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)結渣等隱患。傳統(tǒng)的煤粉分配和燃盡風配風依靠固定擋板和經驗判斷人工手動調整，難以適應多變工況下的動態(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節(jié)控制系統(tǒng)與高溫受熱面壁溫智能調節(jié)系統(tǒng)，“雙管齊下”應對復雜工況下高溫受熱面溫度分布不均問題，實現(xiàn)“智能退燒”，相關科技成果經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，壁溫偏差智能調節(jié)控制系統(tǒng)進入最后的軟件調試階段。負責該系統(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，綜合分析爐內溫度場、氣氛場等對受熱面壁溫的影響，并動態(tài)精準調控，對受熱面壁溫削峰填谷，減小了整體的壁溫偏差。”

▲粉量偏差智能調節(jié)效果

“我們的智能調節(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、風量調節(jié)的閉環(huán)控制系統(tǒng)。就像給風粉裝上了‘精準導航’”一同參與調試該系統(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、水冷壁局部結渣、粉管堵管等安全隱患。

煤粉量偏差智能調節(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，實時精確調整給煤量，并實現(xiàn)風粉解耦精細調節(jié)，完成管屏溫升、壁溫與風粉的協(xié)同控制，解決管屏左右側吸熱不均衡問題。

系統(tǒng)投用后，煤粉分配偏差調節(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”

▲壁溫偏差自動調節(jié)界面

高溫受熱面壁溫智能調節(jié)系統(tǒng)堪稱鍋爐的“智能體溫調節(jié)器”，就像人體的體溫調節(jié)系統(tǒng)一樣，能夠實時感知鍋爐內部的“體溫”變化并做出應對，通過智能分析、自動調整，讓鍋爐始終保持“健康體溫”。

具體運行時，溫度傳感器網絡實時監(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)會自動計算生成風門調整策略，并將手動式的擋板改造為電動可調結構，以實現(xiàn)風門開度和擺角的動態(tài)精準調節(jié)，達到壁溫調平的目的。

這套系統(tǒng)建立了完整的壁溫監(jiān)測與調節(jié)閉環(huán)控制體系，同時融合深度強化學習技術，打造出一個勤奮的“學徒”——以專家經驗為學習基礎，以運行數(shù)據(jù)為學習素材，通過不斷學習鍋爐運行的歷史數(shù)據(jù)和人工操作模式，自己“琢磨”出自動控制策略。

▲熱偏差強化學習框圖

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”調平壁溫的智能拍檔，東方鍋爐還自主研發(fā)了關鍵指標優(yōu)化控制系統(tǒng)。通過結合機器學習和機理模型，將鍋爐燃燒的實際過程轉化成數(shù)據(jù)模型，再結合基于遺傳算法的模型尋優(yōu)技術，全方位優(yōu)化燃燒各個環(huán)節(jié)。

此外，研發(fā)爐內關鍵部位結渣狀態(tài)智慧監(jiān)視系統(tǒng)，結合高溫工業(yè)攝像和智能圖像識別技術，可在指定受熱面結渣形成初期及時識別異常，針對性解決了爐內結焦不能準確識別的問題。

▲關鍵指標優(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)展為煤電機組轉型升級提供了新契機，在“雙碳”目標和電力綠色轉型的大背景下，東方鍋爐將多年的調試運行經驗與人工智能技術巧妙融合，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，護航相關設備在高效燃燒、超低排放、汽溫精準達標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業(yè)轉型升級，為構建清潔低碳、安全高效的能源體系貢獻更大力量。