基于智能技术的煤粉锅炉燃烧系统建模与优化运行的研究

发布时间：2022-07-08 12:41

　　在火电发电成本中，燃料费用占有很大比例，在我国，由于管理水平和煤质变动等方面的原因，造成锅炉机组煤耗较高，增加了生产成本。而提高锅炉系统的运行水平，促进机组的节能降耗，是降低运行成本，提高电厂竞争能力的重要途径。本文针对煤粉锅炉操作人员在燃烧调整过程中缺少及时调整的依据的问题，做了如下主要工作：（1）在试验数据的基础上，利用人工神经网络技术把锅炉诸多运行参数（负荷，配风方式和煤质特性等）与锅炉的排烟温度、飞灰含碳量和炉渣含碳量关联起来，并结合锅炉反平衡效率计算方法，建立了预测锅炉燃烧效率的混合模型。（2）在建模中，采用了BP神经网络，比较了两种提高神经网络的泛化性能的方法：采用归一化均方误差函数；Bagging神经网络集成。实验结果表明，由7个独立BP网络组成的神经网络集成，在验证集上，排烟温度、飞灰含碳量和炉渣含碳量的最大相对误差分别为3.92％，4.8％和4.93％，比采用归一化均方误差函数的单个神经网络具有更好的泛化性能。（3）在建立锅炉效率预测模型的基础上，针对简单遗传算法的缺点，采用基于实数编码的自适应遗传算法进行寻优。寻优结果表明，在试验工况上，效率平均提升幅度约为1％，而... 

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 锅炉简介
    1.2 研究背景及意义
    1.3 锅炉燃烧系统优化运行研究动态
        1.3.1 基于火焰图像处理技术的研究动态
        1.3.2 基于燃烧理论建模技术的研究动态
        1.3.3 人工神经网络技术的研究动态
    1.4 本文的研究内容
第二章 锅炉燃烧性能试验研究
    2.1 锅炉热效率分析
        2.1.1 过量空气系数的影响及调整方法
        2.1.2 一次风的影响及调整方法
        2.1.3 二次风的影响及调整方法
        2.1.4 三次风的影响及调整方法
        2.1.5 煤粉细度的影响及控制
        2.1.6 给粉均匀性的影响与解决方法
    2.2 试验煤质
    2.3 试验对象
    2.4 试验工况设定
    2.5 试验结果分析
        2.5.1 锅炉负荷的影响
        2.5.2 制粉系统的影响
        2.5.3 过量空气系数的影响
        2.5.4 一次风速的影响
        2.5.5 配风方式的影响
    2.6 小结
第三章 锅炉热效率神经网络模型的建立
    3.1 BP神经网络
        3.1.1 BP网络结构
        3.1.2 标准BP学习算法
        3.1.3 标准BP算法的改进
    3.2 锅炉燃烧系统BP神经网络模型
        3.2.1 输出与输入参数的选取
        3.2.2 网络结构的确定
        3.2.3 性能函数的选取
        3.2.4 BP网络模型的建立
        3.2.5 计算结果及分析
    3.3 锅炉燃烧系统BP神经网络集成模型
        3.3.1 个体网络生成
        3.3.2 结论合并
        3.3.3 神经网络集成模型的建立
        3.3.4 计算结果及分析
    3.4 锅炉热效率模型的建立
    3.5 小结
第四章 锅炉燃烧系统的优化运行
    4.1 遗传算法简介
        4.1.1 概述
        4.1.2 遗传算法的运行机理
        4.1.3 遗传算法设计
    4.2 基于实数编码的自适应遗传算法
        4.2.1 算法的设计
        4.2.2 遗传算法的验证
    4.3 锅炉燃烧优化
        4.3.1 寻优参数及其约束条件的选择
        4.3.2 种群规模及收敛条件的确定
        4.3.3 寻优流程
        4.3.4 寻优结果及分析
    4.4 小结
第五章 锅炉燃烧系统优化软件的开发
    5.1 锅炉效率的在线计算方法
        5.1.1 排烟损失的计算
        5.1.2 固体未完全燃烧损失的计算
        5.1.3 效率的在线计算方法
    5.2 软件的集成
        5.2.1 神经网络工具箱
        5.2.2 遗传算法工具箱
        5.2.3 软件构成
        5.2.4 软件界面
    5.3 小结
第六章 结论及展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的论文及参与的科研项目


【参考文献】：
期刊论文
[1]燃煤锅炉高效低NOx运行策略的实验研究[J]. 张毅,陈彪,丁艳军,张清峰,吴占松.  清华大学学报(自然科学版). 2006(05)
[2]我国发电行业能效状况分析[J]. 米建华.  电力设备. 2006(05)
[3]应用插值滤波反投影快速重建300MW电站锅炉准三维温度场[J]. 黄群星,马增益,严建华,池涌,王飞,岑可法.  中国电机工程学报. 2005(06)
[4]煤质成分在线检测装置[J]. 徐军伟,崔国圣,宋兆龙.  江苏电机工程. 2005(01)
[5]运行参数对锅炉煤粉着火燃烧和飞灰含碳量影响的数值研究[J]. 陈炳华,张颉,孙锐,吴少华,秦裕琨.  动力工程. 2004(04)
[6]电站锅炉高效低污染燃烧优化算法研究[J]. 王培红,李磊磊,陈强,董益华.  动力工程. 2004(04)
[7]电站锅炉NOx排放与效率的响应特性模型[J]. 王培红,李磊磊,陈强,董益华.  动力工程. 2004(02)
[8]PCA和SVM在火焰监测中的应用研究[J]. 白卫东,严建华,池涌,王飞,马增益,林彬,倪明江,岑可法.  中国电机工程学报. 2004(02)
[9]火电厂锅炉热效率优化调整软件的开发[J]. 周昊,郑立刚,翁安心,岑可法.  中国电力. 2004(02)
[10]煤质在线分析技术应用现状及研究[J]. 肖宝兰,李凤瑞,唐玉国,陈星旦,许思传.  吉林电力. 2003(01)

博士论文
[1]电站锅炉燃烧系统优化运行与应用研究[D]. 李智.东北大学 2005



本文编号：3657048