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煤电机组智能燃烧实时控制关键技术

目录

TOC\o1-3\h\u17474煤电机组智能燃烧实时控制关键技术 1

21689一、项目概述 3

13973（一）企业简介 3

6317（三）项目建设情况 4

22291二、应用场景及建设方案 5

15044（一）场景描述 5

3123（二）技术架构 5

22223（三）建设方案 7

23792三、项目效果 8

28830（一）项目效益 8

31635（二）鉴定评价（如有） 9

8230（三）推广前景 10

23495四、下一步计划 10

一、项目概述

（一）企业简介

XXX电力试验研究院坚持“以服务为基础，以研发为动力”的发展思路，承担集团公司京津唐地区发电企业的技术监督、技术服务工作，致力于向集团各公司发电字长提供完整严密的技术保障。华北院重点研发方向以“新型电力系统建设”为中心，涵盖煤电机组清洁高效技术、数字化和智慧化能源、综合能源系统高效运行、储能技术、新型电力系统主动支撑、先进低碳技术等领域，开展技术研发、技术攻关、光剑设备研制和工程实施。

（二）项目背景

近年来国内燃煤发电企业面临着生产经营困境，一方面，燃煤电厂节能降耗压力巨大，而大气排放标准日益严苛；另一方面，随着能源电力体制改革深入推进，电网调度灵活调峰要求越来越高。因此，作为电站节能减排的重点和难点，燃煤机组锅炉整体的控制优化和性能提升更为重要和迫切。但目前锅炉性能严重偏离优化值，主要有以下瓶颈亟待突破：一是炉膛内的燃烧复杂多变，无法实时监测炉膛的温度场分布、火焰中心位置、受热面结渣和超温等燃烧状态，锅炉的优化控制缺乏精准依据；二是目前锅炉燃烧优化严重依赖人工经验，难以实现自动控制，且传统控制技术无法解决锅炉燃烧多变量耦合、惯性滞后大等问题；三是当前人工智能技术成为解决传统工业领域难题的有力工具，然而现有DCS系统难以支持海量数据分析和智能运算，无法实现人工智能技术在电力行业的工程应用。

项目针对燃煤机组锅炉炉内缺乏有效监测手段、燃烧难以实现多目标实时优化、智能算法受制于现有DCS无法大规模应用等技术难题开展研究，提出了数据驱动与专家知识深度融合的燃烧实时闭环控制技术路线，研发了包括燃烧状态智能感知、燃烧优化智能控制、智能控制平台的锅炉智能燃烧实时闭环控制技术，并成功完成工程应用，实现了显著提高锅炉效率，同时降低NOx生成量。

（三）项目建设情况

煤电机组智能燃烧实时控制系统已经于2014年9月1日-2016年12月31日在内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司7号机组，2019-2021年在广东大唐国际潮州发电有限公司3号机组和天津大唐国际盘山发电有限责任公司4号机组成功投运，炉型涉及600MW亚临界对冲锅炉，1000MW超超临界双切圆锅炉和600MW亚临界四角切圆供热机组，应用范围广泛。投资额按锅炉容量及功能扩展不同约为500万～1000万，承建单位为中国大唐集团科学技术研究总院有限公司华北电力试验研究院，系统投运后依据煤电机组设备性能及运行人员能力水平等不同，预期在氮氧化物不超标的情况下可提高锅炉效率0.3%～0.5%，同时解放人工并带来减少脱硝系统压力及尿素购买、制备、储存等一系列成本。

二、应用场景及建设方案

（一）场景描述

1、创建了以炉膛红外测温阵列和壁温测点等多数据源为基础、以梯度定位算法为核心的锅炉燃烧状态智能感知方法，实时构建了炉膛三维动态温度场，较为准确地反映了燃烧状态，突破了无法实时准确获取炉膛三维温度场和炉内火焰中心的技术瓶颈。

2、开发了基于燃烧状态智能感知的火焰中心监控系统，实时诊断火焰中心位置防止受热面结渣和燃烧偏差，并动态参与燃烧控制，实现了受热面结渣预警和燃烧偏差的即时消除，改善了锅炉燃烧效果。

3、创建了基于数据挖掘的高温部件状态诊断和劣化分析机制，开发了受热面超温预警系统，提高了锅炉运行的可靠性和安全性，为防止锅炉四管泄露提供了技术支撑。

（二）技术架构

大型电站煤粉锅炉是电站节能减排的重点和难点，其燃烧过程复杂，是一个多变量、多目标的强耦合系统。锅炉燃烧状态好坏、变量目标协调、控制水平高低是决定锅炉总体性能提升的关键。然而，传统技术难以对燃烧状态实时监测，无法对多变量、多目标、强耦合、大迟延的锅炉进行有效控制，依赖人工经验为主的控制方式成为制约锅炉效率提高的瓶颈，而人工智能技术快速发展为解决这些问题提供了新途径，但现有DCS性能无法满足智能控制大规模运算。项目提出了数据驱动与专家知识深度融合的燃烧实时闭环控制技术路线，研发了包括燃烧状态智能感知、燃烧控制智能优化、模块化智能扩展平台在内的锅炉整体协调实时智能控制技术并完成了工程应用。具体建设内容和功能如下：

1）锅炉运行模式的动态识别方法，