專利名稱：一種火電廠最佳燃燒節(jié)煤發(fā)電控制方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及火力發(fā)電控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種火電廠最佳燃燒節(jié)煤發(fā)電控制
方法及其裝置。
背景技術(shù)：
目前國(guó)內(nèi)的電力供應(yīng)主要以火電為主。根據(jù)中國(guó)電力網(wǎng)數(shù)據(jù)，以2008年1-6月份 為例，全國(guó)規(guī)模以上發(fā)電廠發(fā)電量為16803. 19億千瓦時(shí)，其中火電為144149. 83億千瓦時(shí)。 火力發(fā)電廠在運(yùn)行時(shí)需要消耗大量的煤。我國(guó)一般情況下，一臺(tái)12. 5萬(wàn)kW的機(jī)組標(biāo)準(zhǔn)煤耗 為380g/kWh， 一臺(tái)30萬(wàn)kW機(jī)組的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)電煤耗為330g/kWh。先進(jìn)國(guó)家30萬(wàn)kW機(jī)組的標(biāo) 準(zhǔn)僅為每千瓦時(shí)300克左右的煤耗水平，可見(jiàn)，我國(guó)火力發(fā)電廠的煤耗有較大的降耗空間。 有效降低發(fā)電煤耗，對(duì)于火力發(fā)電廠節(jié)能減排及降低運(yùn)行費(fèi)用均具有重大意義。
目前國(guó)內(nèi)外尚未見(jiàn)對(duì)于鍋爐燃燒模式的系統(tǒng)性研究。對(duì)于爐膛火焰圖像燃燒模 式的研究，僅見(jiàn)文獻(xiàn)[l]，其中對(duì)典型的四角切圓燃燒的火焰特征進(jìn)行研究，提出了若干反 映實(shí)時(shí)燃燒狀態(tài)特征參數(shù)和模式識(shí)別的措施，但未能進(jìn)一步提出給煤和進(jìn)風(fēng)的模式進(jìn)行研 究，也未能提出具體的燃燒控制措施。 國(guó)內(nèi)對(duì)煤燃燒的研究主要集中于火焰溫度場(chǎng)的研究，其目的主要是進(jìn)行火焰測(cè)溫 和鍋爐燃燒診斷，以改進(jìn)鍋爐結(jié)構(gòu)或進(jìn)風(fēng)方式，如在文獻(xiàn)[2]中。 通過(guò)高爐紅外圖像建立料面溫度場(chǎng)是判斷高爐煤氣流分布形態(tài)，以進(jìn)行溫度標(biāo) 定。在文獻(xiàn)[3]中，作者在1臺(tái)670t/h電站鍋爐上安裝了 1套三維溫度場(chǎng)可視化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)， 以進(jìn)行應(yīng)用于燃燒診斷的爐膛內(nèi)三維溫度場(chǎng)在線監(jiān)測(cè)。在文獻(xiàn)[4]中，作者在煤粉試驗(yàn)爐 上進(jìn)行了三維溫度場(chǎng)重建，同時(shí)進(jìn)行燃燒穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性和清潔性的判斷。
以目前的技術(shù)手段，對(duì)爐膛內(nèi)火焰的檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)比較完善。在文獻(xiàn)[5]中，作者 對(duì)火焰檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行了綜述，并敘述了當(dāng)前最新采用的新型數(shù)字火檢和圖像火檢技術(shù)。
在目前已達(dá)到實(shí)用化的技術(shù)中，文獻(xiàn)[6]描述了一種基于數(shù)字視頻圖像處理和傳 像光纖，開(kāi)發(fā)了一套煤粉火焰監(jiān)視系統(tǒng)。對(duì)火焰的記錄及事故回放提供了依據(jù)。在文獻(xiàn) [7]中，對(duì)數(shù)字圖像處理技術(shù)在電站鍋爐爐膛火焰處理上的應(yīng)用進(jìn)行了綜述，并對(duì)鍋爐爐膛 火焰圖像處理技術(shù)在電站鍋爐爐膛溫度場(chǎng)構(gòu)建、燃燒診斷及優(yōu)化燃燒控制等應(yīng)用進(jìn)行了闡 述。文獻(xiàn)[8]提供了一種利用輻射信號(hào)作為中間控制量、以鍋爐蒸汽壓力作為外回路被控 制量的鍋爐燃燒優(yōu)化控制反饋系統(tǒng)，該系統(tǒng)也根據(jù)爐膛內(nèi)火焰圖像提供了基于溫度的燃燒 狀態(tài)綜合圖像，以提供給運(yùn)行人員參考。 綜上所述，國(guó)內(nèi)對(duì)于爐膛內(nèi)的火焰燃燒已有相當(dāng)程度的研究，對(duì)爐膛燃燒診斷具 有一定的工程實(shí)踐，對(duì)爐膛內(nèi)溫度監(jiān)測(cè)已具有實(shí)際的實(shí)踐檢驗(yàn)。對(duì)于燃燒控制也有一定的 研究。但缺少針對(duì)燃燒模式的系統(tǒng)性研究，以及為降低煤耗而采取的工程措施及與此相關(guān) 的研究。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種火電廠最佳燃燒節(jié)煤發(fā)電控制方法及其裝置，旨在解決不同的煤 質(zhì)、不同負(fù)荷條件下，通過(guò)實(shí)時(shí)工況分析、圖像分析和譜分析，實(shí)時(shí)確定最佳燃燒節(jié)煤發(fā)電 控制方案，并由運(yùn)行人員實(shí)施相應(yīng)的控制，從而減低發(fā)電煤耗，減少燃燒排放量。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的 —、火電廠最佳燃燒節(jié)煤發(fā)電控制方法(簡(jiǎn)稱方法)
本方法包括下列步驟 ①燃燒信息和運(yùn)行工況信息的同步實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和圖像采集； ②燃燒信息和運(yùn)行工況信息的分析與優(yōu)化； ③最佳燃燒工況信息和最佳燃燒火焰信息的確定； ④最佳燃燒節(jié)煤發(fā)電控制方案生成； ⑤最佳燃燒節(jié)煤發(fā)電控制方案實(shí)施。 二、火電廠最佳燃燒節(jié)煤發(fā)電控制裝置(簡(jiǎn)稱裝置) 本裝置包括現(xiàn)有的鍋爐、汽機(jī)和發(fā)電機(jī)的信號(hào)系統(tǒng)及控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，同步實(shí)時(shí)數(shù) 據(jù)和圖像采集系統(tǒng)，操作與控制系統(tǒng)和操作監(jiān)視單元；
設(shè)置有節(jié)煤發(fā)電控制決策系統(tǒng)； 鍋爐、汽機(jī)和發(fā)電機(jī)的信號(hào)系統(tǒng)及控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，同步實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和圖像采集系統(tǒng)， 節(jié)煤發(fā)電控制決策系統(tǒng)，操作監(jiān)視單元，操作與控制系統(tǒng)和鍋爐、汽機(jī)和發(fā)電機(jī)的信號(hào)系統(tǒng) 及控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)依次閉環(huán)連接組成自動(dòng)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)鍋爐、汽機(jī)和發(fā)電機(jī)的燃燒信息和 運(yùn)行工況信息的同步實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和圖像采集、燃燒信息和運(yùn)行工況信息的分析與優(yōu)化、最佳 燃燒工況信息和最佳燃燒火焰信息的確定、最佳燃燒節(jié)煤發(fā)電控制方案生成和最佳燃燒節(jié) 煤發(fā)電控制方案實(shí)施； 同步實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和圖像采集系統(tǒng)的輸出端連接操作監(jiān)視單元輸入端，實(shí)現(xiàn)鍋爐、汽 機(jī)和發(fā)電機(jī)運(yùn)行工況的實(shí)時(shí)監(jiān)視； 節(jié)煤發(fā)電控制決策系統(tǒng)的輸出端連接操作與控制系統(tǒng)的輸入端，實(shí)現(xiàn)最佳燃燒節(jié) 煤發(fā)電控制方案的實(shí)時(shí)監(jiān)視。 同步實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和圖像采集系統(tǒng)的輸出端連接操作監(jiān)視單元輸入端，實(shí)現(xiàn)鍋爐、汽 機(jī)和發(fā)電機(jī)運(yùn)行工況的實(shí)時(shí)監(jiān)視； 節(jié)煤發(fā)電控制決策系統(tǒng)的輸出端連接操作與控制系統(tǒng)的輸入端，實(shí)現(xiàn)最佳燃燒節(jié) 煤發(fā)電控制方案的實(shí)時(shí)監(jiān)視。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)和積極效果 ①在不同煤質(zhì)和不同發(fā)電機(jī)出力的條件下，均可實(shí)時(shí)提供最佳燃燒節(jié)煤發(fā)電控制 方案，從而減低發(fā)電煤耗，減少燃燒排放量； ②在不改變現(xiàn)有鍋爐和汽機(jī)結(jié)構(gòu)和設(shè)備狀況下，實(shí)現(xiàn)與發(fā)電機(jī)出力對(duì)應(yīng)的煤燃燒 方案最佳，使燃煤量最?。?③當(dāng)煤質(zhì)或發(fā)電機(jī)出力改變時(shí)，最佳燃燒節(jié)煤發(fā)電控制方案會(huì)實(shí)時(shí)地進(jìn)行自適應(yīng) 調(diào)整。 ④當(dāng)現(xiàn)有鍋爐和汽機(jī)結(jié)構(gòu)和設(shè)備狀況改變時(shí)，最佳燃燒節(jié)煤發(fā)電控制方案將作自 適應(yīng)調(diào)整。
總之，本發(fā)明可以在不同的煤質(zhì)、不同負(fù)荷條件下，提供實(shí)時(shí)最佳燃燒節(jié)煤發(fā)電控 制，從而減低發(fā)電煤耗，減少燃燒排放量。


圖1是本方法實(shí)施例流程圖；
圖2是本裝置實(shí)施例結(jié)構(gòu)方框圖；
圖3是應(yīng)用軟件功能模塊結(jié)構(gòu)方框圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明
— 、火電廠最佳燃燒節(jié)煤發(fā)電控制方法 火電廠最佳燃燒節(jié)煤發(fā)電控制方法實(shí)施例流程圖如圖1所示，由圖1可見(jiàn) 1、所述步驟①為燃燒信息和運(yùn)行工況信息的同步實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和圖像采集1 : 分別從鍋爐、汽機(jī)和發(fā)電機(jī)實(shí)時(shí)采集運(yùn)行工況信息，從鍋爐實(shí)時(shí)采集燃燒圖像信
息，并標(biāo)注時(shí)標(biāo)后，將工況信息和燃燒信息存入工況信息庫(kù)和燃燒信息庫(kù)分類保存，同時(shí)送
操作監(jiān)視。 運(yùn)行工況信息和燃燒圖像信息包括從圖像、光譜、功率譜、溫度、壓力、電壓、電流、 開(kāi)度、位置、狀態(tài)等傳感器件中實(shí)時(shí)采集的信息。 2、所述步驟②為燃燒信息和運(yùn)行工況信息的分析與優(yōu)化2 : 分別從工況信息庫(kù)以及燃燒信息庫(kù)讀出信息進(jìn)行工況分析以及圖像分析、譜分析 和優(yōu)化，將優(yōu)化的工況信息和燃燒信息分別作為最佳燃燒工況和最佳燃燒火焰確定的依 據(jù)； 工況分析是按發(fā)電機(jī)的出力以及鍋爐、汽機(jī)和發(fā)電機(jī)運(yùn)行的安全性、經(jīng)濟(jì)性和合
理性，對(duì)鍋爐、汽機(jī)和發(fā)電機(jī)的運(yùn)行工況歸類和篩選，找出優(yōu)化的工況信息； 圖像分析是對(duì)鍋爐的燃燒圖像進(jìn)行數(shù)字分析和圖像識(shí)別，尋找出在規(guī)定的鍋爐溫
度和壓力運(yùn)行條件下的優(yōu)化燃燒信息的圖像特征和圖像； 譜分析是對(duì)鍋爐的燃燒火焰進(jìn)行光譜分析和功率譜分析，尋找出在規(guī)定的鍋爐溫
度和壓力運(yùn)行條件下的優(yōu)化燃燒信息的光譜特征和功率譜特征。 3、所述步驟③為最佳燃燒工況信息和最佳燃燒火焰信息的確定3 : 最佳燃燒工況信息的確定是將相同時(shí)標(biāo)的最佳燃燒火焰信息與優(yōu)化工況信息配
對(duì)，在規(guī)定的鍋爐溫度和壓力運(yùn)行條件下，對(duì)配對(duì)的燃燒工況信息進(jìn)行安全性、經(jīng)濟(jì)性和合
理性分析，以最佳燃燒或排放的非燃燒物最少為原則，進(jìn)行最優(yōu)化處理，確定最佳燃燒工況
信息，作為最佳燃燒節(jié)煤發(fā)電控制方案生成的依據(jù)； 最佳燃燒火焰信息的確定是對(duì)由圖像分析和譜分析提供的大量的優(yōu)化燃燒信息
進(jìn)行綜合經(jīng)濟(jì)性和合理性分析，將在一定的鍋爐溫度和壓力運(yùn)行條件下，最佳燃燒的圖像
特征，最佳燃燒的光譜特征和最佳燃燒的規(guī)律譜特征綜合優(yōu)化的結(jié)果作為最佳燃燒火焰信
息，并作為最佳燃燒節(jié)煤發(fā)電控制方案生成的依據(jù)。 4、所述步驟④為最佳燃燒節(jié)煤發(fā)電控制方案生成4 ; 從最佳燃燒工況單元和最佳燃燒火焰單元中獲取最佳燃燒工況信息和最佳燃燒
7火焰信息，按發(fā)電機(jī)出力的大小將同一時(shí)標(biāo)的最佳燃燒工況信息和最佳燃燒火焰信息組合 起來(lái)，排除控制過(guò)程中不穩(wěn)定狀態(tài)或從一個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另一個(gè)狀態(tài)的過(guò)渡過(guò)程狀態(tài)的燃燒 工況信息和燃燒火焰信息，并進(jìn)行運(yùn)行狀態(tài)合理性分析和運(yùn)行條件限制性分析，以給定發(fā) 電機(jī)出力的條件下，煤燃燒最佳或排放的非燃燒物最小為原則，確定最佳燃燒節(jié)煤發(fā)電控 制方案，即在給定的發(fā)電機(jī)出力和鍋爐、汽機(jī)的正常運(yùn)行條件下，給出煤燃燒最佳或排放 的非燃燒物最小的進(jìn)煤量、進(jìn)風(fēng)量、汽門開(kāi)度等燃料量的對(duì)應(yīng)控制值，并提供操作監(jiān)視和控 制實(shí)施。
5、所述步驟⑤為最佳燃燒節(jié)煤發(fā)電控制方案實(shí)施5 : 由操作與控制系統(tǒng)或操作人員根據(jù)操作監(jiān)視信息和最佳燃燒節(jié)煤發(fā)電控制方案，
實(shí)施對(duì)鍋爐、汽機(jī)和發(fā)電機(jī)的最佳燃燒節(jié)煤發(fā)電控制。
二、裝置
1、總體 如圖2，本裝置包括現(xiàn)有的鍋爐、汽機(jī)和發(fā)電機(jī)的信號(hào)系統(tǒng)及控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)10，同 步實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和圖像采集系統(tǒng)20，操作與控制系統(tǒng)30和操作監(jiān)視單元40 ;
設(shè)置有節(jié)煤發(fā)電控制決策系統(tǒng)50 ; 鍋爐、汽機(jī)和發(fā)電機(jī)的信號(hào)系統(tǒng)及控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)10，同步實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和圖像采集系 統(tǒng)20，節(jié)煤發(fā)電控制決策系統(tǒng)50，操作監(jiān)視單元40，操作與控制系統(tǒng)30和鍋爐、汽機(jī)和發(fā)電 機(jī)的信號(hào)系統(tǒng)及控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)10的輸出與輸入依次閉環(huán)連接組成自動(dòng)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)鍋 爐、汽機(jī)和發(fā)電機(jī)的燃燒信息和運(yùn)行工況信息的同步實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和圖像采集、燃燒信息和運(yùn) 行工況信息的分析與優(yōu)化、最佳燃燒工況信息和最佳燃燒火焰信息的確定、最佳燃燒節(jié)煤 發(fā)電控制方案生成和最佳燃燒節(jié)煤發(fā)電控制方案實(shí)施； 同步實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和圖像采集系統(tǒng)20的輸出端連接操作監(jiān)視單元40輸入端，實(shí)現(xiàn)鍋 爐、汽機(jī)和發(fā)電機(jī)運(yùn)行工況的實(shí)時(shí)監(jiān)視； 節(jié)煤發(fā)電控制決策系統(tǒng)50的輸出端連接操作與控制系統(tǒng)30的輸入端，實(shí)現(xiàn)最佳
燃燒節(jié)煤發(fā)電控制方案的實(shí)時(shí)監(jiān)視。 2、功能塊 1)鍋爐、汽機(jī)和發(fā)電機(jī)的信號(hào)系統(tǒng)及控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)10 鍋爐、汽機(jī)和發(fā)電機(jī)的信號(hào)系統(tǒng)由監(jiān)測(cè)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)燃燒和鍋爐、汽機(jī)和發(fā)電機(jī) 運(yùn)行工況的各種傳感器組成，其輸出連接同步實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和圖像采集系統(tǒng)20的輸入，其輸入 連接相應(yīng)的監(jiān)測(cè)設(shè)備。 鍋爐、汽機(jī)和發(fā)電機(jī)的控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)由控制鍋爐燃燒和鍋爐、汽機(jī)和發(fā)電機(jī)運(yùn)行 工況的各種控制執(zhí)行設(shè)備組成，其輸入連接操作與控制系統(tǒng)30的輸出，其輸出連接相應(yīng)的 受控制設(shè)備。 鍋爐、汽機(jī)和發(fā)電機(jī)的信號(hào)系統(tǒng)及控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)IO用于向同步實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和圖像 采集系統(tǒng)20提供信息，并接受操作與控制系統(tǒng)30的控制信息，完成相應(yīng)的控制功能。
2)同步實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和圖像采集系統(tǒng)20 同步實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和圖像采集系統(tǒng)20的輸入分別連接鍋爐燃燒信號(hào)系統(tǒng)的輸出，鍋 爐、汽機(jī)和發(fā)電機(jī)運(yùn)行工況信號(hào)系統(tǒng)的輸出，GPS裝置時(shí)標(biāo)信號(hào)的輸出；采集與監(jiān)控系統(tǒng)的 輸出分別接工況信息庫(kù)、燃燒信息庫(kù)和操作監(jiān)視單元40的輸入。用于分別從鍋爐、汽機(jī)和發(fā)電機(jī)的信號(hào)系統(tǒng)，例如圖像、譜、溫度、壓力、電壓、電流、位置、狀態(tài)等傳感器件中實(shí)時(shí)采 集燃燒圖像信息和運(yùn)行工況信息，并標(biāo)注時(shí)標(biāo)后，將工況信息和燃燒信息存入工況信息庫(kù) 和燃燒信息庫(kù)分類保存，同時(shí)送操作監(jiān)視。
3)操作與控制系統(tǒng)30 操作與控制系統(tǒng)30可以是操作人員和鍋爐、汽機(jī)、發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)組成，也可以 是鍋爐、汽機(jī)、發(fā)電機(jī)集散型控制系統(tǒng)。操作與控制系統(tǒng)30的輸入連接最佳燃燒節(jié)煤發(fā)電 控制方案生成單元58的輸出；操作與控制系統(tǒng)30的輸出連接鍋爐、汽機(jī)和發(fā)電機(jī)的操作與 控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)操作的輸入。用于操作人員或鍋爐、汽機(jī)和發(fā)電機(jī)集散型自動(dòng)控制系統(tǒng)，通過(guò) 控制系統(tǒng)及其執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)施對(duì)鍋爐、汽機(jī)和發(fā)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)的控制。
4)操作監(jiān)視單元40 操作監(jiān)視單元40的輸入分別連接最佳燃燒節(jié)煤發(fā)電控制方案生成單元58的輸出 和采集與監(jiān)控系統(tǒng)的輸出；操作監(jiān)視單元40的輸出連接操作與控制系統(tǒng)30的輸入。用于為 運(yùn)行人員提供可視化的最佳燃燒節(jié)煤發(fā)電控制方案和鍋爐、汽機(jī)以及發(fā)電機(jī)的運(yùn)行信息。
5)節(jié)煤發(fā)電控制決策系統(tǒng)50 如圖2，節(jié)煤發(fā)電控制決策系統(tǒng)50由工控機(jī)(或集散型控制系統(tǒng)等)和應(yīng)用軟件 功能模塊組成，實(shí)現(xiàn)最佳燃燒節(jié)煤發(fā)電控制方案的自動(dòng)生成。 如圖3，應(yīng)用軟件功能模塊包括工況信息庫(kù)51、燃燒信息庫(kù)52、工況分析單元53、 圖像分析單元54、譜分析單元55、最佳燃燒工況單元56、最佳燃燒火焰單元57和最佳燃燒 節(jié)煤發(fā)電控制方案生成單元58 ;
其連接和交互關(guān)系是 同步實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和圖像采集系統(tǒng)20、工況信息庫(kù)51、工況分析單元53、最佳燃燒工
況單元56和最佳燃燒節(jié)煤發(fā)電控制方案生成單元58的輸出與輸入依次連接； 同步實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和圖像采集系統(tǒng)20的輸出與燃燒信息庫(kù)52的輸入連接，燃燒信息
庫(kù)52的輸出分別與圖像分析單元54和譜分析單元55的輸入連接，圖像分析單元54和譜
分析單元55的輸出分別與最佳燃燒火焰單元57的輸入連接，最佳燃燒火焰單元57的輸出
與最佳燃燒節(jié)煤發(fā)電控制方案生成單元58的輸入連接； 最佳燃燒工況單元56的輸入與最佳燃燒火焰單元57的輸出連接。 工作原理是 (1)工況信息庫(kù)51 用于存放大量的工況信息數(shù)據(jù)。
(2)燃燒信息庫(kù)52 用于存放大量的燃燒信息。
(3)工況分析單元53 用于按發(fā)電機(jī)的出力以及鍋爐、汽機(jī)和發(fā)電機(jī)運(yùn)行的安全性、經(jīng)濟(jì)性和合理性，對(duì) 鍋爐、汽機(jī)和發(fā)電機(jī)的運(yùn)行工況歸類和篩選，找出優(yōu)化的工況信息。
(4)圖像分析單元54 用于對(duì)鍋爐的燃燒圖像進(jìn)行數(shù)字分析和圖像識(shí)別，尋找出在規(guī)定的鍋爐溫度和壓
力運(yùn)行條件下的優(yōu)化燃燒信息的圖像特征和圖像。 (5)譜分析單元55
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用于對(duì)鍋爐的燃燒火焰進(jìn)行光譜分析和功率譜分析，尋找出在規(guī)定的鍋爐溫度和
壓力運(yùn)行條件下的優(yōu)化燃燒信息的光譜特征和功率譜特征。
(6)最佳燃燒工況單元56 用于將相同時(shí)標(biāo)的最佳燃燒火焰信息與優(yōu)化工況信息配對(duì)，在規(guī)定的鍋爐溫度和
壓力運(yùn)行條件下，對(duì)配對(duì)的燃燒工況信息進(jìn)行安全性、經(jīng)濟(jì)性和合理性分析，以最佳燃燒或
排放的非燃燒物最少為原則，進(jìn)行最優(yōu)化處理，確定最佳燃燒工況信息，作為最佳燃燒節(jié)煤
發(fā)電控制方案生成的依據(jù)。
(7)最佳燃燒火焰單元57 用于對(duì)由圖像分析和譜分析提供的大量的優(yōu)化燃燒信息進(jìn)行綜合經(jīng)濟(jì)性和合理 性分析，將在一定的鍋爐溫度和壓力運(yùn)行條件下，最佳燃燒的圖像特征，最佳燃燒的光譜特 征和最佳燃燒的規(guī)律譜特征綜合優(yōu)化的結(jié)果作為最佳燃燒火焰信息，并作為最佳燃燒節(jié)煤 發(fā)電控制方案生成的依據(jù)。
(8)最佳燃燒節(jié)煤發(fā)電控制方案生成單元58 從最佳燃燒工況單元和最佳燃燒火焰單元中獲取最佳燃燒工況信息和最佳燃燒 火焰信息，按發(fā)電機(jī)出力的大小將同一時(shí)標(biāo)的最佳燃燒工況信息和最佳燃燒火焰信息組合 起來(lái)，排除控制過(guò)程中不穩(wěn)定狀態(tài)或從一個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另一個(gè)狀態(tài)的過(guò)渡過(guò)程狀態(tài)的燃燒 工況信息和燃燒火焰信息，并進(jìn)行運(yùn)行狀態(tài)合理性分析和運(yùn)行條件限制性分析，以給定發(fā) 電機(jī)出力的條件下，煤燃燒最佳或排放的非燃燒物最小為原則，確定最佳燃燒節(jié)煤發(fā)電控 制方案，即在給定的發(fā)電機(jī)出力和鍋爐、汽機(jī)的正常運(yùn)行條件下，給出煤燃燒最佳或排放 的非燃燒物最小的進(jìn)煤量、進(jìn)風(fēng)量、汽門開(kāi)度等燃料量的對(duì)應(yīng)控制值，并提供操作監(jiān)視和控 制實(shí)施。 以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制。雖 然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人 員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明 技術(shù)方案做出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此，凡是未脫離 本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改、等同 變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
文獻(xiàn)資料 [1]黃勇理林詩(shī)莊陳前明陳剛，典型爐膛火焰圖像燃燒模式識(shí)別與應(yīng)用，《電氣科 學(xué)與工程》2004. 1 [2]許永華吳敏曹衛(wèi)華寧志宇，基于圖像灰度統(tǒng)計(jì)分布的高爐溫度場(chǎng)動(dòng)態(tài)定 標(biāo)算法，《冶金機(jī)械與自動(dòng)化》 [3]婁春周懷春呂傳新裴振林，電站鍋爐爐內(nèi)三維溫度場(chǎng)在線檢測(cè)與分析， 熱能動(dòng)力工程》2005，20. 1 [4]常瑞麗王飛黃群星馬增益蔣旭光嚴(yán)建華岑可法，電站煤粉鍋爐 火焰監(jiān)測(cè)與燃燒診斷優(yōu)化控制研究，《能源工程》2006. 4 [5]華彥平鄒煜呂震中，現(xiàn)代燃煤電站鍋爐火焰檢測(cè)綜述《熱能動(dòng)力工程》 200116(1) [6]何萬(wàn)青余岳峰張銀橋徐偉勇，基于圖像處理和數(shù)字視頻技術(shù)的鍋爐多路火焰檢測(cè)系統(tǒng)《熱力發(fā)電》2000(3) [7]王雷劉娜辛國(guó)華，圖像處理技術(shù)在電站鍋爐上的應(yīng)用《中國(guó)自動(dòng)化學(xué)會(huì)全 國(guó)青年學(xué)術(shù)年會(huì)》2002(17) [8]彭敏周懷春劉武林張師帥熊蔚立李石湘繆楚雄陳衛(wèi)斌李友 慶等爐膛火焰圖像處理技術(shù)及其在1025t/h鍋爐燃燒優(yōu)化中的應(yīng)用研究2001。
權(quán)利要求
一種火電廠最佳燃燒節(jié)煤發(fā)電控制方法，其特征在于包括下列步驟①燃燒信息和運(yùn)行工況信息的同步實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和圖像采集(1)；②燃燒信息和運(yùn)行工況信息的分析與優(yōu)化(2)；③最佳燃燒工況信息和最佳燃燒火焰信息的確定(3)；④最佳燃燒節(jié)煤發(fā)電控制方案生成(4)；⑤最佳燃燒節(jié)煤發(fā)電控制方案實(shí)施(5)。
2. 按權(quán)利要求1所述的一種火電廠最佳燃燒節(jié)煤發(fā)電控制方法，其特征在于步驟① 分別同時(shí)從鍋爐、汽機(jī)和發(fā)電機(jī)實(shí)時(shí)采集運(yùn)行工況信息，從鍋爐實(shí)時(shí)采集燃燒圖像信息，并標(biāo)注時(shí)標(biāo)后，將工況信息和燃燒信息存入工況信息庫(kù)和燃燒信息庫(kù)分類保存，同時(shí)送 操作監(jiān)視。
3. 按權(quán)利要求1所述的一種火電廠最佳燃燒節(jié)煤發(fā)電控制方法，其特征在于步驟② 分別從工況信息庫(kù)以及燃燒信息庫(kù)讀出信息進(jìn)行工況分析以及圖像分析、譜分析和優(yōu)化，將優(yōu)化的工況信息和燃燒信息分別作為最佳燃燒工況和最佳燃燒火焰確定的依據(jù)；工況分析是按發(fā)電機(jī)的出力以及鍋爐、汽機(jī)和發(fā)電機(jī)運(yùn)行的安全性、經(jīng)濟(jì)性和合理性，對(duì)鍋爐、汽機(jī)和發(fā)電機(jī)的運(yùn)行工況歸類和篩選，找出優(yōu)化的工況信息；圖像分析是對(duì)鍋爐的燃燒圖像進(jìn)行數(shù)字分析和圖像識(shí)別，尋找出在規(guī)定的鍋爐溫度和壓力運(yùn)行條件下的優(yōu)化燃燒信息的圖像特征和圖像；譜分析是對(duì)鍋爐的燃燒火焰進(jìn)行光譜分析和功率譜分析，尋找出在規(guī)定的鍋爐溫度和壓力運(yùn)行條件下的優(yōu)化燃燒信息的光譜特征和功率譜特征。
4. 按權(quán)利要求1所述的一種火電廠最佳燃燒節(jié)煤發(fā)電控制方法，其特征在于步驟③ 最佳燃燒工況信息的確定是將相同時(shí)標(biāo)的最佳燃燒火焰信息與優(yōu)化工況信息配對(duì)，在規(guī)定的鍋爐溫度和壓力運(yùn)行條件下，對(duì)配對(duì)的燃燒工況信息進(jìn)行安全性、經(jīng)濟(jì)性和合理 性分析，以最佳燃燒或排放的非燃燒物最少為原則，進(jìn)行最優(yōu)化處理，確定最佳燃燒工況信 息，作為最佳燃燒節(jié)煤發(fā)電控制方案生成的依據(jù)；最佳燃燒火焰信息的確定是對(duì)由圖像分析和譜分析提供的大量的優(yōu)化燃燒信息進(jìn)行 綜合經(jīng)濟(jì)性和合理性分析，將在一定的鍋爐溫度和壓力運(yùn)行條件下，最佳燃燒的圖像特征， 最佳燃燒的光譜特征和最佳燃燒的規(guī)律譜特征綜合優(yōu)化的結(jié)果作為最佳燃燒火焰信息，并 作為最佳燃燒節(jié)煤發(fā)電控制方案生成的依據(jù)。
5. 按權(quán)利要求1所述的一種火電廠最佳燃燒節(jié)煤發(fā)電控制方法，其特征在于步驟④ 按發(fā)電機(jī)出力的大小將同一時(shí)標(biāo)的最佳燃燒工況信息和最佳燃燒火焰信息組合起來(lái)，排除控制過(guò)程中不穩(wěn)定狀態(tài)或從一個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另一個(gè)狀態(tài)的過(guò)渡過(guò)程狀態(tài)的燃燒工況 信息和燃燒火焰信息，并進(jìn)行運(yùn)行狀態(tài)合理性分析和運(yùn)行條件限制性分析，以給定發(fā)電機(jī) 出力的條件下，煤燃燒最佳或排放的非燃燒物最小為原則，確定最佳燃燒節(jié)煤發(fā)電控制方 案，即在給定的發(fā)電機(jī)出力和鍋爐、汽機(jī)的正常運(yùn)行條件下，給出煤燃燒最佳或排放的非 燃燒物最小的進(jìn)煤量、進(jìn)風(fēng)量、汽門開(kāi)度等燃料量的對(duì)應(yīng)控制值，并提供操作監(jiān)視和控制實(shí) 施。
6. 按權(quán)利要求1所述的一種火電廠最佳燃燒節(jié)煤發(fā)電控制方法，其特征在于步驟⑤ 由操作與控制系統(tǒng)或操作人員根據(jù)操作監(jiān)視信息和最佳燃燒節(jié)煤發(fā)電控制方案，實(shí)施對(duì)鍋爐、汽機(jī)和發(fā)電機(jī)的最佳燃燒節(jié)煤發(fā)電控制。
7. 實(shí)施權(quán)利要求1所述方法的一種火電廠最佳燃燒節(jié)煤發(fā)電控制裝置，包括現(xiàn)有的鍋 爐、汽機(jī)和發(fā)電機(jī)的信號(hào)系統(tǒng)及控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)(IO)，同步實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和圖像采集系統(tǒng)(20)， 操作與控制系統(tǒng)(30)和操作監(jiān)視單元(40);其特征在于設(shè)置有節(jié)煤發(fā)電控制決策系統(tǒng)(50);鍋爐、汽機(jī)和發(fā)電機(jī)的信號(hào)系統(tǒng)及控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)(10)，同步實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和圖像采集系統(tǒng) (20)，節(jié)煤發(fā)電控制決策系統(tǒng)(50)，操作監(jiān)視單元(40)，操作與控制系統(tǒng)(30)和鍋爐、汽機(jī) 和發(fā)電機(jī)的信號(hào)系統(tǒng)及控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)(10)依次閉環(huán)連接組成自動(dòng)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)鍋爐、汽 機(jī)和發(fā)電機(jī)的燃燒信息和運(yùn)行工況信息的同步實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和圖像采集、燃燒信息和運(yùn)行工況 信息的分析與優(yōu)化、最佳燃燒工況信息和最佳燃燒火焰信息的確定、最佳燃燒節(jié)煤發(fā)電控 制方案生成和最佳燃燒節(jié)煤發(fā)電控制方案實(shí)施；同步實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和圖像采集系統(tǒng)(20)的輸出端連接操作監(jiān)視單元(40)輸入端，實(shí)現(xiàn)鍋 爐、汽機(jī)和發(fā)電機(jī)運(yùn)行工況的實(shí)時(shí)監(jiān)視；節(jié)煤發(fā)電控制決策系統(tǒng)(50)的輸出端連接操作與控制系統(tǒng)(30)的輸入端，實(shí)現(xiàn)最佳 燃燒節(jié)煤發(fā)電控制方案的實(shí)時(shí)監(jiān)視。
8. 按權(quán)利要求7所述的一種火電廠最佳燃燒節(jié)煤發(fā)電控制裝置，其特征在于 所述節(jié)煤發(fā)電控制決策系統(tǒng)(50)由工控機(jī)或集散型控制系統(tǒng)和應(yīng)用軟件功能模塊(A)組成，實(shí)現(xiàn)最佳燃燒節(jié)煤發(fā)電控制方案的自動(dòng)生成。
9. 按權(quán)利要求7所述的一種火電廠最佳燃燒節(jié)煤發(fā)電控制裝置，其特征在于 應(yīng)用軟件功能模塊(A)包括工況信息庫(kù)(51)、燃燒信息庫(kù)(52)、工況分析單元(53)、圖像分析單元(54)、譜分析單元(55)、最佳燃燒工況單元(56)、最佳燃燒火焰單元(57)和最 佳燃燒節(jié)煤發(fā)電控制方案生成單元(58); 其連接和交互關(guān)系是同步實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和圖像采集系統(tǒng)(20)、工況信息庫(kù)(51)、工況分析單元(53)、最佳燃燒 工況單元(56)和最佳燃燒節(jié)煤發(fā)電控制方案生成單元(58)的輸出與輸入依次連接；同步實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和圖像采集系統(tǒng)(20)的輸出與燃燒信息庫(kù)(52)的輸入連接，燃燒信息 庫(kù)(52)的輸出分別與圖像分析單元(54)和譜分析單元(55)的輸入連接，圖像分析單元 (54)和譜分析單元(55)的輸出分別與最佳燃燒火焰單元(57)的輸入連接，最佳燃燒火焰 單元(57)的輸出與最佳燃燒節(jié)煤發(fā)電控制方案生成單元(58)的輸入連接；最佳燃燒工況單元(56)的輸入與最佳燃燒火焰單元(57)的輸出連接；工況信息庫(kù)(51)用于存放大量的工況信息數(shù)據(jù)；燃燒信息庫(kù)(52)用于存放大量的燃燒信息；工況分析單元(53)用于按發(fā)電機(jī)的出力以及鍋爐、汽機(jī)和發(fā)電機(jī)運(yùn)行的安全性、經(jīng)濟(jì) 性和合理性，對(duì)鍋爐、汽機(jī)和發(fā)電機(jī)的運(yùn)行工況歸類和篩選，找出優(yōu)化的工況信息；圖像分析單元(54)用于對(duì)鍋爐的燃燒圖像進(jìn)行數(shù)字分析和圖像識(shí)別，尋找出在規(guī)定 的鍋爐溫度和壓力運(yùn)行條件下的優(yōu)化燃燒信息的圖像特征和圖像；譜分析單元(55)用于對(duì)鍋爐的燃燒火焰進(jìn)行光譜分析和功率譜分析，尋找出在規(guī)定 的鍋爐溫度和壓力運(yùn)行條件下的優(yōu)化燃燒信息的光譜特征和功率譜特征；最佳燃燒工況單元(56)用于將相同時(shí)標(biāo)的最佳燃燒火焰信息與優(yōu)化工況信息配對(duì)， 在規(guī)定的鍋爐溫度和壓力運(yùn)行條件下，對(duì)配對(duì)的燃燒工況信息進(jìn)行安全性、經(jīng)濟(jì)性和合理性分析，以最佳燃燒或排放的非燃燒物最少為原則，進(jìn)行最優(yōu)化處理，確定最佳燃燒工況信 息，作為最佳燃燒節(jié)煤發(fā)電控制方案生成的依據(jù)；最佳燃燒火焰單元(57)用于對(duì)由圖像分析和譜分析提供的大量的優(yōu)化燃燒信息進(jìn)行 綜合經(jīng)濟(jì)性和合理性分析，將在一定的鍋爐溫度和壓力運(yùn)行條件下，最佳燃燒的圖像特征， 最佳燃燒的光譜特征和最佳燃燒的規(guī)律譜特征綜合優(yōu)化的結(jié)果作為最佳燃燒火焰信息，并 作為最佳燃燒節(jié)煤發(fā)電控制方案生成的依據(jù)；最佳燃燒節(jié)煤發(fā)電控制方案生成單元(58)用于按發(fā)電機(jī)出力的大小將同一時(shí)標(biāo)的最 佳燃燒工況信息和最佳燃燒火焰信息組合起來(lái)，排除控制過(guò)程中不穩(wěn)定狀態(tài)或從一個(gè)狀態(tài) 轉(zhuǎn)換到另一個(gè)狀態(tài)的過(guò)渡過(guò)程狀態(tài)的燃燒工況信息和燃燒火焰信息，并進(jìn)行運(yùn)行狀態(tài)合理 性分析和運(yùn)行條件限制性分析，以給定發(fā)電機(jī)出力的條件下，煤燃燒最佳或排放的非燃燒 物最小為原則，確定最佳燃燒節(jié)煤發(fā)電控制方案，即在給定的發(fā)電機(jī)出力和鍋爐、汽機(jī)的 正常運(yùn)行條件下，給出煤燃燒最佳或排放的非燃燒物最小的進(jìn)煤量、進(jìn)風(fēng)量、汽門開(kāi)度等燃 料量的對(duì)應(yīng)控制值，并提供操作監(jiān)視和控制實(shí)施。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種火電廠最佳燃燒節(jié)煤發(fā)電控制方法及其裝置，涉及火力發(fā)電控制技術(shù)領(lǐng)域。本方法包括下列步驟①燃燒信息和運(yùn)行工況信息的同步實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和圖像采集(1)；②燃燒信息和運(yùn)行工況信息的分析與優(yōu)化(2)；③最佳燃燒工況信息和最佳燃燒火焰信息的確定(3)；④最佳燃燒節(jié)煤發(fā)電控制方案生成(4)；⑤最佳燃燒節(jié)煤發(fā)電控制方案實(shí)施(5)。本裝置設(shè)置有節(jié)煤發(fā)電控制決策系統(tǒng)(50)，由工控機(jī)或集散型控制系統(tǒng)和應(yīng)用軟件功能模塊(A)組成，實(shí)現(xiàn)最佳燃燒節(jié)煤發(fā)電控制方案的自動(dòng)生成。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明可以在不同的煤質(zhì)、不同負(fù)荷條件下，提供實(shí)時(shí)最佳燃燒節(jié)煤發(fā)電控制，從而減低發(fā)電煤耗，減少燃燒排放量。
文檔編號(hào)F23N5/00GK101701719SQ200910272800
公開(kāi)日2010年5月5日 申請(qǐng)日期2009年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月17日
發(fā)明者李曉明, 李晶 申請(qǐng)人:武漢大學(xué)