雙爐膛電站直流爐輻射圖像處理及燃燒診斷與優(yōu)化控制.pdf

1、未來很長時間內我國仍將以燃煤發(fā)電為主。在電站燃煤鍋爐中，燃燒工況組織不合理造成的燃燒不均勻、火焰中心偏斜、火焰刷墻等是導致爐膛結焦、爐管爆裂、爐膛滅火、爐膛爆炸等運行事故的重要原因。將爐內燃燒火焰圖像處理技術應用到爐膛火焰監(jiān)視裝置中，對爐內燃燒進行溫度分布可視化監(jiān)視和燃燒診斷與優(yōu)化控制，對于改善現有鍋爐爐膛燃燒安全性和經濟性具有重要意義。本文的研究對象為一臺300MW雙爐膛煤粉燃燒直流鍋爐，針對該鍋爐進行了爐內燃燒火焰輻射圖像處理和燃燒

2、診斷與優(yōu)化控制的研究。具體工作如下：
　　 ⑴大型電站鍋爐內的燃燒火焰具有大尺寸、強脈動的特點，一般的方法難以實現爐內三維溫度場的可視化，而雙爐膛鍋爐不僅重建的溫度分布數量是單爐膛鍋爐的2倍，而且由于其結構的特殊性(為中間連通型)，使得重建爐內三維溫度場更為復雜?；诒菊n題組已有的研究成果能夠很好地解決這一問題：首先利用DRESOR法為爐內三維溫度場的重建提供充分的輻射成像信息，其次采用輻射溫度成像模型建立火焰溫度圖像(由成像裝

3、置檢測得到)與爐內溫度場之間的線性關系，最后基于一種改進的Tikhonov 正則化方法重建爐內三維溫度分布。針對該雙爐膛直流爐的模擬研究結果表明：即使測量誤差的均方差達到0.11，仍然能夠達到很好的重建效果。
　　 ⑵在獲得爐內三維溫度場重建結果的基礎上開發(fā)了一套爐膛燃燒監(jiān)控系統(tǒng)，基于BCB和OpenGL混合編程在計算機中實現了爐內三維溫度場的可視化，基于現場總線技術首次在電廠DCS控制系統(tǒng)中實現了大型電站鍋爐爐內三維溫度場可視

4、化。DCS中溫度場可視化畫面實時刷新時間不超過5s，現場運行操作人員可通過DCS 畫面直觀地了解爐膛燃燒工況(如火焰中心位置、溫度高低及火焰中心偏斜等)，有助于減輕運行人員工作強度，提高鍋爐安全運行水平。
　　 ⑶在不同燃燒工況下開展了該直流爐爐內分層黑度和溫度場特征參數檢測的實驗研究，研究結果表明：在煤質不變的情況下爐內各層黑度與各層平均溫度均與負荷成正比；當進行層間燃料量調整時，煤粉濃度增加的區(qū)域分層黑度與層間溫度均增加；當

5、鍋爐氧量降低時，爐膛下兩層黑度增加，上兩層黑度有所減少，此時爐膛火焰中心區(qū)域的輻射換熱水平增加，全爐膛平均溫度增加。在進行爐內溫度場特征參數檢測得到典型工況樣本的基礎上，以各層各角燃燒器燃料量及一次風、二次風量、燃盡風量等作為輸入變量，以爐內各層平均溫度及相應的溫度中心坐標作為輸出變量建立RBF網絡動態(tài)模型，該模型具有良好的自適應能力，能夠有效克服現有模型的不足。通過安裝在爐本體上的多個CCD探頭，經圖像處理技術能夠得到反映爐內不同區(qū)域

6、燃燒強度大小的多層輻射能信號。本文提出利用爐內多層輻射能信號進行爐膛燃燒精細化診斷的設想，并對該爐一次滅火事故進行了詳細分析。研究結果表明：多層輻射能信號相比現有的鍋爐運行參數能夠更迅速更全面地反映爐內燃燒工況的變化，可為幫助查明滅火事故原因提供一個有力的診斷工具。
　　 ⑷為便于將多層輻射能信號引入機組控制系統(tǒng)，提出一種將多層輻射能信號進行融合處理得到總輻射能信號的自適應算法，該算法能夠克服因某些CCD火焰探頭出現周期性積灰、

7、結焦情況導致某些分層輻射能失真帶來的不利影響，融合后的總輻射能能夠很好地反映負荷的變化趨勢，并超前負荷變化30s 以上，適合引入機組在線控制系統(tǒng)。本文提出了基于RBF網絡自適應整定引入總輻射能反饋信號的燃燒串級控制系統(tǒng)PID 參數的控制策略，仿真研究表明該控制算法能快速響應主汽壓的階躍擾動，迅速克服燃料量內擾，其控制效果明顯優(yōu)于常規(guī)PID串級控制。
　　 ⑸介紹了基于總輻射能信號反饋進行風煤比優(yōu)化控制的原理，針對該直流爐進行了氧