鍋爐運行中，煤粉分配不均和燃燒偏斜會引起“發(fā)燒難題”，不僅影響運行安全和達汽溫能力，還可能引發(fā)結(jié)渣等隱患。傳統(tǒng)的煤粉分配和燃盡風(fēng)配風(fēng)依靠固定擋板和經(jīng)驗判斷人工手動調(diào)整，難以適應(yīng)多變工況下的動態(tài)需求。東方電氣集團所屬東方鍋爐自主研發(fā)的煤粉量偏差智能調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)與高溫受熱面壁溫智能調(diào)節(jié)系統(tǒng)，“雙管齊下”應(yīng)對復(fù)雜工況下高溫受熱面溫度分布不均問題，實現(xiàn)“智能退燒”，相關(guān)科技成果經(jīng)鑒定達到國際先進水平。
2024年1月，這套“智能退燒”系統(tǒng)在國能長源電力漢川電廠成功投用，投運以來，受熱面超溫報警次數(shù)同比減少約60%。
▲“東方造”煤粉鍋爐智慧燃燒偏差控制系統(tǒng)投用項目
軟硬件聯(lián)手的“自動平衡大師”
讓煤粉分配不“偏心”
集控室里，壁溫偏差智能調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)進入最后的軟件調(diào)試階段。負責(zé)該系統(tǒng)研發(fā)的東方鍋爐工程師張秀昌介紹道，“壁溫偏差調(diào)節(jié)系統(tǒng)是東方鍋爐自主研發(fā)的‘黑科技’，通過實時計算模型，綜合分析爐內(nèi)溫度場、氣氛場等對受熱面壁溫的影響，并動態(tài)精準(zhǔn)調(diào)控，對受熱面壁溫削峰填谷，減小了整體的壁溫偏差?！?/p>
▲粉量偏差智能調(diào)節(jié)效果
“我們的智能調(diào)節(jié)軟件打破了依靠煤粉流量測量的局限性，建立起從汽溫溫升、壁溫監(jiān)測到粉量、風(fēng)量調(diào)節(jié)的閉環(huán)控制系統(tǒng)。就像給風(fēng)粉裝上了‘精準(zhǔn)導(dǎo)航’”一同參與調(diào)試該系統(tǒng)的工程師粟海濤補充道。
對沖燃燒鍋爐對粉管粉量分配的均勻性要求很高，分配不均會造成受熱面局部超溫、水冷壁局部結(jié)渣、粉管堵管等安全隱患。
煤粉量偏差智能調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)如同一個全天候“智能管家”，能夠自動判斷燃燒均勻性，實時精確調(diào)整給煤量，并實現(xiàn)風(fēng)粉解耦精細調(diào)節(jié)，完成管屏溫升、壁溫與風(fēng)粉的協(xié)同控制，解決管屏左右側(cè)吸熱不均衡問題。
系統(tǒng)投用后，煤粉分配偏差調(diào)節(jié)范圍達±16.5%，汽溫溫升偏差降低5℃。
鍋爐的“智能體溫管家”
實時撫平溫度“小情緒”
▲壁溫偏差自動調(diào)節(jié)界面
高溫受熱面壁溫智能調(diào)節(jié)系統(tǒng)堪稱鍋爐的“智能體溫調(diào)節(jié)器”，就像人體的體溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)一樣，能夠?qū)崟r感知鍋爐內(nèi)部的“體溫”變化并做出應(yīng)對，通過智能分析、自動調(diào)整，讓鍋爐始終保持“健康體溫”。
具體運行時，溫度傳感器網(wǎng)絡(luò)實時監(jiān)測壁溫分布，系統(tǒng)自動識別高溫區(qū)域和溫度偏差，根據(jù)壁溫分布情況，系統(tǒng)會自動計算生成風(fēng)門調(diào)整策略，并將手動式的擋板改造為電動可調(diào)結(jié)構(gòu)，以實現(xiàn)風(fēng)門開度和擺角的動態(tài)精準(zhǔn)調(diào)節(jié)，達到壁溫調(diào)平的目的。
這套系統(tǒng)建立了完整的壁溫監(jiān)測與調(diào)節(jié)閉環(huán)控制體系，同時融合深度強化學(xué)習(xí)技術(shù)，打造出一個勤奮的“學(xué)徒”——以專家經(jīng)驗為學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，以運行數(shù)據(jù)為學(xué)習(xí)素材，通過不斷學(xué)習(xí)鍋爐運行的歷史數(shù)據(jù)和人工操作模式，自己“琢磨”出自動控制策略。
▲熱偏差強化學(xué)習(xí)框圖
鍋爐的“全方位保護傘”
兼顧高效與安全
除了一對隨時可為高溫受熱面“退燒”調(diào)平壁溫的智能拍檔，東方鍋爐還自主研發(fā)了關(guān)鍵指標(biāo)優(yōu)化控制系統(tǒng)。通過結(jié)合機器學(xué)習(xí)和機理模型，將鍋爐燃燒的實際過程轉(zhuǎn)化成數(shù)據(jù)模型，再結(jié)合基于遺傳算法的模型尋優(yōu)技術(shù)，全方位優(yōu)化燃燒各個環(huán)節(jié)。
此外，研發(fā)爐內(nèi)關(guān)鍵部位結(jié)渣狀態(tài)智慧監(jiān)視系統(tǒng)，結(jié)合高溫工業(yè)攝像和智能圖像識別技術(shù)，可在指定受熱面結(jié)渣形成初期及時識別異常，針對性解決了爐內(nèi)結(jié)焦不能準(zhǔn)確識別的問題。
▲關(guān)鍵指標(biāo)優(yōu)化控制系統(tǒng)（燃燒系統(tǒng)整體優(yōu)化控制）界面
工業(yè)4.0和智能制造的快速發(fā)展為煤電機組轉(zhuǎn)型升級提供了新契機，在“雙碳”目標(biāo)和電力綠色轉(zhuǎn)型的大背景下，東方鍋爐將多年的調(diào)試運行經(jīng)驗與人工智能技術(shù)巧妙融合，打造出燃煤鍋爐智慧燃燒解決方案。
這套方案通過人工智能與機理模型的深度結(jié)合，有效兼顧電站鍋爐的高效運行和污染排放，實現(xiàn)綜合智能尋優(yōu)后的實時閉環(huán)控制，護航相關(guān)設(shè)備在高效燃燒、超低排放、汽溫精準(zhǔn)達標(biāo)的理想航道上暢行無阻。
未來，東方電氣將持續(xù)以人工智能助力能源產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，為構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系貢獻更大力量。
