【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锅炉燃烧控制，具体涉及一种耦合炉膛三维温度场预测的锅炉燃烧优化方法及系统。
技术介绍
1、燃煤电站锅炉的炉内燃烧过程是电力生产过程的关键环节，燃料在炉内燃烧的三维温度场直接影响着锅炉的燃烧稳定性、效率、环保、安全性。特别是在电站锅炉灵活性改造的大背景下，炉膛时常要经历快速升降负荷和低负荷稳燃的过程。在这种情况下，炉内易出现火焰中心偏移、温度场不均匀的现象而导致部分区域超温和部分区域冷凝的状况，这很容易导致锅侧的超温爆管和疲劳损伤。极大的威胁到电厂的安全稳定高效运行。因此，亟待解决炉内温度场的监测问题。传统的炉内温度场监测是通过在炉内间隔布置温度测点，但是这种方法精度较低，对测点布置的数量有很高的要求，这样容易导致成本的增加。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种耦合炉膛三维温度场预测的锅炉燃烧优化方法及系统，本专利技术旨在实现炉内三维温度场的预测和指导燃烧优化调整，且通过一种低成本的方式，来提升锅炉运行的安全性、高效性、可靠性、灵活性。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
3、一种耦合炉膛三维温度场预测的锅炉燃烧优化方法，包括下述步骤：
4、s1,获取当前的锅炉运行状态数据；
5、s2,将当前的锅炉运行状态数据利用燃烧效率预测模型预测当前燃烧效率；
6、s3,基于当前的锅炉运行状态数据调整生成多种燃烧优化方案；
7、s4,针对每一种优化
8、s5,找到燃烧效率最高、且炉膛三维温度场温度指标达标的最优燃烧优化方案；
9、s6,若最优燃烧优化方案的燃烧效率超过当前燃烧效率，则按照最优燃烧优化方案来控制锅炉运行给煤、给水、送风的工艺参数以实现锅炉燃烧优化。
10、可选地，步骤s1中的锅炉运行状态数据包括工况、煤种性质、电网调度负荷、炉膛温度分布、送煤的工艺参数、给水的工艺参数和送风的工艺参数，所述工况包括常规工况、机组快速升降负荷和低负荷稳燃三种工况中的部分或全部，所述煤种性质包括煤的水分、灰分、挥发分、固定碳含量、硫含量和低位热值中的部分或全部，所述给煤的工艺参数包括燃烧调节器的给煤量，给水的工艺参数包括给水的水温和流量，送风的工艺参数包括送风调节器的送风量、引风调节器的引风量。
11、可选地，步骤s2中的燃烧效率预测模型为机器学习模型，步骤s2中将当前的锅炉运行状态数据利用燃烧效率预测模型预测当前燃烧效率之前，还包括构建燃烧效率预测模型，并采用锅炉运行状态数据、燃烧效率的历史数据来训练燃烧效率预测模型使其建立锅炉运行状态数据、燃烧效率之间的映射关系。
12、可选地，步骤s3中基于当前的锅炉运行状态数据调整生成多种燃烧优化方案是指基于当前的锅炉运行状态数据将其中的送煤的工艺参数、给水的工艺参数和送风的工艺参数进行随机调整以生成多种燃烧优化方案。
13、可选地，步骤s4中针对每一种优化锅炉运行状态数据利用燃烧效率预测模型预测燃烧效率、通过基于计算流体力学cfd模拟的炉膛三维温度场模型模拟生成炉膛三维温度场时，包括根据炉膛的几何结构建立三维模型，并设置三维模型气流分布、燃料分布以及燃烧化学反应，通过基于计算流体力学cfd模拟的炉膛三维温度场模型模拟生成炉膛三维温度场，并获得炉膛纵剖面的三维温度场温度分布图。
14、可选地，步骤s5中炉膛三维温度场温度指标达标包括判断炉膛纵剖面的三维温度场温度分布图中是否存在温度超过预设阈值的位置，如果存在温度超过预设阈值的位置则判定炉膛三维温度场温度指标不达标。
15、可选地，步骤s5中炉膛三维温度场温度指标达标包括判断炉膛纵剖面的三维温度场温度分布图中指定或者随机的多个测温点温度的温度均匀性统计指标，所述温度均匀性统计指标为多个测温点温度的方差或标准差，如果多个测温点温度的温度均匀性统计指标超过预设阈值则判定炉膛三维温度场温度指标不达标。
16、此外，本专利技术还提供一种耦合炉膛三维温度场预测的锅炉燃烧优化系统，包括相互连接的微处理器和存储器，所述微处理器被编程或配置以执行所述耦合炉膛三维温度场预测的锅炉燃烧优化方法。
17、此外，本专利技术还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有计算机程序或指令，该计算机程序或指令被编程或配置以通过处理器执行所述耦合炉膛三维温度场预测的锅炉燃烧优化方法。
18、此外，本专利技术还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序或指令，该计算机程序或指令被编程或配置以通过处理器执行所述耦合炉膛三维温度场预测的锅炉燃烧优化方法。
19、和现有技术相比，本专利技术主要具有下述优点：本专利技术包括获取当前的锅炉运行状态数据；利用燃烧效率预测模型预测当前燃烧效率；基于当前的锅炉运行状态数据调整生成多种燃烧优化方案；针对每一种优化锅炉运行状态数据利用燃烧效率预测模型预测燃烧效率、通过基于计算流体力学cfd模拟的炉膛三维温度场模型模拟生成炉膛三维温度场；找到最优燃烧优化方案；若最优燃烧优化方案的燃烧效率超过当前燃烧效率，则按照最优燃烧优化方案来控制锅炉运行给煤、给水、送风的工艺参数。本专利技术耦合了燃烧效率预测模型、计算流体力学cfd模拟的炉膛三维温度场模型模拟生成炉膛三维温度场来实现炉内三维温度场的预测和指导燃烧优化调整，能够通过一种低成本的方式提升锅炉运行的安全性、高效性、可靠性、灵活性。
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1.一种耦合炉膛三维温度场预测的锅炉燃烧优化方法，其特征在于，包括下述步骤：
2.根据权利要求1所述的耦合炉膛三维温度场预测的锅炉燃烧优化方法，其特征在于，步骤S1中的锅炉运行状态数据包括工况、煤种性质、电网调度负荷、炉膛温度分布、送煤的工艺参数、给水的工艺参数和送风的工艺参数，所述工况包括常规工况、机组快速升降负荷和低负荷稳燃三种工况中的部分或全部，所述煤种性质包括煤的水分、灰分、挥发分、固定碳含量、硫含量和低位热值中的部分或全部，所述给煤的工艺参数包括燃烧调节器的给煤量，给水的工艺参数包括给水的水温和流量，送风的工艺参数包括送风调节器的送风量、引风调节器的引风量。
3.根据权利要求1所述的耦合炉膛三维温度场预测的锅炉燃烧优化方法，其特征在于，步骤S2中的燃烧效率预测模型为机器学习模型，步骤S2中将当前的锅炉运行状态数据利用燃烧效率预测模型预测当前燃烧效率之前，还包括构建燃烧效率预测模型，并采用锅炉运行状态数据、燃烧效率的历史数据来训练燃烧效率预测模型使其建立锅炉运行状态数据、燃烧效率之间的映射关系。
4.根据权利要求1所述的耦合炉膛三维温度
5.根据权利要求1所述的耦合炉膛三维温度场预测的锅炉燃烧优化方法，其特征在于，步骤S4中针对每一种优化锅炉运行状态数据利用燃烧效率预测模型预测燃烧效率、通过基于计算流体力学CFD模拟的炉膛三维温度场模型模拟生成炉膛三维温度场时，包括根据炉膛的几何结构建立三维模型，并设置三维模型气流分布、燃料分布以及燃烧化学反应，通过基于计算流体力学CFD模拟的炉膛三维温度场模型模拟生成炉膛三维温度场，并获得炉膛纵剖面的三维温度场温度分布图。
6.根据权利要求5所述的耦合炉膛三维温度场预测的锅炉燃烧优化方法，其特征在于，步骤S5中炉膛三维温度场温度指标达标包括判断炉膛纵剖面的三维温度场温度分布图中是否存在温度超过预设阈值的位置，如果存在温度超过预设阈值的位置则判定炉膛三维温度场温度指标不达标。
7.根据权利要求5所述的耦合炉膛三维温度场预测的锅炉燃烧优化方法，其特征在于，步骤S5中炉膛三维温度场温度指标达标包括判断炉膛纵剖面的三维温度场温度分布图中指定或者随机的多个测温点温度的温度均匀性统计指标，所述温度均匀性统计指标为多个测温点温度的方差或标准差，如果多个测温点温度的温度均匀性统计指标超过预设阈值则判定炉膛三维温度场温度指标不达标。
8.一种耦合炉膛三维温度场预测的锅炉燃烧优化系统，包括相互连接的微处理器和存储器，其特征在于，所述微处理器被编程或配置以执行权利要求1～7中任意一项所述耦合炉膛三维温度场预测的锅炉燃烧优化方法。
9.一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有计算机程序或指令，其特征在于，该计算机程序或指令被编程或配置以通过处理器执行权利要求1～7中任意一项所述耦合炉膛三维温度场预测的锅炉燃烧优化方法。
10.一种计算机程序产品，包括计算机程序或指令，其特征在于，该计算机程序或指令被编程或配置以通过处理器执行权利要求1～7中任意一项所述耦合炉膛三维温度场预测的锅炉燃烧优化方法。
...【技术特征摘要】
1.一种耦合炉膛三维温度场预测的锅炉燃烧优化方法，其特征在于，包括下述步骤：
2.根据权利要求1所述的耦合炉膛三维温度场预测的锅炉燃烧优化方法，其特征在于，步骤s1中的锅炉运行状态数据包括工况、煤种性质、电网调度负荷、炉膛温度分布、送煤的工艺参数、给水的工艺参数和送风的工艺参数，所述工况包括常规工况、机组快速升降负荷和低负荷稳燃三种工况中的部分或全部，所述煤种性质包括煤的水分、灰分、挥发分、固定碳含量、硫含量和低位热值中的部分或全部，所述给煤的工艺参数包括燃烧调节器的给煤量，给水的工艺参数包括给水的水温和流量，送风的工艺参数包括送风调节器的送风量、引风调节器的引风量。
3.根据权利要求1所述的耦合炉膛三维温度场预测的锅炉燃烧优化方法，其特征在于，步骤s2中的燃烧效率预测模型为机器学习模型，步骤s2中将当前的锅炉运行状态数据利用燃烧效率预测模型预测当前燃烧效率之前，还包括构建燃烧效率预测模型，并采用锅炉运行状态数据、燃烧效率的历史数据来训练燃烧效率预测模型使其建立锅炉运行状态数据、燃烧效率之间的映射关系。
4.根据权利要求1所述的耦合炉膛三维温度场预测的锅炉燃烧优化方法，其特征在于，步骤s3中基于当前的锅炉运行状态数据调整生成多种燃烧优化方案是指基于当前的锅炉运行状态数据将其中的送煤的工艺参数、给水的工艺参数和送风的工艺参数进行随机调整以生成多种燃烧优化方案。
5.根据权利要求1所述的耦合炉膛三维温度场预测的锅炉燃烧优化方法，其特征在于，步骤s4中针对每一种优化锅炉运行状态数据利用燃烧效率预测模型预测燃烧效率、通过基于计算流体力学cfd模拟的炉膛三维温度场模型模拟生成炉膛三维温度...
【专利技术属性】
技术研发人员：何洪浩，朱光明，陈文，曾俊，宾谊沅，韩彦广，杨剑锋，谢国鸿，李文军，龙会国，向军，徐俊，
申请(专利权)人：国网湖南省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：
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