李闖

摘? 要：現(xiàn)階段，隨著先進信息技術(shù)的不斷發(fā)展與應(yīng)用，社會發(fā)展離不開對電力能源的應(yīng)用。該文主要分析了智能發(fā)電的電站燃煤鍋爐在線運行優(yōu)化的技術(shù)路線與主要技術(shù)創(chuàng)新，從爐內(nèi)三維溫度在線監(jiān)測、燃燒負荷在線監(jiān)測以及快速克服燃料熱值擾動的控制技術(shù)等3個方面進行了研究，旨在進一步提高智能發(fā)展技術(shù)研究與開發(fā)水平，提高智能技術(shù)在燃煤鍋爐發(fā)電中的應(yīng)用，有效提高其工作效率，降低煤耗以及排放量，以適應(yīng)未來煤電發(fā)展需求。

關(guān)鍵詞：智能發(fā)電;運行優(yōu)化;燃燒監(jiān)測

中圖分類號：TK227? ? ? ? ? 文獻標(biāo)志碼：A

0 引言

現(xiàn)代先進信息技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)為人們的生產(chǎn)生活帶來革命性的變化，大數(shù)據(jù)、云計算等技術(shù)在各個領(lǐng)域的應(yīng)用，促進了社會生產(chǎn)力的大幅度提升。與此同時，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，人工智能進入人們的視線。在電力發(fā)電領(lǐng)域，通過與現(xiàn)代信息技術(shù)的深度融合，涌現(xiàn)出一系列智能電廠、數(shù)字電廠等新概念、新技術(shù)，明確了電力發(fā)電行業(yè)未來發(fā)展離不開對信息技術(shù)的應(yīng)用。智能發(fā)電是將現(xiàn)代人工智能技術(shù)融入電力發(fā)電中，促進發(fā)電行業(yè)發(fā)展，已經(jīng)成為發(fā)電行業(yè)未來發(fā)展的一大趨勢。深入研究智能發(fā)電的電站燃煤鍋爐的在線運行優(yōu)化方法，是未來智能技術(shù)在發(fā)電行業(yè)中的應(yīng)用的重要內(nèi)容，為智能發(fā)電的發(fā)展奠定了重要的基礎(chǔ)。

1 燃煤電站智能發(fā)電技術(shù)研發(fā)的重要性

在燃煤電站鍋爐燃燒發(fā)電過程中，鍋爐燃燒后會產(chǎn)生高溫氣體，伴隨劇烈的反應(yīng)產(chǎn)生巨大的氣流，而實現(xiàn)發(fā)電。實現(xiàn)燃煤鍋爐在線運行的智能化，達到智能發(fā)電的目的，離不開對燃煤鍋爐爐內(nèi)燃燒監(jiān)測以及對智能化運行技術(shù)的應(yīng)用。鍋爐燃燒發(fā)電過程中，需要輸入、輸出極多且復(fù)雜的物理、化學(xué)反應(yīng)，因此在實際運行過程中會受到較多因素的影響，其整體呈現(xiàn)出較強的非線性以及耦合性較強的特點，一般的機理模型很難將其全面詳細地描述出來。因此，在進行燃煤鍋爐燃燒發(fā)電技術(shù)優(yōu)化時，技術(shù)研發(fā)的重要方向就是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及各種優(yōu)化模型技術(shù)的研發(fā)。

在傳統(tǒng)的“風(fēng)煤比”、“水煤比”燃煤發(fā)電中，需要嚴格控制風(fēng)量、水量與煤量，因此，煤量的變化就要求風(fēng)量、水量進行相應(yīng)的變化。但是，由于燃煤品質(zhì)而造成的波動較為頻繁，導(dǎo)致燃煤量也需要進行頻繁的變動，因而對風(fēng)量、水量的控制造成了極大的影響。同時，由于鍋爐及機組在運行過程中產(chǎn)生的大量的數(shù)據(jù)不能進行充分的挖掘和利用，從而導(dǎo)致在進行燃燒優(yōu)化過程中，通常都是由相關(guān)運行工作人員憑借專業(yè)的經(jīng)驗進行數(shù)據(jù)的收集整理，其所形成的數(shù)據(jù)信息難以找到真正的燃燒優(yōu)化規(guī)律，因此普適性非常低。當(dāng)前燃煤發(fā)電鍋爐控制模式主要是以相關(guān)參數(shù)的偏差為標(biāo)準(zhǔn)，從而進行反饋調(diào)節(jié)。具體來說，對燃料、送風(fēng)及引風(fēng)量、給水量等參數(shù)的控制主要是以蒸汽壓力、負荷輸出、煙氣含氧量、爐膛負壓以及水位或者過熱度的偏差來進行相應(yīng)的調(diào)節(jié)控制。因此一旦出現(xiàn)需要快速改變負荷的情況，則沒有了等待判別輸出偏差的時間，達不到靈活控制的需求。

基于此，將人工智能技術(shù)應(yīng)用于燃煤發(fā)電，通過近似于人類智能的人工智能進行鍋爐燃燒的監(jiān)測及優(yōu)化，提高鍋爐燃燒各項參數(shù)的控制水平，對加快智能發(fā)電技術(shù)發(fā)展，提高燃煤發(fā)電效率，降低煤耗與排放量具有重要意義。

2 面向智能發(fā)電的電站燃煤鍋爐在線運行優(yōu)化技術(shù)路線

2.1 優(yōu)化爐內(nèi)三維溫度場在線監(jiān)測技術(shù)

通過對鍋爐爐內(nèi)三維溫度場的在線監(jiān)測技術(shù)優(yōu)化，從而實現(xiàn)滿足在線工業(yè)監(jiān)測和診斷的要求。利用人工智能技術(shù)優(yōu)化爐內(nèi)三維溫度場在線監(jiān)測技術(shù)，主要是利用火焰輻射圖像處理技術(shù)，通過火焰圖像，將圖像內(nèi)攜帶的爐內(nèi)高溫輻射能量分布及傳遞信息充分地挖掘出來，從而進行爐內(nèi)燃燒溫度場的在線監(jiān)測，并進一步優(yōu)化爐內(nèi)燃燒的控制。在具體人工智能技術(shù)的應(yīng)用過程中，可以采用高方向分辨率輻射強度分析的散射或者反射能量份額分步法，從而將熱輻射源的空間分布、燃燒介質(zhì)溫度與爐內(nèi)燃燒輻射成像的信息更好地關(guān)聯(lián)起來。同時，運用修正的吉洪諾夫（Tikhonov），重建爐內(nèi)三維溫度場，從而保證在實際監(jiān)測過程中不受大測量噪聲的影響，保持良好的監(jiān)測效果，在高溫輻射成像信息中，一次將爐內(nèi)的三維溫度場的分布重建起來。

爐內(nèi)三維溫度場在線監(jiān)測是爐內(nèi)三維燃燒監(jiān)測的一部分，人工智能技術(shù)實現(xiàn)對其在線監(jiān)測的優(yōu)化，為之后研究其在燃燒溫度、煤粉（煤焦）濃度等爐內(nèi)的三維分布在線監(jiān)測技術(shù)的優(yōu)化奠定了良好的基礎(chǔ)。同時，優(yōu)化爐內(nèi)三維燃燒監(jiān)測技術(shù)，對爐內(nèi)煤質(zhì)燃燒的速度、燃盡速率等方面變化的實時評價以及在線問題診斷、問題修正，整理鍋爐燃燒在線優(yōu)化控制規(guī)律等提供了技術(shù)支持，從而進一步提高鍋爐智能發(fā)電技術(shù)的研發(fā)水平。

2.2 優(yōu)化燃燒負荷檢測以及快速克服燃料熱值擾動控制技術(shù)

在燃煤鍋爐燃燒發(fā)電過程中，對爐內(nèi)燃燒能量的直接檢測手段一直以來都存在較為嚴重的缺陷，因而導(dǎo)致了鍋爐和機組監(jiān)控、運行性能難以得到有效的完善。利用人工智能技術(shù)實現(xiàn)智能發(fā)電，主要是通過火焰輻射圖像處理技術(shù)，準(zhǔn)確的收集爐內(nèi)輻射能信號，從而實現(xiàn)全過程的實時跟蹤監(jiān)控，對其中能夠準(zhǔn)確將負荷變化的圖像反映出來的信號進行篩選，進而保證實時提供的燃燒負荷信號能夠與發(fā)電功率具有相同的取值范圍。同時，智能發(fā)電系統(tǒng)還可以將探頭結(jié)焦與機組運行特性的變化的情況進行實時跟蹤與自動校對，從而使輻射能信號的準(zhǔn)確性大幅度提升。通過有效地監(jiān)控爐內(nèi)的輻射能信號，其燃燒放熱量水平就能夠得到有效的控制，并且機組負荷需求的變化也能夠?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)確、實時跟蹤，最終實現(xiàn)鍋爐汽輪機熱力系統(tǒng)參數(shù)的穩(wěn)定性，提升機組負荷控制水平。

2.3 優(yōu)化鍋爐燃燒前饋解耦控制技術(shù)

智能發(fā)電技術(shù)在燃煤鍋爐燃燒發(fā)電中的應(yīng)用，需要以當(dāng)前燃燒控制的基本方法為基礎(chǔ)，進行有效的技術(shù)創(chuàng)新。不同煤種燃燒產(chǎn)生的熱量也是不相同的，如果想要實現(xiàn)相同的熱量，就需要依靠燃燒理論來進行調(diào)整，改變某一反應(yīng)條件，再對鍋爐總送風(fēng)量進行控制，主要的依據(jù)為負荷的變化，如果負荷相同，則總的送風(fēng)量控制中可以將燃料變化的影響忽視。智能發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用，通過優(yōu)化系統(tǒng)，使系統(tǒng)實現(xiàn)自動發(fā)電控制生成的負荷指令與送風(fēng)機入口的實時氣溫的直接接收和讀取，通過分析負荷質(zhì)量和送風(fēng)機口風(fēng)溫的變化規(guī)律，進而得到相應(yīng)的控制值，將其輸出至DSC，作為控制修正信號，實時參與運行參數(shù)的計算機閉環(huán)控制，實現(xiàn)對機組優(yōu)化運行控制。同時，風(fēng)煤水的控制規(guī)律在機組運行不斷更新的過程中，也可以實現(xiàn)根據(jù)負荷與氣溫的變化控制規(guī)律找到其相應(yīng)的控制規(guī)律，并且可以在機組運行過程中，不斷地優(yōu)化控制規(guī)律。相較于傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)鍋爐運行參數(shù)需要依靠偏差反饋信號來說，鍋爐燃燒的前饋解耦的精確性、時效性得到了極大的提升，從而使鍋爐控制的靈活性也大幅度提升。

3 結(jié)論

人工智能技術(shù)在燃煤發(fā)電中的應(yīng)用，極大地優(yōu)化了鍋爐燃燒發(fā)電過程中在線運行的效率，提高了燃煤發(fā)電的控制水平，從而及時發(fā)現(xiàn)燃煤發(fā)電過程中的問題，提高燃煤發(fā)電效率，表明智能發(fā)電在未來發(fā)電行業(yè)中應(yīng)用的重要價值，為其進一步發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

參考文獻

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