一種用于循環(huán)流化床鍋爐的燃燒優(yōu)化設(shè)備、系統(tǒng)以及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及節(jié)能減排領(lǐng)域，具體地，涉及一種用于循環(huán)流化床鍋爐的燃燒優(yōu)化設(shè)備、系統(tǒng)以及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由于循環(huán)流化床鍋爐具有燃料適用范圍廣、爐內(nèi)脫硫效率高、NOx排放量小、燃燒效率高、負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍比大及灰渣可以綜合利用等眾多優(yōu)點(diǎn)，循環(huán)流化床鍋爐在國內(nèi)得到迅速推廣。另外，由于我國煤炭資源具有煤種復(fù)雜多變、含硫高以及劣質(zhì)煤產(chǎn)量高等特點(diǎn)，使得循環(huán)流化床燃燒技術(shù)在我國得到迅速發(fā)展。近年來，循環(huán)流化床鍋爐已經(jīng)從小型亞臨界鍋爐發(fā)展到600MW超臨界循環(huán)流化床鍋爐。與此同時，循環(huán)流化床運(yùn)行的穩(wěn)定性也有了很大的提尚。
[0003]由于我國煤種復(fù)雜及電站設(shè)備改造或老化，循環(huán)流化床鍋爐機(jī)組經(jīng)常處于偏離最佳運(yùn)行狀態(tài)。因此，既能實(shí)現(xiàn)高效率燃燒又能實(shí)現(xiàn)低污染排放的燃燒優(yōu)化技術(shù)將成為電站實(shí)現(xiàn)鍋爐高效環(huán)保安全運(yùn)行的重要方法。然而，循環(huán)流化床鍋爐燃燒效率的提高和NOx排放量的降低難以兼顧，這兩者對目標(biāo)參數(shù)的需求是恰恰相反的。NOx排放量降低的主要途徑是使得爐膛高溫與煤粉高濃度不同時存在，這樣卻會造成燃燒效率降低。因此，怎樣合理地調(diào)整目標(biāo)參數(shù)以使得鍋爐在經(jīng)濟(jì)性與環(huán)保性上達(dá)到最大效益，就需要對循環(huán)流化床鍋爐優(yōu)化調(diào)整。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種用于循環(huán)流化床鍋爐的燃燒優(yōu)化設(shè)備、系統(tǒng)以及方法。其中，所述設(shè)備根據(jù)與燃燒優(yōu)化相關(guān)的氣體的濃度值構(gòu)建循環(huán)流化床鍋爐的燃燒模型并在燃燒模型的基礎(chǔ)上，使用粒子群優(yōu)化算法優(yōu)化目標(biāo)參數(shù)，從而使得在降低氮氧化物的排放量的同時提高循環(huán)流化床鍋爐的燃燒效率。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種用于循環(huán)流化床鍋爐的燃燒優(yōu)化設(shè)備。該設(shè)備包括:接收裝置，用于接收所述循環(huán)流化床鍋爐的煙道中與燃燒優(yōu)化相關(guān)的氣體的濃度值；以及燃燒優(yōu)化裝置，用于根據(jù)所述與燃燒優(yōu)化相關(guān)的氣體的濃度值構(gòu)建所述循環(huán)流化床鍋爐的燃燒模型，并在所述燃燒模型的基礎(chǔ)上，使用粒子群優(yōu)化算法優(yōu)化目標(biāo)參數(shù)以使得在降低氮氧化物的排放量的同時提高所述循環(huán)流化床鍋爐的燃燒效率。
[0006]相應(yīng)地，本發(fā)明還提供一種用于循環(huán)流化床鍋爐的燃燒優(yōu)化系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括??傳感器，位于所述循環(huán)流化床鍋爐的煙道中，用于測量與燃燒優(yōu)化相關(guān)的氣體的濃度值；以及用于循環(huán)流化床鍋爐的燃燒優(yōu)化設(shè)備，與所述傳感器連接。
[0007]相應(yīng)地，本發(fā)明還提供一種用于循環(huán)流化床鍋爐的燃燒優(yōu)化方法。該方法包括:接收所述循環(huán)流化床鍋爐的煙道中與燃燒優(yōu)化相關(guān)的氣體的濃度值；根據(jù)所述與燃燒優(yōu)化相關(guān)的氣體的濃度值構(gòu)建所述循環(huán)流化床鍋爐的燃燒模型；以及在所述燃燒模型的基礎(chǔ)上，使用粒子群優(yōu)化算法優(yōu)化目標(biāo)參數(shù)以使得在降低氮氧化物的排放量的同時提高所述循環(huán)流化床鍋爐的燃燒效率。
[0008]通過上述技術(shù)方案，根據(jù)接收的與燃燒優(yōu)化相關(guān)的氣體的濃度值構(gòu)建循環(huán)流化床鍋爐的燃燒模型并在燃燒模型的基礎(chǔ)上，使用粒子群優(yōu)化算法優(yōu)化目標(biāo)參數(shù)，從而使得在降低氮氧化物的排放量的同時提高循環(huán)流化床鍋爐的燃燒效率。
[0009]本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的【具體實(shí)施方式】部分予以詳細(xì)說明。
【附圖說明】
[0010]附圖是用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的【具體實(shí)施方式】一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中:
[0011]圖1是本發(fā)明提供的用于循環(huán)流化床鍋爐的燃燒優(yōu)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2示出了本發(fā)明提供的用于循環(huán)流化床鍋爐的燃燒優(yōu)化系統(tǒng)的燃燒優(yōu)化與風(fēng)煤比的關(guān)系圖；
[0013]圖3是本發(fā)明提供的用于循環(huán)流化床鍋爐的燃燒優(yōu)化方法的流程圖；以及
[0014]圖4是本發(fā)明提供的用于循環(huán)流化床鍋爐的燃燒優(yōu)化系統(tǒng)的粒子群優(yōu)化算法的流程圖。
[0015]附圖標(biāo)記說明
[0016]10 接收裝置20 燃燒優(yōu)化裝置
[0017]30 氧氣傳感器40 —氧化碳傳感器
[0018]50 燃燒優(yōu)化設(shè)備60 傳感器
【具體實(shí)施方式】
[0019]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的【具體實(shí)施方式】僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0020]在循環(huán)流化床鍋爐燃燒煤料的過程中，優(yōu)化運(yùn)行調(diào)節(jié)對于提高循環(huán)流化床鍋爐的燃燒效率及降低循環(huán)流化床鍋爐的氮氧化物排放起著重要的作用，而國內(nèi)在本領(lǐng)域的技術(shù)開發(fā)應(yīng)用基本上處于初級階段。因此，循環(huán)流化床鍋爐的燃燒優(yōu)化存在著巨大的市場潛力和經(jīng)濟(jì)效益。因此，本發(fā)明特提供一種用于循環(huán)流化床鍋爐的燃燒優(yōu)化系統(tǒng)。
[0021]圖1是本發(fā)明提供的用于循環(huán)流化床鍋爐的燃燒優(yōu)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，本發(fā)明提供的用于循環(huán)流化床鍋爐的燃燒優(yōu)化系統(tǒng)包括:傳感器60，位于所述循環(huán)流化床鍋爐的煙道中，用于測量與燃燒優(yōu)化相關(guān)的氣體的濃度值；以及用于循環(huán)流化床鍋爐的燃燒優(yōu)化設(shè)備50，與所述傳感器60連接。
[0022]在具體的實(shí)施方式中，所述傳感器60包括氧氣傳感器30和一氧化碳傳感器60。優(yōu)選地，所述氧氣傳感器30和所述一氧化碳傳感60以網(wǎng)格的形式布置于所述循環(huán)流化床鍋爐的后煙井高溫管道中。根據(jù)本申請人對于燃燒監(jiān)測優(yōu)化的實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)以及近年來對針對各種鍋爐型號的計(jì)算流體力學(xué)模型，循環(huán)流化床鍋爐的后煙井高溫管道中的流場能夠精確地追蹤到相關(guān)聯(lián)的循環(huán)流化床鍋爐。藉此，根據(jù)精確追蹤到循環(huán)流化床鍋爐的氧氣濃度值和一氧化碳濃度值，提高了對循環(huán)流化床鍋爐燃燒優(yōu)化的效率。
[0023]如圖1所示，在具體的實(shí)施方式中，所述燃燒優(yōu)化設(shè)備50可以包括接收裝置10和燃燒優(yōu)化裝置20。所述接收裝置10用于接收所述循環(huán)流化床鍋爐的煙道中與燃燒優(yōu)化相關(guān)的氣體(例如，氧氣和一氧化碳)的濃度值；以及所述燃燒優(yōu)化裝置20用于根據(jù)所述與燃燒優(yōu)化相關(guān)的氣體(例如，氧氣和一氧化碳)的濃度值構(gòu)建所述循環(huán)流化床鍋爐的燃燒模型，并在所述燃燒模型的基礎(chǔ)上，使用粒子群優(yōu)化算法優(yōu)化目標(biāo)參數(shù)以使得在降低氮氧化物的排放量的同時提高所述循環(huán)流化床鍋爐的燃燒效率。
[0024]下面詳細(xì)描述燃燒優(yōu)化裝置20如何根據(jù)與燃燒優(yōu)化相關(guān)的氣體(例如，氧氣和一氧化碳)的濃度值構(gòu)建循環(huán)流化床鍋爐的燃燒模型以及在燃燒模型的基礎(chǔ)上，如何使用粒子群優(yōu)化算法優(yōu)化目標(biāo)參數(shù)以使得在降低氮氧化物的排放量的同時提高循環(huán)流化床鍋爐的燃燒效率。
[0025]在具體的實(shí)施方式中，燃燒優(yōu)化裝置20能夠使用核方法從與燃燒優(yōu)化相關(guān)的氣體(例如，氧氣和一氧化碳)的濃度值中特征提取樣本數(shù)據(jù)信息，并將樣本數(shù)據(jù)信息作為最小二乘支持向量機(jī)的輸入以構(gòu)建循環(huán)流化床鍋爐的燃燒模型。具體地，首先，通過非線性映射將與燃燒優(yōu)化相關(guān)的氣體(例如，氧氣和一氧化碳)的濃度值數(shù)據(jù)嵌入到合適的特征空間以特征提取樣本數(shù)據(jù)信息。然后，利用最小二乘支持向量機(jī)分析和處理樣本數(shù)據(jù)信息以構(gòu)建循環(huán)流化床鍋爐的燃燒模型。其中，燃燒模型包括氮氧化物排放模型和燃燒效率模型。藉此，降低了樣本空間的維數(shù)，更好地實(shí)現(xiàn)了最小化誤差(表示最小二乘支持向量機(jī)識別樣本數(shù)據(jù)信息的能力)和模型復(fù)雜性之間的折衷，從而使得氮氧化物排放模型和燃燒效率模型具有優(yōu)良的泛化