電站鍋爐低氮燃燒優(yōu)化控制基礎(chǔ)研究

我國(guó)以煤炭為主的資源稟賦，以及消納間歇性可再生能源的需要，決定了燃煤發(fā)電在中長(zhǎng)期內(nèi)仍將保持主力電源地位。燃燒優(yōu)化控制無(wú)需進(jìn)行設(shè)備改造，僅通過(guò)對(duì)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，達(dá)到提高鍋爐效率，同時(shí)減少NOx等污染物排放的目的，是現(xiàn)役機(jī)組最直接的節(jié)能減排手段。 項(xiàng)目圍繞燃燒過(guò)程建模、閉環(huán)動(dòng)態(tài)燃燒優(yōu)化問(wèn)題的構(gòu)建和求解、爐膛溫度場(chǎng)測(cè)量等關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題開展了研究工作，建立了包含爐內(nèi)一維煙氣溫度模型，以及一維NOx模型的、完整的燃燒系統(tǒng)灰箱模型，為燃燒優(yōu)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證打下了良好基礎(chǔ)；提出了具有自學(xué)習(xí)功能的低氮燃燒多目標(biāo)經(jīng)濟(jì)預(yù)測(cè)控制方法，克服了原有燃燒優(yōu)化方法僅能實(shí)現(xiàn)開環(huán)控制和穩(wěn)態(tài)優(yōu)化，無(wú)法適應(yīng)負(fù)荷和煤質(zhì)變化的缺陷；開發(fā)了基于電動(dòng)聲源信號(hào)的爐膛溫度測(cè)量系統(tǒng)，并改進(jìn)了聲波飛渡時(shí)間計(jì)算方法和溫度場(chǎng)重建算法，為爐膛溫度場(chǎng)監(jiān)測(cè)提供了新的手段。 項(xiàng)目部分成果已經(jīng)在某1000MW超超臨界鍋爐獲得了成功應(yīng)用，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 2100433B

燃燒優(yōu)化是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)役火電機(jī)組節(jié)能減排的重要手段。當(dāng)前電站鍋爐普遍采用了低氮燃燒和SNCR/SCR聯(lián)合脫硝技術(shù)，因此對(duì)燃燒系統(tǒng)的運(yùn)行和調(diào)整提出了更高要求。項(xiàng)目緊密結(jié)合實(shí)際脫硝方案和工藝要求，綜合考慮系統(tǒng)整體的安全性、經(jīng)濟(jì)性和NOx排放，提出基于多目標(biāo)預(yù)測(cè)控制的低氮燃燒優(yōu)化控制方法，把經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)和動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)統(tǒng)一在同一框架下進(jìn)行滾動(dòng)優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)低氮燃燒系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)優(yōu)化控制。 項(xiàng)目首先利用灰箱建模方法建立低氮燃燒系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型；接著研究多目標(biāo)經(jīng)濟(jì)性動(dòng)態(tài)優(yōu)化控制問(wèn)題的構(gòu)建、求解和擾動(dòng)補(bǔ)償?shù)葐?wèn)題；最后為滿足SNCR爐內(nèi)反應(yīng)溫度限值的要求研究基于聲波信號(hào)的爐膛溫度測(cè)量方法。

模糊優(yōu)化控制簡(jiǎn)介

優(yōu)化控制是指在給定的約束條件下，尋求一個(gè)控制系統(tǒng)，使給定的被控系統(tǒng)性能指標(biāo)取得最大或最小值的控制。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，目前智能控制已開始廣泛應(yīng)用。這種控制將人類的智能，例如把適應(yīng)、學(xué)習(xí)、探索等能力引入控制系統(tǒng)，使其具有識(shí)別、決策等功能，從而使自動(dòng)控制和優(yōu)化控制達(dá)到了更高級(jí)的階段。

模糊優(yōu)化控制條件

一般說(shuō)，進(jìn)行優(yōu)化控制必須要具備三個(gè)條件：

1、要給出系統(tǒng)的性能指標(biāo)。

2、要給出約束條件。

3、要尋找優(yōu)化控制的機(jī)制和方法。

由于在實(shí)際中情況是復(fù)雜多變的，進(jìn)行優(yōu)化控制不可能達(dá)到十全十美，因此優(yōu)化控制只能是相對(duì)的或滿意的控制，而難以做到最優(yōu)控制。

3.1發(fā)電鍋爐制造廠及其他單位在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)發(fā)電鍋爐時(shí)，應(yīng)配置高效的低氮燃燒技術(shù)和裝置，以減少氮氧化物的產(chǎn)生和排放。

3.2新建、改建、擴(kuò)建的燃煤電廠，應(yīng)選用裝配有高效低氮燃燒技術(shù)和裝置的發(fā)電鍋爐。

3.3在役燃煤機(jī)組氮氧化物排放濃度不達(dá)標(biāo)或不滿足總量控制要求的電廠，應(yīng)進(jìn)行低氮燃燒技術(shù)改造。

本書以燃煤火電機(jī)組鍋爐為對(duì)象，對(duì)鍋爐低氮燃燒技術(shù)進(jìn)行了理論與實(shí)踐方面的介紹。首先對(duì)煤質(zhì)以及鍋爐運(yùn)行工況對(duì)氮氧化物生成機(jī)理在理論方面進(jìn)行了總結(jié)。在理解了氮氧化物生成機(jī)理的基礎(chǔ)上，對(duì)目前流行的低氮燃燒技術(shù)進(jìn)行了總結(jié)；并對(duì)低氮燃燒技術(shù)在不同爐型上的應(yīng)用進(jìn)行了比較。對(duì)不同類型和容量的電站鍋爐低氮改造實(shí)例進(jìn)行了詳細(xì)分析，并提出了方案設(shè)計(jì)方法和低氮燃燒改造后的鍋爐優(yōu)化運(yùn)行技術(shù)。zui后對(duì)低氮燃燒技術(shù)相關(guān)的設(shè)備的改造進(jìn)行了總結(jié)。