本發(fā)明屬于工業(yè)鍋爐燃燒優(yōu)化
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體地說(shuō)，是涉及一種鍋爐風(fēng)煤比優(yōu)化方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：在動(dòng)力行業(yè)中，鍋爐效率對(duì)其經(jīng)濟(jì)效益影響重大，過(guò)熱蒸汽鍋爐運(yùn)行中，風(fēng)煤比的選擇直接影響鍋爐運(yùn)行工況，風(fēng)煤比過(guò)大，容易造成空氣過(guò)量，浪費(fèi)熱量，燃燒效率低，風(fēng)煤比過(guò)低，容易造成燃燒不充分，鍋爐效率降低。為了使燃燒鍋爐達(dá)到最高效率，必須控制給煤量和送風(fēng)量，及時(shí)調(diào)整兩者之間的比例。現(xiàn)有的優(yōu)化技術(shù)參數(shù)采集單一，鍋爐效率計(jì)算步驟繁瑣，所需參數(shù)測(cè)點(diǎn)獲取難度較大，且不能跟隨機(jī)組負(fù)荷的變化及時(shí)調(diào)整風(fēng)煤比來(lái)達(dá)到鍋爐燃燒效率最優(yōu)的效果。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N鍋爐風(fēng)煤比優(yōu)化方法和系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)及時(shí)調(diào)整風(fēng)煤比例，達(dá)到鍋爐燃燒效率最優(yōu)的技術(shù)效果。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本申請(qǐng)采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：提出一種鍋爐風(fēng)煤比優(yōu)化方法，包括：獲取測(cè)點(diǎn)歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)；基于所述歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，訓(xùn)練得到鍋爐有效熱效率與給煤量、送風(fēng)量和主蒸汽流量之間的訓(xùn)練關(guān)系模型；基于所述訓(xùn)練關(guān)系模型，在設(shè)定約束條件下獲得在鍋爐有效熱效率最大時(shí)對(duì)應(yīng)的給煤量和送風(fēng)量的最優(yōu)比例。進(jìn)一步的，所述測(cè)點(diǎn)包括給煤量、送風(fēng)量、主蒸汽流量和鍋爐有效熱效率；所述基于所述歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，訓(xùn)練得到鍋爐有效熱效率與給煤量、送風(fēng)量和主蒸汽流量之間的訓(xùn)練關(guān)系模型，具體為：以所述給煤量的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)、所述送風(fēng)量的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)和所述主蒸汽流量之間的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)為訓(xùn)練輸入，以鍋爐有效熱效率的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)為訓(xùn)練輸出，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練得到所述訓(xùn)練關(guān)系模型。進(jìn)一步的，所述測(cè)點(diǎn)還包括主蒸汽壓力、主蒸汽溫度和給水溫度；則鍋爐有效熱效率的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)的獲取方法包括：基于所述主蒸汽壓力的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)和所述主蒸汽溫度的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，采用最小二乘回歸方法得到飽和蒸汽焓值；基于所述給水溫度的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，采用最小二乘回歸方法得到鍋爐給水焓值；基于得到所述鍋爐有效熱效率的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)；其中，L為所述主蒸汽流量，H為所述飽和蒸汽焓值，GH為所述鍋爐給水焓值，M為所述給煤量，Q為煤炭收到基低位發(fā)熱量。進(jìn)一步的，所述設(shè)定約束條件包括不等式約束條件和等式約束條件；所述不等式約束條件為給煤量和送風(fēng)量的上下限值，其中，所述給煤量和送風(fēng)量的上限值為所述給煤量和所述送風(fēng)量的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)的最大值，所述給煤量和所述送風(fēng)量的下限值為所述給煤量和所述送風(fēng)量的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)的最小值；所述等式約束條件為所述主蒸汽流量的實(shí)時(shí)值。進(jìn)一步的，在獲取測(cè)點(diǎn)歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)之后，所述方法還包括：將所述測(cè)點(diǎn)歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)的單位換算為設(shè)定單位。提出一種鍋爐風(fēng)煤比優(yōu)化系統(tǒng)，包括多個(gè)測(cè)點(diǎn)、歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)獲取模塊、訓(xùn)練模塊和優(yōu)化模塊；所述歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取所述多個(gè)測(cè)點(diǎn)的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)；所述訓(xùn)練模塊，用于基于所述歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，訓(xùn)練得到鍋爐有效熱效率與給煤量、送風(fēng)量和主蒸汽流量之間的訓(xùn)練關(guān)系模型；所述優(yōu)化模塊，用于基于所述訓(xùn)練關(guān)系模型，在設(shè)定約束條件下獲得在鍋爐有效熱效率最大時(shí)對(duì)應(yīng)的給煤量和送風(fēng)量的最優(yōu)比例。進(jìn)一步的，所述測(cè)點(diǎn)包括給煤量、送風(fēng)量、主蒸汽流量和鍋爐有效熱效率；所述訓(xùn)練模塊具體用于：以所述給煤量的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)、所述送風(fēng)量的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)和所述主蒸汽流量之間的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)為訓(xùn)練輸入，以鍋爐有效熱效率的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)為訓(xùn)練輸出，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練得到所述訓(xùn)練關(guān)系模型。進(jìn)一步的，所述測(cè)點(diǎn)還包括主蒸汽壓力、主蒸汽溫度和給水溫度；所述系統(tǒng)還包括鍋爐有效熱效率歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)獲取模塊，用于：基于所述主蒸汽壓力的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)和所述主蒸汽溫度的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，采用最小二乘回歸方法得到飽和蒸汽焓值；基于所述給水溫度的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，采用最小二乘回歸方法得到鍋爐給水焓值；基于得到所述鍋爐有效熱效率的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)；其中，L為所述主蒸汽流量，H為所述飽和蒸汽焓值，GH為所述鍋爐給水焓值，M為所述給煤量，Q為煤炭收到基低位發(fā)熱量。進(jìn)一步的，所述優(yōu)化模塊包括約束條件設(shè)定單元，用于設(shè)定不等式約束條件和等式約束條件；所述不等式約束條件為給煤量和送風(fēng)量的上下限值，其中，所述給煤量和送風(fēng)量的上限值為所述給煤量和所述送風(fēng)量的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)的最大值，所述給煤量和所述送風(fēng)量的下限值為所述給煤量和所述送風(fēng)量的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)的最小值；所述等式約束條件為所述主蒸汽流量的實(shí)時(shí)值。進(jìn)一步的，所述系統(tǒng)還包括單位換算模塊，用于在所述歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)獲取模塊獲取測(cè)點(diǎn)歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)之后，將所述測(cè)點(diǎn)歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)的單位換算為設(shè)定單位。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請(qǐng)的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：本申請(qǐng)?zhí)岢龅腻仩t風(fēng)煤比優(yōu)化方法和系統(tǒng)中，獲取給煤量、送風(fēng)量、主蒸汽流量、主蒸汽壓力、主蒸汽溫度、給水溫度等容易獲取的測(cè)點(diǎn)的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，采用這些測(cè)點(diǎn)的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練得到鍋爐有效熱效率與給煤量、送風(fēng)量、主蒸汽流量之間的訓(xùn)練關(guān)系，采用該訓(xùn)練關(guān)系，以給煤量、送風(fēng)量和主蒸汽流量的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)作為自變量，以鍋爐有效熱效率為目標(biāo)函數(shù)，采用遺傳算法在設(shè)定的不等式約束條件和等式約束條件下進(jìn)行尋優(yōu)，得到鍋爐給定負(fù)荷下，鍋爐有效熱效率最大時(shí)的給煤量和送風(fēng)量的最優(yōu)比例；采用該最優(yōu)比例及時(shí)調(diào)節(jié)給煤量和送風(fēng)量，能夠使鍋爐運(yùn)行更穩(wěn)定更高效，實(shí)現(xiàn)鍋爐燃燒效率最優(yōu)的技術(shù)效果。結(jié)合附圖閱讀本申請(qǐng)實(shí)施方式的詳細(xì)描述后，本申請(qǐng)的其他特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚。附圖說(shuō)明圖1為本申請(qǐng)?zhí)岢龅腻仩t風(fēng)煤比優(yōu)化方法的流程圖；圖2為本申請(qǐng)?zhí)岢龅腻仩t風(fēng)煤比優(yōu)化系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖對(duì)本申請(qǐng)的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)地說(shuō)明。本申請(qǐng)?zhí)岢龅腻仩t風(fēng)煤比優(yōu)化方法，如圖1所示，包括如下步驟：步驟S11：獲取測(cè)點(diǎn)歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)。使用DCS系統(tǒng)（集散控制系統(tǒng)）采集測(cè)點(diǎn)的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，測(cè)點(diǎn)包括給煤量、送風(fēng)量、風(fēng)溫、給水溫度、給水量、主蒸汽流量、主蒸汽壓力和主蒸汽溫度等，這些測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)相比現(xiàn)有鍋爐參數(shù)更容易獲取。歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)可以根據(jù)實(shí)際需求設(shè)定獲取時(shí)間段，例如獲取當(dāng)前時(shí)間往前的前3天的運(yùn)行數(shù)據(jù)等，本申請(qǐng)實(shí)施例不予限制。在獲取到測(cè)點(diǎn)的運(yùn)行數(shù)據(jù)后，將這些數(shù)據(jù)的單位換算為設(shè)定單位，如下表一所示：表一測(cè)點(diǎn)設(shè)定單位給煤量噸/小時(shí)送風(fēng)量噸/小時(shí)風(fēng)溫?cái)z氏度給水溫度攝氏度給水量噸/小時(shí)主蒸汽流量噸/小時(shí)主蒸汽壓力兆帕主蒸汽溫度攝氏度接著，獲取熱水焓表和蒸汽焓表數(shù)據(jù)，為得到焓值與溫度壓力關(guān)系做數(shù)據(jù)準(zhǔn)備，避免之后每次計(jì)算都要查表的復(fù)雜過(guò)程。步驟S12：基于歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，訓(xùn)練得到鍋爐有效熱效率與給煤量、送風(fēng)量和主蒸汽流量之間的訓(xùn)練關(guān)系模型。具體的，以徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法訓(xùn)練得到鍋爐有效熱效率與給煤量、送風(fēng)量和主蒸汽流量之間的關(guān)系，訓(xùn)練精度控制在0.01：以給煤量的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)、送風(fēng)量的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)和主蒸汽流量之間的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)為訓(xùn)練輸入，以鍋爐有效熱效率的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)為訓(xùn)練輸出，采用徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練得到訓(xùn)練關(guān)系模型，該訓(xùn)練關(guān)系模型可以近似表達(dá)鍋爐有效熱效率與訓(xùn)練輸入數(shù)據(jù)之間的關(guān)系。鍋爐有效熱效率的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)按照以下方法獲?。夯谥髡羝麎毫Φ臍v史運(yùn)行數(shù)據(jù)和主蒸汽溫度的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，采用最小二乘回歸方法得到飽和蒸汽焓值，擬合飽和蒸汽焓值與主蒸汽壓力和主蒸汽溫度之間的關(guān)系，得到的關(guān)系式如下：，其中，H為飽和蒸汽焓值，單位KJ/Kg，P為主蒸汽壓力值，單位兆帕（MPa），T為主蒸汽溫度，單位攝氏度；然后，基于給水溫度的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，采用最小二乘回歸方法得到鍋爐給水焓值，得到如下關(guān)系式：，其中，GH為鍋爐給水焓值，單位KJ/Kg，T為給水溫度，單位攝氏度；最后，基于得到鍋爐有效熱效率的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)；其中，L為主蒸汽流量，H為飽和蒸汽焓值，GH為鍋爐給水焓值，M為給煤量，Q為煤炭收到基低位發(fā)熱量。步驟S13：基于訓(xùn)練關(guān)系模型，在設(shè)定約束條件下獲得在鍋爐有效熱效率最大時(shí)對(duì)應(yīng)的給煤量和送風(fēng)量的最優(yōu)比例。使用遺傳算法計(jì)算鍋爐給定負(fù)荷下，給煤量和送風(fēng)量的最優(yōu)比例。設(shè)定約束條件分為不等式約束條件和等式約束條件，不等式約束條件為給煤量和送風(fēng)量的上下限值，其中，給煤量和送風(fēng)量的上限值為給煤量和送風(fēng)量的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)的最大值，給煤量和送風(fēng)量的下限值為給煤量和送風(fēng)量的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)的最小值；等式約束條件為主蒸汽流量的實(shí)時(shí)值。具體的，例如，以最近3天的給煤量、送風(fēng)量的最大值（GUB、SUB）和最小值（GLB、SLB）分別作為不等式約束條件的上下限值，則有條件1、GLB≤給煤量≤GUB，條件2、SLB≤送風(fēng)量≤SUB，將主蒸汽流量，也即鍋爐負(fù)荷的實(shí)時(shí)值（EQ）作為等式約束條件，則有條件3、鍋爐給定負(fù)荷=EQ。將條件1、條件2和條件3作為設(shè)定約束條件，使用遺傳算法計(jì)算在設(shè)定的三個(gè)條件約束下，鍋爐效率最大時(shí)，對(duì)應(yīng)的給煤量和送風(fēng)量的值，即鍋爐給定負(fù)荷下，給煤量和送風(fēng)量的最優(yōu)組合值。將得到的鍋爐給定負(fù)荷下給煤量和送風(fēng)量的最優(yōu)比例或組合值反饋給鍋爐運(yùn)行人員，鍋爐運(yùn)行人員通過(guò)對(duì)比實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)和得到的最優(yōu)組合值，發(fā)現(xiàn)二者的偏差，操作設(shè)備調(diào)節(jié)給煤量和送風(fēng)量，使其接近計(jì)算得到的最優(yōu)組合值，從而能夠?qū)崿F(xiàn)鍋爐穩(wěn)定高效的運(yùn)行。上述本申請(qǐng)?zhí)岢龅腻仩t風(fēng)煤比優(yōu)化方法中，給煤量、送風(fēng)量、主蒸汽流量、主蒸汽壓力、主蒸汽溫度、給水溫度等測(cè)點(diǎn)屬于容易獲取到運(yùn)行數(shù)據(jù)的測(cè)點(diǎn)，采用這些測(cè)點(diǎn)的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練得到鍋爐有效熱效率與給煤量、送風(fēng)量、主蒸汽流量之間的訓(xùn)練關(guān)系，采用該訓(xùn)練關(guān)系，以給煤量、送風(fēng)量和主蒸汽流量的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)作為自變量，以鍋爐有效熱效率為目標(biāo)函數(shù)，采用遺傳算法在設(shè)定的不等式約束條件和等式約束條件下進(jìn)行尋優(yōu)，得到鍋爐給定負(fù)荷下，鍋爐有效熱效率最大時(shí)的給煤量和送風(fēng)量的最優(yōu)比例；采用該最優(yōu)比例及時(shí)調(diào)節(jié)給煤量和送風(fēng)量，能夠使鍋爐運(yùn)行更穩(wěn)定更高效，實(shí)現(xiàn)鍋爐燃燒效率最優(yōu)的技術(shù)效果。這其中，飽和蒸汽焓值和鍋爐給水焓值不用查表計(jì)算，直接使用了最小二乘回歸算法得到計(jì)算公式，方便易用，提高了優(yōu)化效率?；谏鲜鎏岢龅腻仩t風(fēng)煤比優(yōu)化方法，本申請(qǐng)還提出一種鍋爐風(fēng)煤比優(yōu)化系統(tǒng)，如圖2所示，包括多個(gè)測(cè)點(diǎn)、歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)獲取模塊21、訓(xùn)練模塊22和優(yōu)化模塊23；歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)獲取模塊21用于獲取多個(gè)測(cè)點(diǎn)的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)；訓(xùn)練模塊22用于基于歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，訓(xùn)練得到鍋爐有效熱效率與給煤量、送風(fēng)量和主蒸汽流量之間的訓(xùn)練關(guān)系模型；優(yōu)化模塊23用于基于訓(xùn)練關(guān)系模型，在設(shè)定約束條件下獲得在鍋爐有效熱效率最大時(shí)對(duì)應(yīng)的給煤量和送風(fēng)量的最優(yōu)比例。測(cè)點(diǎn)包括給煤量201、送風(fēng)量202、主蒸汽流量203、主蒸汽壓力204、主蒸汽溫度205、給水溫度206；訓(xùn)練模塊22具體用于：以給煤量201的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)、送風(fēng)量202的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)和主蒸汽流量203之間的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)為訓(xùn)練輸入，以鍋爐有效熱效率241的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)為訓(xùn)練輸出，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練得到訓(xùn)練關(guān)系模型。該系統(tǒng)還包括鍋爐有效熱效率歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)獲取模塊24，用于：基于主蒸汽壓力204的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)和主蒸汽溫度205的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，采用最小二乘回歸方法得到飽和蒸汽焓值；基于給水溫度206的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，采用最小二乘回歸方法得到鍋爐給水焓值；基于得到鍋爐有效熱效率241的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)；其中，L為主蒸汽流量，H為飽和蒸汽焓值，GH為鍋爐給水焓值，M為給煤量，Q為煤炭收到基低位發(fā)熱量。優(yōu)化模塊23包括約束條件設(shè)定單元231，用于設(shè)定不等式約束條件和等式約束條件；不等式約束條件為給煤量和送風(fēng)量的上下限值，其中，給煤量和送風(fēng)量的上限值為給煤量和送風(fēng)量的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)的最大值，給煤量和送風(fēng)量的下限值為給煤量和送風(fēng)量的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)的最小值；等式約束條件為主蒸汽流量的實(shí)時(shí)值。該系統(tǒng)還包括單位換算模塊25，用于在歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)獲取模塊21獲取測(cè)點(diǎn)歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)之后，將測(cè)點(diǎn)歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)的單位換算為設(shè)定單位。具體的鍋爐風(fēng)煤比優(yōu)化系統(tǒng)的工作方式已經(jīng)在上述的鍋爐風(fēng)煤比優(yōu)化方法中詳述，此處不予贅述。上述本申請(qǐng)?zhí)岢龅腻仩t風(fēng)煤比優(yōu)化方法和系統(tǒng)，采集易于獲取運(yùn)行數(shù)據(jù)的測(cè)點(diǎn)的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，基于歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法得到鍋爐有效熱效率與給煤量、送風(fēng)量和主蒸汽流量之間的關(guān)系，并在此關(guān)系上采用遺傳算法在設(shè)定約束條件下尋優(yōu)，得到鍋爐給定負(fù)荷下鍋爐有效熱效率最大時(shí)的給煤量和送風(fēng)量的最優(yōu)組合比例，根據(jù)得到的最優(yōu)組合比例及時(shí)調(diào)節(jié)鍋爐運(yùn)行的給煤量和送風(fēng)量，使得鍋爐運(yùn)行更穩(wěn)定更高效，實(shí)現(xiàn)鍋爐燃燒效率最優(yōu)的技術(shù)效果。應(yīng)該指出的是，上述說(shuō)明并非是對(duì)本發(fā)明的限制，本發(fā)明也并不僅限于上述舉例，本
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3