本發(fā)明涉及鍋爐控制，具體為一種多煤種燃燒狀態(tài)下智能吹灰控制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、鍋爐作為工業(yè)生產(chǎn)中的重要設(shè)備，其高效、穩(wěn)定的運(yùn)行對(duì)能源利用和生產(chǎn)成本具有重要影響。在鍋爐運(yùn)行過程中，受熱面由于燃燒產(chǎn)生的灰塵和未燃盡顆粒物的積累，會(huì)形成灰污層，導(dǎo)致傳熱效率降低，燃燒效率下降，進(jìn)而影響鍋爐的整體性能和經(jīng)濟(jì)性。為了維持受熱面的清潔狀態(tài)，傳統(tǒng)的吹灰方法被廣泛應(yīng)用。

2、現(xiàn)有的吹灰控制方法主要包括定時(shí)吹灰和基于固定閾值的自動(dòng)吹灰兩種。定時(shí)吹灰方法根據(jù)預(yù)定的時(shí)間間隔進(jìn)行吹灰操作，缺乏對(duì)實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)響應(yīng)，可能導(dǎo)致不必要的能源消耗和設(shè)備磨損。基于固定閾值的自動(dòng)吹灰方法通過設(shè)定特定的性能指標(biāo)閾值(如溫度、壓力等)來觸發(fā)吹灰操作，但在多煤種燃燒條件下，由于不同煤種的燃燒特性和灰分含量差異，固定閾值往往無法適應(yīng)復(fù)雜多變的運(yùn)行狀態(tài)，導(dǎo)致吹灰操作的時(shí)機(jī)和頻率不夠精準(zhǔn)，影響鍋爐的運(yùn)行效率和設(shè)備壽命。

3、此外，現(xiàn)有的吹灰控制方法多依賴于單一的傳感器數(shù)據(jù)或簡(jiǎn)單的算法，缺乏對(duì)多個(gè)運(yùn)行參數(shù)的綜合分析和智能決策能力，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)鍋爐運(yùn)行狀態(tài)的全面評(píng)估和優(yōu)化控制。這在多煤種燃燒條件下尤為明顯，不同煤種的燃燒行為和灰分特性對(duì)鍋爐受熱面的影響復(fù)雜多樣，傳統(tǒng)方法難以有效應(yīng)對(duì)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于上述存在的問題，提出了本發(fā)明。

2、因此，本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：傳統(tǒng)的定時(shí)吹灰方法無法根據(jù)鍋爐運(yùn)行的實(shí)時(shí)狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整，容易導(dǎo)致不必要的吹灰操作，增加能源消耗和設(shè)備磨損。同時(shí)，基于固定閾值的吹灰方法在多煤種燃燒條件下表現(xiàn)不佳，無法適應(yīng)不同煤種帶來的運(yùn)行參數(shù)波動(dòng)。

3、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種多煤種燃燒狀態(tài)下智能吹灰控制方法，包括：

4、建立鍋爐控制系統(tǒng)的數(shù)字模型，配置輸入輸出測(cè)點(diǎn)位置；通過傳感器采集鍋爐各受熱面的進(jìn)出口煙氣和工質(zhì)參數(shù)；基于實(shí)時(shí)參數(shù)，計(jì)算鍋爐的運(yùn)行性能指標(biāo)；根據(jù)所述運(yùn)行性能指標(biāo)，監(jiān)測(cè)灰污狀態(tài)，計(jì)算各受熱面的清潔因子、傳熱系數(shù)及總傳熱量；基于所述灰污狀態(tài)的監(jiān)測(cè)結(jié)果，利用智能算法確定最佳吹灰時(shí)機(jī)和吹灰周期，并自動(dòng)控制各受熱面的吹灰操作。

5、作為本發(fā)明所述的多煤種燃燒狀態(tài)下智能吹灰控制方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述建立鍋爐控制系統(tǒng)的數(shù)字模型包括創(chuàng)建鍋爐控制系統(tǒng)的仿真環(huán)境；根據(jù)鍋爐的設(shè)計(jì)參數(shù)輸入各子系統(tǒng)的物理特性；所述子系統(tǒng)包括爐膛控制系統(tǒng)、對(duì)流受熱面控制系統(tǒng)、空預(yù)器控制系統(tǒng)和排煙控制系統(tǒng)；將各子系統(tǒng)的模型通過信號(hào)線連接，形成整體鍋爐控制系統(tǒng)的數(shù)字孿生模型；在數(shù)字模型中配置輸入輸出測(cè)點(diǎn)位置，包括爐膛入口和出口的溫度傳感器、壓力傳感器，受熱面各級(jí)入口和出口的流量傳感器，空預(yù)器入口和出口的溫度傳感器，以及排煙出口的流量傳感器。

6、作為本發(fā)明所述的多煤種燃燒狀態(tài)下智能吹灰控制方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述計(jì)算鍋爐的運(yùn)行性能指標(biāo)包括基于燃料流量和燃料熱值，計(jì)算鍋爐整體熱效率，為輸入燃料能量與輸出蒸汽能量的比值；基于爐膛出口溫度傳感器的數(shù)據(jù)，計(jì)算爐膛出口煙氣的平均溫度；基于受熱面各級(jí)出口溫度傳感器的數(shù)據(jù)，計(jì)算受熱面出口煙氣的平均溫度；基于燃料流量傳感器的數(shù)據(jù)，計(jì)算燃料消耗率，反映單位時(shí)間內(nèi)的燃料使用情況；基于水流量傳感器的數(shù)據(jù)，計(jì)算水流消耗率，反映單位時(shí)間內(nèi)的水使用情況；基于爐膛入口溫度和壓力傳感器的數(shù)據(jù)，計(jì)算鍋爐的熱輸入?yún)?shù)；基于空預(yù)器入口和出口溫度的數(shù)據(jù)，計(jì)算空氣預(yù)熱效率；基于排煙出口流量和溫度的數(shù)據(jù)，計(jì)算排煙系統(tǒng)的熱損失。

7、作為本發(fā)明所述的多煤種燃燒狀態(tài)下智能吹灰控制方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述清潔因子表示為，

8、

9、其中，cfj表示第j個(gè)受熱面的清潔因子，ηth表示鍋爐整體熱效率，ηap表示空氣預(yù)熱效率，lmuc表示機(jī)械未完全燃燒損失，qex表示排煙系統(tǒng)的熱損失，qin表示熱輸入，th,out,j表示第j個(gè)受熱面的出口煙氣溫度，th,out,avg表示受熱面出口煙氣平均溫度。

10、作為本發(fā)明所述的多煤種燃燒狀態(tài)下智能吹灰控制方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述傳熱系數(shù)表示為，

11、

12、其中，htcj表示第j個(gè)受熱面的傳熱系數(shù)，aj表示第j個(gè)受熱面的傳熱面積。

13、作為本發(fā)明所述的多煤種燃燒狀態(tài)下智能吹灰控制方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述總傳熱量表示為，

14、qtotal,j＝htcj×aj×(th,out,j-tf,out,j)

15、其中，qtotal,j表示第j個(gè)受熱面的總傳熱量。

16、作為本發(fā)明所述的多煤種燃燒狀態(tài)下智能吹灰控制方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述確定最佳吹灰時(shí)機(jī)和吹灰周期包括將各受熱面的清潔因子、傳熱系數(shù)及總傳熱量作為輸入?yún)?shù)，輸入至模糊邏輯控制器；在模糊邏輯控制器中，為每個(gè)輸入?yún)?shù)定義三個(gè)隸屬度函數(shù)，分別對(duì)應(yīng)低、中、高等級(jí)；在模糊邏輯控制器中，建立模糊規(guī)則庫(kù)；對(duì)輸入?yún)?shù)通過模糊推理方法進(jìn)行模糊推理，依據(jù)模糊規(guī)則庫(kù)生成模糊控制輸出；將模糊控制輸出通過重心法進(jìn)行去模糊化處理，轉(zhuǎn)換為具體的吹灰強(qiáng)度和吹灰頻率的控制指令；根據(jù)去模糊化處理得到的吹灰強(qiáng)度和吹灰頻率的控制指令，自動(dòng)調(diào)整各受熱面的吹灰裝置。

17、本發(fā)明的另外一個(gè)目的是提供一種多煤種燃燒狀態(tài)下智能吹灰控制系統(tǒng)，其能通過構(gòu)建多煤種燃燒狀態(tài)下智能吹灰控制系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有吹灰控制方法中的實(shí)時(shí)性不足、適應(yīng)性差和智能決策能力不足的問題。

18、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種多煤種燃燒狀態(tài)下智能吹灰控制系統(tǒng)，包括：模型構(gòu)建模塊，用于建立鍋爐控制系統(tǒng)的數(shù)字模型，配置輸入輸出測(cè)點(diǎn)位置；數(shù)據(jù)采集模塊，用于通過傳感器采集鍋爐各受熱面的進(jìn)出口煙氣和工質(zhì)參數(shù)；指標(biāo)分析模塊，用于基于實(shí)時(shí)參數(shù)，計(jì)算鍋爐的運(yùn)行性能指標(biāo)；灰污判斷模塊，用于根據(jù)所述運(yùn)行性能指標(biāo)，監(jiān)測(cè)灰污狀態(tài)，計(jì)算各受熱面的清潔因子、傳熱系數(shù)及總傳熱量；吹灰控制模塊，用于基于所述灰污狀態(tài)的監(jiān)測(cè)結(jié)果，利用智能算法確定最佳吹灰時(shí)機(jī)和吹灰周期，并自動(dòng)控制各受熱面的吹灰操作。

19、一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括存儲(chǔ)器和處理器，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)如上所述多煤種燃燒狀態(tài)下智能吹灰控制方法的步驟。

20、一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如上所述多煤種燃燒狀態(tài)下智能吹灰控制方法的步驟。

21、本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明提供的多煤種燃燒狀態(tài)下智能吹灰控制方法通過監(jiān)控鍋爐受熱面灰污狀態(tài)，并基于清潔因子和傳熱系數(shù)等多維度指標(biāo)，智能調(diào)整吹灰強(qiáng)度和頻率，避免了傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)性或定時(shí)控制的低效和浪費(fèi)。通過優(yōu)化吹灰策略，本發(fā)明提高了鍋爐的傳熱效率，降低了能源消耗和設(shè)備磨損，延長(zhǎng)了設(shè)備使用壽命。此外，方法能夠自適應(yīng)不同煤種燃燒特性，確保鍋爐在復(fù)雜工況下的穩(wěn)定運(yùn)行，顯著提升了鍋爐整體的經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性能。

技術(shù)特征：

1.一種多煤種燃燒狀態(tài)下智能吹灰控制方法，其特征在于，包括：

2.如權(quán)利要求1所述的多煤種燃燒狀態(tài)下智能吹灰控制方法，其特征在于：所述建立鍋爐控制系統(tǒng)的數(shù)字模型包括創(chuàng)建鍋爐控制系統(tǒng)的仿真環(huán)境；

3.如權(quán)利要求2所述的多煤種燃燒狀態(tài)下智能吹灰控制方法，其特征在于：所述計(jì)算鍋爐的運(yùn)行性能指標(biāo)包括基于燃料流量和燃料熱值，計(jì)算鍋爐整體熱效率，為輸入燃料能量與輸出蒸汽能量的比值；

4.如權(quán)利要求3所述的多煤種燃燒狀態(tài)下智能吹灰控制方法，其特征在于：所述清潔因子表示為，

5.如權(quán)利要求4所述的多煤種燃燒狀態(tài)下智能吹灰控制方法，其特征在于：所述傳熱系數(shù)表示為，

6.如權(quán)利要求5所述的多煤種燃燒狀態(tài)下智能吹灰控制方法，其特征在于：所述總傳熱量表示為，

7.如權(quán)利要求6所述的多煤種燃燒狀態(tài)下智能吹灰控制方法，其特征在于：所述確定最佳吹灰時(shí)機(jī)和吹灰周期包括將各受熱面的清潔因子、傳熱系數(shù)及總傳熱量作為輸入?yún)?shù)，輸入至模糊邏輯控制器；

8.一種采用如權(quán)利要求1～7任一所述的多煤種燃燒狀態(tài)下智能吹灰控制方法的系統(tǒng)，其特征在于，包括：

9.一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括存儲(chǔ)器和處理器，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的多煤種燃燒狀態(tài)下智能吹灰控制方法的步驟。

10.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的多煤種燃燒狀態(tài)下智能吹灰控制方法的步驟。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種多煤種燃燒狀態(tài)下智能吹灰控制方法及系統(tǒng)，涉及鍋爐控制技術(shù)領(lǐng)域，包括：建立鍋爐控制系統(tǒng)的數(shù)字模型，配置輸入輸出測(cè)點(diǎn)位置；通過傳感器采集鍋爐各受熱面的進(jìn)出口煙氣和工質(zhì)參數(shù)；基于實(shí)時(shí)參數(shù)，計(jì)算鍋爐的運(yùn)行性能指標(biāo)；根據(jù)所述運(yùn)行性能指標(biāo)，監(jiān)測(cè)灰污狀態(tài)，計(jì)算各受熱面的清潔因子、傳熱系數(shù)及總傳熱量；基于所述灰污狀態(tài)的監(jiān)測(cè)結(jié)果，利用智能算法確定最佳吹灰時(shí)機(jī)和吹灰周期，并自動(dòng)控制各受熱面的吹灰操作。本發(fā)明提供的多煤種燃燒狀態(tài)下智能吹灰控制方法實(shí)現(xiàn)了鍋爐運(yùn)行效率的提升、能源消耗的降低和設(shè)備使用壽命的延長(zhǎng)，同時(shí)增強(qiáng)了系統(tǒng)對(duì)多煤種燃燒狀態(tài)的適應(yīng)性和穩(wěn)定性，顯著優(yōu)化了鍋爐的整體性能和經(jīng)濟(jì)效益。

技術(shù)研發(fā)人員：施梁,林岳文,唐麟,劉顯軍,王運(yùn)平,牛振華
受保護(hù)的技術(shù)使用者：國(guó)能粵電臺(tái)山發(fā)電有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15