[发明专利]一种锅炉热偏差预测方法

说明书

本发明公开了一种锅炉热偏差预测方法，该方法包括以下步骤：(1)按照气流在锅炉内形成的切圆大小和旋转方向对二次风门进行分类；(2)对每类中各个风门的信息进行融合；(3)先对燃烧调整工况进行数值模拟，还原锅炉燃烧三维动力场，从而获取炉膛出口速度不均匀信息；(4)采用步骤(3)获得的数据关系，使用基于机器学习算法进行速度不均匀性建模；(5)预测炉膛出口的热偏差。本发明根据热偏差的形成原因对参数进行分类和约减，利用仿真软件还原炉内空气动力场，采用数据驱动建模方法实现热偏差预测，提高了热偏差预测的准确性及稳定性。

技术领域

本发明涉及一种热偏差预测方法，具体是涉及一种锅炉热偏差预测方法。

背景技术

随着电力工业的高速发展和节能环保要求的日益提高，我国的发电机组进入大容量、高参数发展阶段，目前成批量的投入了600MW及1000MW级别的超临界和超超临界火力发电机组。四角切圆燃煤锅炉因其燃烧稳定、燃烧效率高及煤种适应性强等特点而得到广泛应用。四角切圆锅炉燃烧器布置在锅炉四角，煤粉气流以一定的偏转角度喷入炉内，在炉膛中心形成假想切圆。四股气流相互冲击、卷吸，促使煤粉与空气混合均匀，炉内火焰充满度较好，能够形成良好的着火和燃烧条件。然而，由于旋转气流在炉内呈螺旋状上升，到炉膛出口处仍然不能消除，扭转残余的存在，使炉膛出口烟窗存在着高度和宽度方向的速度和温度偏差，而且随着锅炉容量增大，偏差增大，危害加剧。

运行实践表明，在这些锅炉的水平烟道上都发生烟温偏差，导致高温受热面沿炉膛宽度方向受热不均，如果在运行中热偏差太大或出现突发性扰动，即使产用了耐高温材料，仍会发生高温过热器、高温再热器超温爆管事故，严重威胁电站的安全经济运行。对于切圆燃烧锅炉“残余扭转”造成烟温偏差及其带来的影响，现在的主要解决方法有：通过在线计算热偏差，调整燃烧组织方式；利用反切风组织组织燃烧从而减小残余旋转，降低炉膛出口宽度方向热偏差。

在线监测手段虽然能够动态计算和显示管壁温度，为运行人员提供机组当前热偏差信息，但在实际生产中还不能对各种运行工况做出有效的热偏差预测，从而指导安全运行。因此，热偏差至今仍是电力安全生产中的重要问题，亟需认识其中规律，以便进一步改善四角切圆燃烧时的热偏差。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术的不足，本发明提供一种锅炉热偏差预测方法，该方法可以改善四角切圆炉膛热偏差问题，提高热偏差预测的准确性及稳定性。

技术方案：本发明所述的锅炉热偏差预测方法，包括以下步骤：

(1)按照气流在锅炉内形成的切圆大小和旋转方向对二次风门进行分类；

(2)对每类中各个风门的信息进行融合；

(3)先对燃烧调整工况进行数值模拟，还原锅炉燃烧三维动力场，从而获取炉膛出口速度不均匀信息；

(4)采用步骤(3)获得的数据关系，使用基于机器学习算法进行速度不均匀系数建模；

(5)建立热偏差与所述速度不均匀系数的相关模型，预测炉膛出口的热偏差。

优选的，步骤(1)中，所述切圆分为与煤粉气流同向旋转的小切圆，与煤粉气流同旋转方向的大切圆，与煤粉气流异向旋转的消旋切圆；

所述二次风门的分类方法为：将与所述煤粉气流入射角一致的二次风门归为第一类；将与所述煤粉气流呈偏转角，与所述切圆旋转方向一致的二次风门归为第二类；将与所述煤粉气流切圆旋转方向相反的二次风门归为第三类。

优选的，步骤(2)中，对所述各类风门信息进行融合的方法为将二次风门约减为包括开度、摆角及高度特征的各类假想风门。

优选的，所述步骤(3)包括：

(31)搭建锅炉的仿真模型；根据锅炉结构参数构造物理模型，对不同区域划分不同的网格，建立湍流、能量、离散相、燃烧、辐射模型，完成锅炉仿真模型的搭建；