一种660MW超超临界循环流化床锅炉省煤器吹灰优化控制方法
本发明属于超超临界循环流化床锅炉运行优化技术领域，尤其涉及一种660MW超超临界循环流化床锅炉省煤器吹灰优化控制方法，利用660MW超超临界循环流化床锅炉工艺结构与运行机理，在数据全面预处理及稳态筛选基础上，采用XGBoost算法对省煤器的清洁吸热量进行预测，进而计算660MW超超临界循环流化床锅炉省煤器洁净因子，根据省煤器洁净因子的变化来判断省煤器的积灰状态，进而优化其吹灰控制方法。本发明能较好实现660MW超超临界循环流化床锅炉省煤器的按需吹灰，优化传统的基于操作规程定期进行或基于经验判断不定期吹灰控制方法，保证660MW超超临界循环流化床锅炉机组安全高效、清洁低碳、灵活智能运行。
发明专利
CN202310224909.4
2023-03-09
CN116379452A
2023-07-04
F23J3/00(2006.01)
中国电建集团江西省电力设计院有限公司
罗国权;漆聪;黄雪丽;梁大镁;郑海涛;谭小湾
330096 江西省南昌市高新开发区京东大道426号
北京中南长风知识产权代理事务所(普通合伙)
郑海
江西;36
1.一种660MW超超临界循环流化床锅炉省煤器吹灰优化控制方法，其特征在于，包括如下步骤： 步骤1、根据660MW超超临界循环流化床锅炉实际的工艺结构布置与运行流程，结合电厂DCS系统测点，挑选与省煤器相关的烟气、汽水等工质的特征参数； 步骤2、从机组数据库中采集步骤1中筛选的数据，并对采集的数据进行全面预处理；包含清洗和滤波处理；清洗的数据包括空值数据、离群点数据以及停机工况的数据； 步骤3、针对工况波动问题，进行稳态工况热工数据筛选； 步骤4、基于步骤3筛选热工数据中的温度和压力，计算省煤器受热面单位汽水工质实际吸热量； 步骤5、分析影响省煤器受热面单位汽水工质吸热量的边界条件和因素，确定清洁状态下省煤器单位汽水工质吸热量的关系式； 步骤6、根据步骤5确定好的清洁状态下省煤器单位汽水工质吸热量的关系式，基于XGBoost方法进行数据离线建模，预测实际运行状态下省煤器的清洁吸热量； 数据离线建模的模型输入变量为省煤器入口烟气温度、省煤器入口烟气压力、省煤器出口烟气温度、省煤器出口烟气压力、省煤器入口给水流量、省煤器入口给水温度、省煤器入口给水压力、锅炉负荷、烟气含氧量；模型输出变量为省煤器单位汽水工质理想清洁吸热量； XGBoost模型算法是经过优化的集成树模型，从梯度提升树模型改进和扩展而来，树的集成模型如下所示： 式中：为第i个样本的模型预测值；K为树的数量；F为树的集合空间；表示第i个数据点的特征向量；fk对应第k棵独立的树的结构q和叶子权重w相关状况； XGBoost模型损失函数L包含两部分： 式中：第1部分为预测值和目标真实值yi之间的训练误差；第2部分为树的复杂度之和，是用于控制模型的复杂度的正则项，即 式中γ和λ表示对模型的惩罚系数； 步骤7、根据省煤器洁净因子对660MW超超临界循环流化床锅炉省煤器积灰监测进行评价； 步骤8、确定吹灰阈值，需要根据实际情况对吹灰阈值进行修正；当省煤器洁净因子达到吹灰阈值时，发出省煤器吹灰提醒信息，集控运行人员可进行吹灰操作。 2.根据权利要求1所述660MW超超临界循环流化床锅炉省煤器吹灰优化控制方法，其特征在于，步骤1中的所述特征参数，包括：省煤器入口烟气温度、省煤器入口烟气压力、省煤器出口烟气温度、省煤器出口烟气压力、省煤器入口给水流量、省煤器入口给水温度以及省煤器入口给水压力。 3.根据权利要求1所述660MW超超临界循环流化床锅炉省煤器吹灰优化控制方法，其特征在于，所述空值数据为某一时刻一个或多个测点存在空值的数据，离群点数据为超出正常范围的数据；编写相应的代码对空值数据进行去除，采用箱线图法去除离群点数据；假设q1、q3为数据的第1四分位数、第3四分位数，箱线图法可以表示为： xmax＝q3+1.5×(q3-q1) xmin＝q3-1.5×(q3-q1) 其中，xmax表示数据中的异常极大值，xmin为数据中的异常极小值；若数据中存在小于异常极小值，大于异常极大值的数据则确定为离群点数据，将其去除。 4.根据权利要求1所述660MW超超临界循环流化床锅炉省煤器吹灰优化控制方法，其特征在于，所述滤波处理采用卡尔曼滤波法，卡尔曼滤波(Kalmanfiltering)是一种利用线性系统状态方程，模型如下式所示： X(k)＝A*X(k-1)+B*U(k)+W(k) Z(k)＝H*X(k)+V(k) 式中，X(k)是k时刻的系统状态，U(k)是k时刻对系统的控制量；A和B是系统参数，对于多模型系统，A和B为矩阵；Z(k)是k时刻的测量值，H是测量系统的参数，对于多测量系统H为矩阵；W(k)和V(k)分别表示过程和测量的噪声；通过系统输入输出观测数据，对系统状态进行最优估计。 5.根据权利要求1所述660MW超超临界循环流化床锅炉省煤器吹灰优化控制方法，其特征在于，步骤3中所述进行稳态工况数据筛选，包括将主蒸汽温度、主蒸汽压力、机组负荷3个参数作为监测机组运行工况稳定的依据，判定机组处于稳态工况的条件为： then x'i(k)＝xi(k)i＝1,2,3 式中：xi(k)为采集到的机组主要参数(主蒸汽温度、主蒸汽压力、机组负荷)构成的参数向量，i代表向量中第i个参数；k为采样时刻，代表第k个采样数据；xi,max，xi,min分别为获得历史数据中xi(k)的最大值和最小值；x'i(k)为经过筛选后获得的机组处于稳定工况下的历史运行数据；a为正整数；δ为百分数。 6.根据权利要求1所述660MW超超临界循环流化床锅炉省煤器吹灰优化控制方法，其特征在于，在步骤4中所述的基于热工数据中的温度和压力，计算省煤器受热面单位汽水工质实际吸热量；公式如下： qsj＝hout-hin 式中，qsj为省煤器受热面单位汽水工质实际吸热量；hout为省煤器出口工质焓，kJ/kg；hin为省煤器入口工质焓，kJ/kg。 7.根据权利要求1所述660MW超超临界循环流化床锅炉省煤器吹灰优化控制方法，其特征在于，步骤7中所述省煤器洁净因子，公式如下： 式中：qsj为实际运行过程中省煤器单位质量给水的换热量，kJ/kg；qqj为对应负荷下清洁状态时省煤器单位质量给水的换热量,kJ/kg；清洁因子K介于0～1之间变化。 8.根据权利要求1所述660MW超超临界循环流化床锅炉省煤器吹灰优化控制方法，其特征在于，步骤8中所述当省煤器洁净因子达到吹灰阈值时，发出省煤器吹灰提醒信息，采用如下控制形式实现： 将上述功能逻辑与DCS系统建立通讯连接，通过DCS发出省煤器吹灰指令，优化吹灰控制方法。