋爐燃燒調(diào)整和耗差分析的不同之處，就是擺脫傳統(tǒng)熱力模型和理論計(jì)算的模式，利用運(yùn)行數(shù)據(jù)信息直接指導(dǎo)鍋爐性能優(yōu)化。實(shí)現(xiàn)方法是根據(jù)歐美工業(yè)發(fā)達(dá)國家的成功經(jīng)驗(yàn)，利用模糊數(shù)學(xué)理論和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，找出多變量之間的非線性關(guān)系，計(jì)算得到運(yùn)行參數(shù)的最佳組合,幫助技術(shù)人員全面系統(tǒng)的理解約束條件和系統(tǒng)潛力，從而挖掘出系統(tǒng)的最優(yōu)性能或在多重約束條件下找出一個(gè)最佳方案。

2.7.7 數(shù)據(jù)驗(yàn)證模塊：借鑒航空航天領(lǐng)域成熟的數(shù)據(jù)驗(yàn)證數(shù)學(xué)模型編制的功能模塊，實(shí)現(xiàn)儀表數(shù)據(jù)在線實(shí)時(shí)跟蹤分析。對(duì)于異常數(shù)據(jù)和偏差情況及時(shí)發(fā)現(xiàn)并予以糾正。該方法處理數(shù)據(jù)快捷、分析準(zhǔn)確，可以篩選掉不良數(shù)據(jù)，填補(bǔ)高品質(zhì)數(shù)據(jù)，為技術(shù)人員分析運(yùn)行狀況，早期發(fā)現(xiàn)問題提供依據(jù)。

2.7.8 鍋爐性能優(yōu)化系統(tǒng)具有良好的魯棒性：鍋爐性能優(yōu)化系統(tǒng)的自學(xué)習(xí)功能，能在一定范圍內(nèi)適應(yīng)鍋爐燃燒過程中的眾多不確定性因素，輸入變量變動(dòng)幅度在10%左右能實(shí)現(xiàn)自適應(yīng).如果變動(dòng)的幅度過大，可根據(jù)具體變動(dòng)情況，在離線情況下進(jìn)行調(diào)試和建立幾種與之相適應(yīng)的優(yōu)化運(yùn)行模式.在實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的支持下,進(jìn)行模式無縫切換或直接實(shí)時(shí)優(yōu)化控制.優(yōu)化運(yùn)行的前提是保證鍋爐系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

鍋爐性能優(yōu)化系統(tǒng)項(xiàng)目內(nèi)容和實(shí)施程序及案例

鍋爐性能優(yōu)化方案有三種：

1、簡化方案：不安裝任何測(cè)點(diǎn)、運(yùn)行優(yōu)化軟件的服務(wù)器系統(tǒng)和工作站，現(xiàn)場做鍋爐性能優(yōu)化試驗(yàn)并提供優(yōu)化運(yùn)行指導(dǎo)曲線。

2、在線開環(huán)指導(dǎo)鍋爐優(yōu)化運(yùn)行。

3、在線閉環(huán)控制鍋爐優(yōu)化運(yùn)行(由于國內(nèi)煤質(zhì)，設(shè)備等問題暫不推薦）。

3.0.項(xiàng)目內(nèi)容

? 煙氣測(cè)溫系統(tǒng)儀器的安裝、調(diào)試

? 鍋爐性能優(yōu)化系統(tǒng)與DCS系統(tǒng)接口和單向通訊

? 鍋爐系統(tǒng)運(yùn)行特性全面試驗(yàn)和數(shù)據(jù)采集

? 數(shù)據(jù)篩選、驗(yàn)證;建立鍋爐運(yùn)行優(yōu)化數(shù)學(xué)模型

? 運(yùn)行優(yōu)化系統(tǒng)的調(diào)試和優(yōu)化結(jié)果預(yù)測(cè)并驗(yàn)證

? 運(yùn)行優(yōu)化控制系統(tǒng)的調(diào)整和投入優(yōu)化運(yùn)行指導(dǎo)或優(yōu)化運(yùn)行控制

3.1.試驗(yàn)前提

（1）要求試驗(yàn)期間入爐煤煤質(zhì)、機(jī)組負(fù)荷保持相對(duì)穩(wěn)定；

（2）保持試驗(yàn)要求的磨煤機(jī)輸出和煤粉細(xì)度；

（3）適當(dāng)?shù)脑O(shè)備和儀表校正,保證關(guān)鍵儀表數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。

3.2.試驗(yàn)內(nèi)容

鍋爐系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)在線分析和可調(diào)參數(shù)如下所示：

（1）調(diào)節(jié)過氧量；

（2）調(diào)節(jié)風(fēng)門擋板；

（3）調(diào)整給粉機(jī)轉(zhuǎn)速；

（4）調(diào)整燃燒器擺角；

(5) 爐膛與風(fēng)箱壓差；

(6) 調(diào)節(jié)控制爐膛出口煙溫(過程參數(shù))；

（7）有關(guān)的運(yùn)行參數(shù)等（具體試驗(yàn)內(nèi)容需要根據(jù)鍋爐設(shè)備的實(shí)際情況制定）。

3.3.項(xiàng)目實(shí)施程序

項(xiàng)目開始前由工作組成員對(duì)鍋爐運(yùn)行參數(shù)和現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)研和分析，根據(jù)調(diào)研分析結(jié)果制定具體優(yōu)化試驗(yàn)設(shè)計(jì)和調(diào)試方案，確定優(yōu)化目標(biāo)、優(yōu)化范圍和邊界參數(shù)；根據(jù)所擬定的方案安排試驗(yàn)設(shè)計(jì)、確定性能優(yōu)化基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集清單；工作組成員根據(jù)試驗(yàn)設(shè)計(jì),通過DCS系統(tǒng)和相關(guān)儀器儀表采集不同負(fù)荷工況下的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；待基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集工作完成后，利用統(tǒng)計(jì)回歸分析對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和篩選，篩選后得到的高質(zhì)量試驗(yàn)數(shù)據(jù)用于指導(dǎo)軟件工程師進(jìn)行人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練，最終確定鍋爐系統(tǒng)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，并將飛灰含碳量測(cè)量數(shù)據(jù)和NOx在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)作為反饋信號(hào)引入鍋爐性能優(yōu)化系統(tǒng)中，作為在線優(yōu)化依據(jù)。優(yōu)化運(yùn)行結(jié)果經(jīng)過預(yù)測(cè)和驗(yàn)證,開環(huán)優(yōu)化指導(dǎo)模式下,向鍋爐運(yùn)行人員實(shí)時(shí)發(fā)布優(yōu)化運(yùn)行提示，并給專業(yè)技術(shù)人員提供鍋爐運(yùn)行優(yōu)化指導(dǎo)文件和優(yōu)化運(yùn)行曲線（不同負(fù)荷工況條件）；閉環(huán)優(yōu)化控制模式下,優(yōu)化指令通過DCS直接輸出優(yōu)化運(yùn)行指令。本文3.4節(jié)為實(shí)際優(yōu)化過程案例,總過程大體分6個(gè)階段。

現(xiàn)場試驗(yàn)和調(diào)試結(jié)束后，技術(shù)人員提供系統(tǒng)操作技術(shù)培訓(xùn),指導(dǎo)鍋爐專業(yè)技術(shù)人員全面掌握優(yōu)化系統(tǒng)的使用和維護(hù)。

鍋爐性能優(yōu)化實(shí)施程序如附圖3所示。

四.經(jīng)濟(jì)效益分析

4.0優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo):

在機(jī)組安全運(yùn)行的基礎(chǔ)上，提高鍋爐機(jī)組運(yùn)行效率0.5-1%根據(jù)現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)和綜合分析,鍋爐性能優(yōu)化系統(tǒng)投入使用后,預(yù)期可以達(dá)到降低供電煤耗2g/kwh左右;降低氮氧化物排放量100mg/m3.

4.1 降低供電煤耗（以300MW機(jī)組為例）

鍋爐性能優(yōu)化系統(tǒng)在不增加灰中含碳量的前提下，確保鍋爐熱效率目標(biāo)的基礎(chǔ)上供電煤耗至少可以降低2g/kwh左右（根據(jù)目前已經(jīng)取得的優(yōu)化業(yè)績，較好的情況可以降低8－12克/Kwh），鍋爐年節(jié)約煤耗(按2g/kwh計(jì)算):

(2×10-6)t/kwh×300MW×6000h×700元/t=252萬

按目前平均煤價(jià)700元/噸計(jì)算，通過鍋爐性能優(yōu)化節(jié)煤年直接經(jīng)濟(jì)效益至少在252萬元人民幣以上。

4.2降低NOx排放

2003年2月28日由國家發(fā)展改革委員會(huì)、財(cái)政部、國家環(huán)境保護(hù)總局、國家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會(huì)根據(jù)國務(wù)院令字第369號(hào)《排污費(fèi)征收使用管理?xiàng)l例》，制定頒布了《排污費(fèi)征收標(biāo)準(zhǔn)管理辦法》規(guī)定從2004年7月1日起，NOx排放按實(shí)際排放污染當(dāng)量收費(fèi)，每污染當(dāng)量NOx收費(fèi)0.6元（每污染當(dāng)量為0.95千克）。

參照1004噸蒸發(fā)量鍋爐參數(shù)測(cè)算：總排煙量1.3×106m3/h；按照年運(yùn)行6000小時(shí)，以降低100mg/m3 估算(實(shí)際優(yōu)化值需根據(jù)現(xiàn)場情況確定)。

則年NOx排放節(jié)約費(fèi)用為：

1.3×106m3/h×100×10-6kg/m3×6000h×0.6元/0.95kg= 44.46萬元

直接經(jīng)濟(jì)效益合計(jì):

年總節(jié)約費(fèi)用為252萬元 44.46萬元=296.36萬元 以上

4.3 間接經(jīng)濟(jì)效益分析

增加關(guān)鍵點(diǎn)運(yùn)行參數(shù)控制，實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)爐膛出口煙溫，預(yù)防和控制鍋爐結(jié)焦問題;控制過熱器與再熱器的管壁溫度，降低過熱器和再熱器的等效強(qiáng)制停機(jī)率, 延長鍋爐部件使用壽命，有效的降低鍋爐維修費(fèi)用和可用率，間接經(jīng)濟(jì)效益非常可觀。

綜上所述，通過鍋爐性能優(yōu)化系統(tǒng)的投入，除提高鍋爐運(yùn)行技術(shù)管理水平外，每年還為電廠帶來296萬元以上的直接效益。該系統(tǒng)投入正常運(yùn)行后當(dāng)年應(yīng)可收回投資，具有較好的社會(huì)效益和企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

五.鍋爐性能優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)與構(gòu)成

5.0.軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

5.0.1總體原則

① 鍋爐性能優(yōu)化系統(tǒng)所采用的技術(shù)符合并遵守國際標(biāo)準(zhǔn)，互連系統(tǒng)應(yīng)遵守ISO（國際標(biāo)準(zhǔn)組織）的OSI（開放系統(tǒng)互連）標(biāo)準(zhǔn)，能滿足企業(yè)未來一定時(shí)期發(fā)展和升級(jí)要求。

② 先進(jìn)性 應(yīng)用軟件系統(tǒng)的先進(jìn)性充分進(jìn)行綜合考慮。不僅對(duì)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境進(jìn)行綜合分析評(píng)價(jià)，而且還對(duì)應(yīng)用軟件系統(tǒng)開發(fā)所用的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)及開發(fā)工具及所選擇的開發(fā)方法、開發(fā)策略、開發(fā)規(guī)范、軟件開發(fā)所貫穿的管理思想等諸方面做出詳細(xì)的介紹。

③ 開放性 軟件系統(tǒng)的開放性的主要目的是便于系統(tǒng)的擴(kuò)展和未來的信息管理系統(tǒng)整合.涉及到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用軟件等諸多領(lǐng)域。保證系統(tǒng)的開放性，主要體現(xiàn)在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、軟件文檔和數(shù)據(jù)庫的開放。在軟件開發(fā)過程中應(yīng)執(zhí)行一套行之有效的用以確保系統(tǒng)的一致性和完整性的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，并將有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范作為軟件系統(tǒng)補(bǔ)充說明文件提交用戶。

④ 實(shí)用性 所提供的應(yīng)用軟件產(chǎn)品以用戶鍋爐特性為基礎(chǔ)，專業(yè)人員和運(yùn)行人員使用系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)用程序做到界面友好，簡單、易學(xué)、易用,較短時(shí)間可以使用該系統(tǒng).應(yīng)用軟件系統(tǒng)模塊化,各模塊功能清晰明了，便于使用人員了解整個(gè)鍋爐運(yùn)行系統(tǒng)的優(yōu)化控制過程。

⑤ 易維護(hù)性 軟件維護(hù)的主要目標(biāo)是適用性維護(hù)和改善性維護(hù)。為了提高軟件的可維護(hù)性，應(yīng)為用戶提供軟件說明書;軟件系統(tǒng)維護(hù)手冊(cè)并做到:

（a）建立可維護(hù)性的開發(fā)環(huán)境。

（b）建立質(zhì)量保證體系。

（c）將重用性作為軟件開發(fā)的指導(dǎo)思想,設(shè)計(jì)易于重用的軟件部份。

（d）設(shè)計(jì)階段就要考慮到軟件的運(yùn)行和維護(hù)。

（e）適應(yīng)未來可能的變化，采用“模塊構(gòu)件”的組件方式進(jìn)行。

⑥ 安全性和可靠性

系統(tǒng)必須具有很高的可靠性和安全性，這是必須具備的一個(gè)重要的條件，在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的多層管理和安全體系控制下，對(duì)應(yīng)用軟件安全系統(tǒng)建立的方式，系統(tǒng)數(shù)據(jù)備份和容災(zāi)、容錯(cuò)等方面有完善的考慮。

5.0.2功能設(shè)計(jì)原則

① 鍋爐性能優(yōu)化控制系統(tǒng)能夠全面的提高鍋爐熱效率；穩(wěn)定過熱、再熱汽溫，減小與額定汽溫的偏差；降低污染物排放（如NOx）；降低廠用電率;提高鍋爐運(yùn)行的安全性、經(jīng)濟(jì)性和可靠性。不影響DCS系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。

② 鍋爐性能優(yōu)化控制系統(tǒng)可以開環(huán)指導(dǎo)和閉環(huán)控制手段實(shí)現(xiàn)鍋爐性能優(yōu)化，系統(tǒng)與DCS采取單向通訊方式（閉環(huán)為雙向通訊），即優(yōu)化控制系統(tǒng)從DCS獲取鍋爐運(yùn)行的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，不返回到DCS。

③ 鍋爐性能優(yōu)化控制系統(tǒng)的硬件安全、可靠、先進(jìn)。性能優(yōu)化控制系統(tǒng)具有魯棒性,能在一定范圍內(nèi)自適應(yīng)鍋爐輸入?yún)?shù)的變化,自學(xué)習(xí)并自動(dòng)控制相關(guān)的操作機(jī)構(gòu)，達(dá)到自動(dòng)優(yōu)化的目的。

④ 鍋爐性能優(yōu)化控制系統(tǒng)具有易于使用、易于維護(hù)，控制的輸入輸出和優(yōu)化控制目標(biāo)都可以自由設(shè)定。

⑤ 鍋爐性能優(yōu)化控制系統(tǒng)具有完善的保護(hù)功能，使其具有高度的可靠性，系統(tǒng)發(fā)生任何故障都不影響DCS的正常工作，從而影響鍋爐安全運(yùn)行。

⑥鍋爐性能優(yōu)化控制系統(tǒng)裝有網(wǎng)絡(luò)防病毒軟件，采取有效措施，以防止各類計(jì)算機(jī)病毒的侵害、人為的破壞。

⑦鍋爐性能優(yōu)化控制系統(tǒng)能達(dá)到全部功能要求。

鍋爐性能優(yōu)化控制系統(tǒng)結(jié)合工藝系統(tǒng)和機(jī)組特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，是專用的性能優(yōu)化控制系統(tǒng)。優(yōu)化控制系統(tǒng)的平臺(tái)和模塊是通用的，但目前是一個(gè)半定值的軟件，實(shí)施過程中要針對(duì)鍋爐系統(tǒng)進(jìn)行具體的試驗(yàn)、組態(tài)和定制。

5.1 鍋爐性能優(yōu)化系統(tǒng)配置方案

（1）遠(yuǎn)紅外輻射式煙氣測(cè)溫儀

該測(cè)溫儀是引進(jìn)國外先進(jìn)的技術(shù)，對(duì)爐膛出口溫度進(jìn)行非接觸性、實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，是鍋爐性能優(yōu)化系統(tǒng)的一個(gè)關(guān)鍵中間控制參數(shù)。

爐膛出口點(diǎn)是對(duì)流區(qū)和輻射區(qū)的分界點(diǎn)，通常把這一特別控制點(diǎn)稱為FEGT（爐膛出口煙氣溫度）.爐膛出口煙溫對(duì)鍋爐運(yùn)行控制非常重要，通過對(duì)FEGT這一關(guān)鍵參數(shù)的控制，可幫助鍋爐運(yùn)行人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)運(yùn)行狀態(tài)的變化、及時(shí)反映優(yōu)化軟件對(duì)運(yùn)行狀態(tài)的調(diào)整效果.提供預(yù)防結(jié)焦和積灰控制、智能吹灰控制、過熱蒸汽控制和低NOX 燃燒等優(yōu)化調(diào)整的依據(jù)。

遠(yuǎn)紅外輻射式煙氣測(cè)溫儀是遠(yuǎn)距離非接觸式測(cè)量裝置，可安裝在任何觀察口、檢修口等爐壁開孔墻面外部。與堅(jiān)固的具有保護(hù)性冷卻套和具有空氣冷卻、吹掃、過濾器的連接管路相配合，適用于惡劣的測(cè)試環(huán)境。安裝使用簡便，輸出為4-20毫安標(biāo)準(zhǔn)信號(hào),可直接接入DCS系統(tǒng).系統(tǒng)的測(cè)量范圍為120～1650℃（或300～1200℃），完全可以滿足燃煤電廠鍋爐的一般要求。

● 遠(yuǎn)紅外測(cè)溫儀特點(diǎn)

遠(yuǎn)紅外輻射式煙氣測(cè)溫系統(tǒng)?？裳刂鵁煔獾牧鞒贪惭b多個(gè)測(cè)點(diǎn).實(shí)現(xiàn)鍋爐熱力交換系統(tǒng)的溫度參數(shù)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)鍋爐系統(tǒng)能量交換的均衡和協(xié)調(diào)控制。

（a）鍋爐啟動(dòng)過程控制：鍋爐啟動(dòng)過程中，必須對(duì)FEGT進(jìn)行監(jiān)測(cè)，控制過熱器壁溫不超過允許值。很多電廠采用帶有冷卻裝置的熱電偶類測(cè)量設(shè)備用以監(jiān)測(cè)FEGT，限制其在規(guī)定的溫度極限內(nèi)。但當(dāng)FEGT超過600℃時(shí)必須將其收回來，以免被燒毀，不能實(shí)現(xiàn)在線連續(xù)測(cè)量。遠(yuǎn)紅外煙氣測(cè)溫儀是遠(yuǎn)距離非接觸式測(cè)量裝置，可以取代傳統(tǒng)的伸縮式爐內(nèi)測(cè)溫探頭。并進(jìn)行鍋爐啟動(dòng)階段和運(yùn)行全過程的FEGT監(jiān)測(cè)，且體積小、造價(jià)低，使用方便、維護(hù)簡單。

（b）鍋爐性能優(yōu)化分析系統(tǒng)配套：遠(yuǎn)紅外輻射式煙氣測(cè)溫儀，用于鍋爐性能優(yōu)化分析系統(tǒng)關(guān)鍵參數(shù)監(jiān)測(cè)。鍋爐性能優(yōu)化需求分析、數(shù)據(jù)采集、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模、試驗(yàn)設(shè)計(jì)、試驗(yàn)驗(yàn)證、運(yùn)行訓(xùn)練及操作指導(dǎo)等全過程中，把FEGT實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)作為過程參數(shù)，配合配風(fēng)、配煤、燃燒器擺角角度、減溫水控制等燃燒參數(shù)，實(shí)現(xiàn)鍋爐性能的多目標(biāo)優(yōu)化。

（c）結(jié)焦與積灰控制：熔融的煤灰在蒸汽攜帶下撞擊在水冷壁或管壁上，冷卻凝固形成結(jié)焦?？刂艶ETG低于煤灰的熔融、軟化溫度，可使干燥的煤灰不能粘附在換熱管上，能明顯的改善對(duì)流通道內(nèi)的積灰問題；對(duì)流煙道的積灰減少，過熱器和引風(fēng)機(jī)的能耗將會(huì)降低，從而提高熱負(fù)荷，防止吹灰器的腐蝕。

（d）智能吹灰控制：保證煙氣的正常流動(dòng)和換熱器正常工作，吹灰是清除煤灰的有效手段。運(yùn)行人員可根據(jù)FEGT值進(jìn)行包括吹灰時(shí)間、吹灰順序設(shè)置的吹灰器投停自動(dòng)控制，也可用于提醒運(yùn)行人員進(jìn)行手動(dòng)吹灰操作。利用時(shí)間、溫度歷史曲線的記錄，對(duì)吹灰器的運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行控制。在吹掃時(shí)監(jiān)測(cè)鍋爐的溫度變化，用以改善爐管的傳熱性能，并防止吹灰不足造成結(jié)焦的情況發(fā)生。監(jiān)測(cè)鍋爐煙氣溫度并與蒸汽的出口溫度相比較，由此來確定吹灰器的最佳運(yùn)行時(shí)機(jī)。

（e）低NOX燃燒控制：缺氧燃燒被廣泛應(yīng)用于低NOX燃燒中，爐膛區(qū)域的嚴(yán)重缺氧，形成還原性氣氛，加劇了向火側(cè)水冷壁管的腐蝕。燃料的燃燒焰炬加長或二次燃燒，使FEGT升高，造成過熱器和再熱器換熱管的超溫過熱，運(yùn)行人員的職責(zé)主要是維持FEGT在設(shè)計(jì)值限度內(nèi)，盡量忽略其它因素的影響。必要時(shí)，需要采取折衷方案或多目標(biāo)優(yōu)化控制系統(tǒng)。

（f）高溫報(bào)警：監(jiān)測(cè)鍋爐最佳運(yùn)行條件下的煙氣最高允許溫度，用以防止水冷壁管，再熱器與過熱器的超溫和由此造成的爆管。

（g）爐膛一次風(fēng)監(jiān)測(cè)：監(jiān)測(cè)爐膛中具有分割墻的鍋爐中各個(gè)分割區(qū)內(nèi)的煙氣溫度，并保持溫度的均勻分布。

煙氣側(cè)參數(shù)控制的意義

維持鍋爐的合理運(yùn)行需要正確的煙氣側(cè)參數(shù)的控制，F(xiàn)EGT這個(gè)特別點(diǎn)對(duì)于鍋爐的安全穩(wěn)定運(yùn)行有重大意義，該系統(tǒng)提供了廣泛的煙氣溫度測(cè)量范圍，F(xiàn)EGT的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，為鍋爐系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行提供過程控制關(guān)鍵參數(shù)和優(yōu)化調(diào)整的依據(jù)。見3.4.6項(xiàng)目實(shí)施結(jié)果-爐膛出口煙溫控制對(duì)鍋爐性能的影響.

(2)系統(tǒng)服務(wù)器和操作員站

用于采集并保存基礎(chǔ)試驗(yàn)數(shù)據(jù)、建立優(yōu)化分析平臺(tái)、對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練、對(duì)優(yōu)化結(jié)果和預(yù)測(cè)結(jié)果的發(fā)布。

(3)硬件配置系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

鍋爐性能優(yōu)化系統(tǒng)硬件網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如圖4：

i. 服務(wù)器-戴爾或研華服務(wù)器 (配置從略)

ii. 操作員站-戴爾PC機(jī) (配置從略)

iii. 硬件接口-PLC可編程控制器或與用戶DCS通訊適配的硬件

5.2 鍋爐性能優(yōu)化系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)接口

軟件系統(tǒng)主要由下列模塊組成:

1、數(shù)據(jù)處理模塊：該模塊實(shí)現(xiàn)機(jī)組實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)的處理和分析功能。

2、數(shù)據(jù)通訊模塊：該模塊實(shí)現(xiàn)與DCS及系統(tǒng)主機(jī)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)單向通訊功能。

3、鍋爐燃燒模型建模平臺(tái)（應(yīng)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)）：該模塊可以構(gòu)建基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的，針對(duì)鍋爐綜合性能的優(yōu)化運(yùn)行模型。

4、數(shù)據(jù)校驗(yàn)?zāi)K：該模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)流程中各個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)檢查功能。

5、離線預(yù)測(cè)模塊：該模塊實(shí)現(xiàn)優(yōu)化曲線的預(yù)測(cè)功能。

6、圖形用戶界面：該模塊實(shí)現(xiàn)用戶圖形界面的組建功能。

鍋爐性能優(yōu)化系統(tǒng)從電廠現(xiàn)有的DCS數(shù)據(jù)庫中提取所需運(yùn)行參數(shù),通過人工智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立優(yōu)化模型指導(dǎo)鍋爐運(yùn)行，達(dá)到鍋爐性能優(yōu)化的目的。

鍋爐性能優(yōu)化系統(tǒng)在線開環(huán)指導(dǎo)或閉環(huán)控制優(yōu)化運(yùn)行,需要與DCS或SIS系統(tǒng)接口,進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和發(fā)布優(yōu)化運(yùn)行提示和控制指令，具體接口方案與熱控技術(shù)人員或DCS廠家確認(rèn),需要根據(jù)DCS廠商的接口規(guī)定和用戶單位專業(yè)技術(shù)人員的要求,全面規(guī)劃后提供。

鍋爐性能優(yōu)化系統(tǒng)包括系統(tǒng)軟件和優(yōu)化軟件兩大部分;系統(tǒng)軟件為正版操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫;優(yōu)化軟件內(nèi)有數(shù)據(jù)處理和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化兩個(gè)模塊。其軟件結(jié)構(gòu)（如下圖5）。

鍋爐性能優(yōu)化系統(tǒng)與電廠現(xiàn)有的DCS數(shù)據(jù)庫交換數(shù)據(jù),只需要根據(jù)具體DCS系統(tǒng)的通訊方式和I/O接口規(guī)定，以DCS-數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)－鍋爐性能優(yōu)化系統(tǒng)方式建立通信。開環(huán)系統(tǒng),只需從DCS系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)，優(yōu)化結(jié)果不進(jìn)入DCS系統(tǒng),比較簡單；閉環(huán)控制系統(tǒng),需要通過PLC可編程控制器硬件系統(tǒng)隔離或軟件接口程序方式與DCS數(shù)據(jù)庫或者其他數(shù)據(jù)庫（PI或者M(jìn)IS）交換數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)上已給予充分考慮,對(duì)電廠現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫不會(huì)造成任何安全上的問題,發(fā)布的優(yōu)化控制指令與DCS控制邏輯不會(huì)發(fā)生沖突。

以上方案簡述了鍋爐性能優(yōu)化系統(tǒng)的硬件、軟件和系統(tǒng)構(gòu)成和優(yōu)化過程.系統(tǒng)組態(tài)和具體設(shè)計(jì)方案,需要根據(jù)DCS廠商的接口規(guī)定和用戶單位專業(yè)技術(shù)人員的要求,全面規(guī)劃后提供。

天津鷹麟節(jié)能科技發(fā)展有限公司

技術(shù)部：王帥 劉澤源

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鍋爐性能優(yōu)化系統(tǒng)基于先進(jìn)的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和專家系統(tǒng)，增加了鍋爐運(yùn)行關(guān)鍵中間參數(shù)-爐膛出口煙溫（FEGT）在線監(jiān)測(cè)，通過試驗(yàn)設(shè)計(jì)和專家系統(tǒng)創(chuàng)造數(shù)據(jù)，為鍋爐系統(tǒng)創(chuàng)造邊界參數(shù)并挖掘系統(tǒng)冗余空間。根據(jù)用戶需求進(jìn)行發(fā)電設(shè)備全面優(yōu)化，同一臺(tái)鍋爐可以根據(jù)不同的側(cè)重點(diǎn)，制定出提高鍋爐效率、降低供電煤耗、穩(wěn)定過熱、再熱汽溫，減小與額定汽溫的偏差；預(yù)防或治理結(jié)焦結(jié)渣以及降低污染物(氮氧化物等)排放，提高鍋爐運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性等多種可操作性的多目標(biāo)優(yōu)化方案和指導(dǎo)。

公司專業(yè)技術(shù)人員前期對(duì)國內(nèi)河北、山東、山西、貴州、江西、河南、廣西、云南、寧夏等地的火電廠進(jìn)行了設(shè)備運(yùn)行狀況和存在問題專項(xiàng)調(diào)研,并現(xiàn)場采集了大量運(yùn)行數(shù)據(jù)和相關(guān)資料。調(diào)研情況表明，目前國內(nèi)火電廠鍋爐不同程度的存在下列問題:

1. 鍋爐熱效率和供電煤耗方面的問題；

2. 煤質(zhì)變化造成燃燒不穩(wěn)定,滅火問題；3. 鍋爐結(jié)焦結(jié)渣問題；

4. 受熱面表面腐蝕低溫、高溫和刷蝕磨損問題（水冷壁、過熱器、省煤器）；

5. 氮氧化物排放超標(biāo)問題；

6. 飛灰可燃物和大渣可燃物量偏高問題；

7. 過氧量偏高；

8. 過熱器、再熱器超溫問題；

9. 吹灰程序、次數(shù)和合理性問題；

10.省煤器等設(shè)備的磨損問題；

11.維修費(fèi)用和生產(chǎn)成本偏高

以上問題不同程度的影響設(shè)備運(yùn)行的安全性、經(jīng)濟(jì)性和可靠性指標(biāo)。因此,當(dāng)前火電廠需要解決的問題是鍋爐整體性能的優(yōu)化,而不僅僅是燃燒優(yōu)化或耗差分析.我們的技術(shù)專家在現(xiàn)場實(shí)地考察和采集運(yùn)行和維修相關(guān)數(shù)據(jù)后，與電廠專業(yè)技術(shù)人員系統(tǒng)的全面的分析設(shè)備問題的關(guān)鍵,全面了解用戶的需求,為用戶提供量化各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的鍋爐性能優(yōu)化技術(shù)方案。在技術(shù)方案中將針對(duì)上述問題提出解決辦法和并預(yù)測(cè)可能的優(yōu)化空間。

根據(jù)市場情況調(diào)研和現(xiàn)場得到的數(shù)據(jù)，目前國內(nèi)外從事燃燒優(yōu)化和鍋爐改造的知名廠家所做的各種類型優(yōu)化和改造,供電煤耗優(yōu)化效果平均為2克左右，最多達(dá)到原鍋爐設(shè)計(jì)水準(zhǔn)。鍋爐性能優(yōu)化系統(tǒng)采用的創(chuàng)新理念，充分挖掘系統(tǒng)冗余空間，優(yōu)化效果可以突破設(shè)計(jì)限制。應(yīng)用鍋爐性能優(yōu)化軟件的某用戶,在降低排煙熱損失和降低過熱器壁溫的情況下，同時(shí)降低了飛灰可燃物、鍋爐輔機(jī)廠用電，優(yōu)化結(jié)果超乎一般常規(guī)的想象。

鍋爐性能優(yōu)化軟件的應(yīng)用不但給用戶帶來直接的經(jīng)濟(jì)效益,而且引進(jìn)了新的系統(tǒng)理念和分析技術(shù).幫助我們突破傳統(tǒng)的運(yùn)行模式，規(guī)范操作，全面提升運(yùn)行管理水平的目的和更好的經(jīng)濟(jì)效益。

在進(jìn)行初步設(shè)計(jì)以后，須對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。對(duì)系統(tǒng)優(yōu)化能夠顯著提升設(shè)備利用效率、系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性及環(huán)境效益。優(yōu)化變量通常包括原動(dòng)機(jī)的類型、容量，系統(tǒng)的運(yùn)行策略等。

通常從運(yùn)行現(xiàn)場采集得到的數(shù)據(jù)一般更準(zhǔn)確、真實(shí)，基于這些數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化也更為可靠，但獲得實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)需要花費(fèi)大量的時(shí)間并需要高昂的運(yùn)行費(fèi)用作為支撐，并且只能對(duì)具體的某個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行研究。使用瞬態(tài)仿真方法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，效率高，費(fèi)用低，系統(tǒng)運(yùn)行條件(包括原動(dòng)機(jī)類型、容量、當(dāng)?shù)貧夂虻?更改簡便，因此大部分現(xiàn)有研究均采用計(jì)算機(jī)仿真對(duì)多能系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。常用的優(yōu)化算法有混合整數(shù)線性規(guī)劃法、混合整數(shù)非線性規(guī)劃法、隨機(jī)優(yōu)化法、遺傳算法等。2100433B

能量系統(tǒng)優(yōu)化是一個(gè)操作，指以能量系統(tǒng)為對(duì)象，以科學(xué)用能理論為指導(dǎo)，通過一定的策略和方法來處理能量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、控制及運(yùn)行（管理）等問題，使獲得的結(jié)果最佳或最優(yōu)的過程。

能量系統(tǒng)優(yōu)化通常包括優(yōu)化設(shè)計(jì)、

優(yōu)化控制及優(yōu)化運(yùn)行（管理）三個(gè)層面。2100433B