[发明专利]一种锅炉燃烧优化的建模方法

说明书

技术领域

本发明属于信息控制技术领域，涉及到模式识别及回归技术，特别是涉及一种锅炉燃烧优化的建模方法。

背景技术

锅炉的燃烧优化是节能减排的重要技术手段，其目标是在一定的锅炉负荷条件下，通过调整锅炉配风、给煤等运行参数而获得高效率、低污染排放及更安全的运行状态。锅炉的运行是以负荷为主动参数的，其他的运行参数都要根据锅炉负荷的情况进行相应的调整，锅炉的配风、给煤等运行参数的搭配对锅炉燃烧状态有直接的影响，不同的配风、给煤及氧量等操作参数的配置会直接导致不同的锅炉效率、污染气体的排放量及设备的损耗情况。对于给定的锅炉，在一定的负荷条件下，存在一种最优的操作参数配置方案，能够使燃烧状态最优化。锅炉的操作参数间有着非常复杂的耦合关系，要找到最优的操作参数配置是非常困难，而且在实际运行中，由于调峰的需要，有时锅炉要在低负荷或极低负荷条件下运行，在低负荷或极低负荷条件下的运行情况与正常负荷及高负荷的情况有极大差别，配风、给煤等运行参数的搭配对锅炉燃烧状态的影响也有很大的不同，锅炉实际运行中极低负荷的情况比较少，数据量也会比较少，因此企图通过数据挖掘，针对所有负荷的情况建立一个单一模型实现锅炉优化运行，通常会在模型预测方面会遇到很多困难。随着科学技术的不断进步，锅炉运行自动化程度不断提高，但是锅炉燃烧优化问题一直没有很好的得到解决。

在实际生产中锅炉的燃烧优化主要是靠调试人员进行不同工况的实验，针对具体的锅炉和煤种情况，通过不同实验来寻找较好的运行参数配置，此种方法费时、费力而且能够实验的参数组合有限，因此通过调试实验找到的参数配置还存在较大的提升空间，另外，这种方法还不能实现根据锅炉的实时变化情况进行在线的优化。

如果能通过数据挖掘的优势，在大量实际运行数据中，挖掘出运行参数与锅炉燃烧指标间的关系模型，而避免一般的建模方法中，对所有负荷情况建立单一模型缺点，针对不同负荷情况的特点采用不同的建模方法，建立不同模型，将会使建模优化方法得效果大大提高。

发明内容

本发明的目标是针对锅炉燃烧优化中的瓶颈问题，提出一种兼顾模型预测精度与泛化能力的建模方法。

本发明具体是根据锅炉燃烧的主动参数负荷进行分段，将燃烧情况相近的负荷工况化为一段，将差别较大的负荷工况分开建模，对于数据较少的低负荷或极低负荷工况采用适于小样本且泛化能力强的建模方法；在建模前对建模数据进行了拓扑结构上分布均匀和数量均等的选择，并进行适当的预处理，以保证模型的预测能力和泛化能力，最终根据实际负荷所处的负荷段，选用相应各负荷段的模型进行优化。该方法克服了传统建模方法中，面对燃烧情况差别非常大的所有负荷情况建模的不足，而且通过数据选择和预处理保证了模型的预测精度和泛化能力。

本发明的技术方案是通过锅炉负荷分段的数据采集、建模，数据样本的选择和预处理、建立不同负荷段的模型，并根据实际运行负荷的情况选则相应负荷段的模型进行优化等手段，确立了一种锅炉的燃烧优化的建模方法，利用该方法可有效提高模型的预测精度和泛化能力。

本发明方法的步骤包括：

(1)根据锅炉燃烧情况按负荷分段，并建立实时数据库，按负荷段采集锅炉运行参数及相关的表征锅炉燃烧特征指标的数据，具体方法是：

根据锅炉不同负荷范围下的操作参数对燃烧特征指标影响的相似情况，按负荷范围进行分段采集，分为n(n≥3)段，建立不同负荷段下锅炉实时运行数据库，通过数据采集装置采集不同负荷段下实时锅炉运行操作参数数据，并将实时锅炉运行操作参数数据与获得的表征锅炉燃烧特征指标的数据存入相应的实时数据库中。

所述的实时锅炉运行操作参数数据包括负荷、各层的一次风速、各层的二次风速、炉膛出口烟气含氧量、燃尽风速、给粉机给粉速度，燃煤工业分析指标；所述的表征锅炉燃烧特征指标的数据包括锅炉燃烧器边水冷壁的CO浓度、尾部烟气的NO浓度和锅炉效率，其获得的方法为成熟技术。

(2)对各分段数据库中的数据进行选择和预处理，并针对不同负荷段数据量的特点，通过不同的数据挖掘方法，建立不同负荷段下锅炉运行操作参数与燃烧特征指标间模型，具体方法是：