智能燃烧优化系统的研究与应用
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以实现 锅炉 的节 能优化 运行 。
在这 方面 ，国外相 关研究 和实 践起 步较早 ，成 果 较 丰 富。如 美 国 的 Ｕｌ ｔ ｒ ａ ｍａ ｘ系 统 、Ｎｅ ｕ Ｓ Ｉ ＧＨＴ 系 统 、Ｐ ｏ ｗｅ ｒ Ｐ ｅ ｆｅ ｒ ｃ ｔ ｅ ｒ系统 都 是 比较 典 型 的燃 烧
效率 。但 由于 我 国普 遍 存在煤 质变 化大 、配煤掺 烧 和磨 煤 机运行 方 式多样 的情 况 ，往 往无法 满足各 种 工 况下对 模型 不断训 练和 修正 的要求 。 下面 开发 的智能 燃烧 优化系 统 ，充分利 用锅 炉
０ 概述
锅 炉性 能和 状态 监测 装置 的开 发和相 关设备 的
闭环 控 制 功 能 ；清 华 大 学 开 发 的 ＯＣ Ｐ ３系 统 、 东 南大 学开 发 的 ＢＣ Ｏ Ｓ 一 ２ ０ ０ ０ ／ ２ ． ０系统都 采用 神经 网 络 “ 黑盒 ”模 型和非 线性寻 优技 术 ， 模型 可 自修 正 ， 可 实现锅 炉燃烧 优化 的 闭环控 制 。 综 上所述 ， 目前绝 大多数 锅炉 燃烧优 化控 制系 统都 以 “ 黑盒 ”神 经 网络模型 为核 心模型 ，以监 测 数据 为 主要样 本来 源 ，采用寻 优和修 正 技术 ，对 该
本数据 或 ＤＣ Ｓ历 史数 据 。
燃烧调整原理和经验 ，建立神经网络模型 ， 将氧量 给定 、各层二 次 风 门开 度 、燃烬 风 门开 度都 纳入在 线燃烧优化的控制范围， 实现炉侧的全面闭环控制 。
此外 ，由于 锅炉 系统涉 及设 备和 工况繁 多 ，在 出现 特殊 情况 ，使燃 烧优化 的个 别控 制 回路需切 换为 手
Ｙ
电 力安全技术
第１ ９ 卷（ ２ ０ １ ７ 年 第７ 期）
智 能燃烧优化 系统 的研究 与应用
田建 勇 ，郭 涛
（ 国 家电投 集 团河 南 电力有 限公 司开封 发 电分公 司 ，河 南 开封 ４ ７ ５ ０ ０ ２ ）
［ 摘
要 ］影 响火 电厂 锅 炉 ｝ 生 能 的 因素繁 多 ，很 难 实现 大量控 制对 象的在 线优 化控制 。介 绍 了
第１ ９ 卷（ ２ ０ １ ７ 年 第７ 期）
电 力安全技术
Ｙ
图１ 智能燃烧优化系统 原理
已通过 前 期燃烧 调整 试验 获得 最佳 的分 离器 挡板 开
寻 优空 间 内智 能搜 索对 应最优 经济性 的控 制指令 组 合 。Ｐ Ｓ Ｏ是一 种智 能搜索 算法 ，该 算法源 于模仿 鸟 群 、鱼群 、蜂群 或蚁群 等生 物种 群在 未知 区域 的探 索和 觅食方 式 。即种群 中的一 只 “ 鸟 ”被看 做一个 粒子 ，描述 其所在 位置 的 ｒ ／ 维 向量包 含 １ 个 目标 问
一 一
络模块和粒子群优化控制模块组成。由于该系统受
ｍｏ ｄ ｂ ｕ ｓ 通 信速 率 的 限制 ，需 尽 可能 降 低通 信 点数
以提 高运 算 和控 制 指 令 周 期 ，将 容 易 在 ＤＣ Ｓ中实
现 的 优化 控 制在 ＤＣ Ｓ内部 通过 逻辑 修 改 的方 式实 现 。另 一 方 面 ， 由于 制 粉 系统 配 置 的静 态分 离 器 ，
模 型进 行在 线修正 ，优 化燃烧 控制 指令 ，提高 锅炉
节能、低排放改造 ，在本质意义上都可归入锅炉燃
烧 优化 范畴 。但 从机 组的运 行和 控制 角度 来说 ，锅 炉 燃烧 优化 控制 多指基 于 现有监 测手段 对燃 煤锅 炉 的制 送粉 和 配 风相 关对象 和参 数进 行 建议 或控 制 ，
动并进行人工干预时，该系统仍能对剩余控制回路
进行 优化 ，具有 较高 的生存 能力 。
国 内早 期 燃 烧 优 化 控 制 技术 的研 究 主要 为 锅
炉烟气含氧量的优化控制，很多研究采用了烟气 中 Ｃ Ｏ含量与锅炉效率的关系作为间接寻优烟气氧量
１ 系统原理
如图１ 所 示 ，智能 燃烧优 化系统 核心 由神经 网
题候选 解 的 门个元 素 ，这 些粒 子不 断地根据 自己的
度 ，各 粉 管风速 及 出力也 已进 行 了试验调 平 ，运 行
后 原则 上 不再进 行相 关调 整 ，因此 相 关控 制 不再 参
与 智能 优化控 制 。
就地 测量信 号 经直接 或 间接方 式实 时通 过有效
的依据。此类控制系统简单、 有效 ， 但是比较粗糙 ，
实际应用很少 ，主要是受早期锅炉可控性较差、各 种分 析 测量仪 表 尚未成 熟 的影响 。
西安 热 工研 究 院 研 究 出的 锅 炉 燃 烧 优 化 指 导 系统 ，属于开 环 指导性 系 统 ；浙 江大学 开 发 的基 于 Ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｎ ｅ ｔ ／ Ｉ ｎ ｔ ｒ ａ ｎ ｅ ｔ 的燃烧 优 化指 导 系统 ，也 不具 备
ห้องสมุดไป่ตู้
优化 系统。此外美 国 Ｇ Ｅ公司的 Ｋ Ｎ ３ 系统、艾默 生 公司 的Ｓ ｍａ ｒ ｔ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ 燃 烧 优 化 技术 、Ｎ ｅ ｕ ｃ ｏ 公 司 的Ｃ ｏ ｍｂ ｕ ｓ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｐ ｔ 燃 烧 优 化 技 术 和 英 国
Ｐ ｏ ｗｅ ｒ ｇ ｅ ｎ公司 的 Ｇ ＮＯＣ Ｉ Ｓ Ｐ Ｌ ＵＳ也是 国外 比较成 熟 的燃烧 优化 系统 。这 些公 司的燃 烧优 化系 统 比较 类似 ，均 采用 “ 黑箱 ”模 型 ，用于对 锅 炉燃烧 模 型 的训 练和 修正 ，需要 在被 优化 工 况下采 集大量 的样
基于智 能技 术开 发的锅 炉燃 烧优 化闭环控 制 系统 ，应 用该 系统 对影响锅 炉燃烧 的控 制 参数和 大量对
象进行 在 线优化调整 ， 实现 了各种运行 条件下的锅 炉经 济性优化运行 ， 提 高 了火 电厂 自动化运行 水平 ，
起 到 了节能降耗作 用。
［ 关键 词 ］智 能燃烧优 化 系统 ；燃煤锅 炉 ；闲环控 制 ；粒子 群优 化
在这 方面 ，国外相 关研究 和实 践起 步较早 ，成 果 较 丰 富。如 美 国 的 Ｕｌ ｔ ｒ ａ ｍａ ｘ系 统 、Ｎｅ ｕ Ｓ Ｉ ＧＨＴ 系 统 、Ｐ ｏ ｗｅ ｒ Ｐ ｅ ｆｅ ｒ ｃ ｔ ｅ ｒ系统 都 是 比较 典 型 的燃 烧
效率 。但 由于 我 国普 遍 存在煤 质变 化大 、配煤掺 烧 和磨 煤 机运行 方 式多样 的情 况 ，往 往无法 满足各 种 工 况下对 模型 不断训 练和 修正 的要求 。 下面 开发 的智能 燃烧 优化系 统 ，充分利 用锅 炉
０ 概述
锅 炉性 能和 状态 监测 装置 的开 发和相 关设备 的
闭环 控 制 功 能 ；清 华 大 学 开 发 的 ＯＣ Ｐ ３系 统 、 东 南大 学开 发 的 ＢＣ Ｏ Ｓ 一 ２ ０ ０ ０ ／ ２ ． ０系统都 采用 神经 网 络 “ 黑盒 ”模 型和非 线性寻 优技 术 ， 模型 可 自修 正 ， 可 实现锅 炉燃烧 优化 的 闭环控 制 。 综 上所述 ， 目前绝 大多数 锅炉 燃烧优 化控 制系 统都 以 “ 黑盒 ”神 经 网络模型 为核 心模型 ，以监 测 数据 为 主要样 本来 源 ，采用寻 优和修 正 技术 ，对 该
本数据 或 ＤＣ Ｓ历 史数 据 。
燃烧调整原理和经验 ，建立神经网络模型 ， 将氧量 给定 、各层二 次 风 门开 度 、燃烬 风 门开 度都 纳入在 线燃烧优化的控制范围， 实现炉侧的全面闭环控制 。
此外 ，由于 锅炉 系统涉 及设 备和 工况繁 多 ，在 出现 特殊 情况 ，使燃 烧优化 的个 别控 制 回路需切 换为 手
Ｙ
电 力安全技术
第１ ９ 卷（ ２ ０ １ ７ 年 第７ 期）
智 能燃烧优化 系统 的研究 与应用
田建 勇 ，郭 涛
（ 国 家电投 集 团河 南 电力有 限公 司开封 发 电分公 司 ，河 南 开封 ４ ７ ５ ０ ０ ２ ）
［ 摘
要 ］影 响火 电厂 锅 炉 ｝ 生 能 的 因素繁 多 ，很 难 实现 大量控 制对 象的在 线优 化控制 。介 绍 了
第１ ９ 卷（ ２ ０ １ ７ 年 第７ 期）
电 力安全技术
Ｙ
图１ 智能燃烧优化系统 原理
已通过 前 期燃烧 调整 试验 获得 最佳 的分 离器 挡板 开
寻 优空 间 内智 能搜 索对 应最优 经济性 的控 制指令 组 合 。Ｐ Ｓ Ｏ是一 种智 能搜索 算法 ，该 算法源 于模仿 鸟 群 、鱼群 、蜂群 或蚁群 等生 物种 群在 未知 区域 的探 索和 觅食方 式 。即种群 中的一 只 “ 鸟 ”被看 做一个 粒子 ，描述 其所在 位置 的 ｒ ／ 维 向量包 含 １ 个 目标 问
一 一
络模块和粒子群优化控制模块组成。由于该系统受
ｍｏ ｄ ｂ ｕ ｓ 通 信速 率 的 限制 ，需 尽 可能 降 低通 信 点数
以提 高运 算 和控 制 指 令 周 期 ，将 容 易 在 ＤＣ Ｓ中实
现 的 优化 控 制在 ＤＣ Ｓ内部 通过 逻辑 修 改 的方 式实 现 。另 一 方 面 ， 由于 制 粉 系统 配 置 的静 态分 离 器 ，
模 型进 行在 线修正 ，优 化燃烧 控制 指令 ，提高 锅炉
节能、低排放改造 ，在本质意义上都可归入锅炉燃
烧 优化 范畴 。但 从机 组的运 行和 控制 角度 来说 ，锅 炉 燃烧 优化 控制 多指基 于 现有监 测手段 对燃 煤锅 炉 的制 送粉 和 配 风相 关对象 和参 数进 行 建议 或控 制 ，
动并进行人工干预时，该系统仍能对剩余控制回路
进行 优化 ，具有 较高 的生存 能力 。
国 内早 期 燃 烧 优 化 控 制 技术 的研 究 主要 为 锅
炉烟气含氧量的优化控制，很多研究采用了烟气 中 Ｃ Ｏ含量与锅炉效率的关系作为间接寻优烟气氧量
１ 系统原理
如图１ 所 示 ，智能 燃烧优 化系统 核心 由神经 网
题候选 解 的 门个元 素 ，这 些粒 子不 断地根据 自己的
度 ，各 粉 管风速 及 出力也 已进 行 了试验调 平 ，运 行
后 原则 上 不再进 行相 关调 整 ，因此 相 关控 制 不再 参
与 智能 优化控 制 。
就地 测量信 号 经直接 或 间接方 式实 时通 过有效
的依据。此类控制系统简单、 有效 ， 但是比较粗糙 ，
实际应用很少 ，主要是受早期锅炉可控性较差、各 种分 析 测量仪 表 尚未成 熟 的影响 。
西安 热 工研 究 院 研 究 出的 锅 炉 燃 烧 优 化 指 导 系统 ，属于开 环 指导性 系 统 ；浙 江大学 开 发 的基 于 Ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｎ ｅ ｔ ／ Ｉ ｎ ｔ ｒ ａ ｎ ｅ ｔ 的燃烧 优 化指 导 系统 ，也 不具 备
ห้องสมุดไป่ตู้
优化 系统。此外美 国 Ｇ Ｅ公司的 Ｋ Ｎ ３ 系统、艾默 生 公司 的Ｓ ｍａ ｒ ｔ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ 燃 烧 优 化 技术 、Ｎ ｅ ｕ ｃ ｏ 公 司 的Ｃ ｏ ｍｂ ｕ ｓ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｐ ｔ 燃 烧 优 化 技 术 和 英 国
Ｐ ｏ ｗｅ ｒ ｇ ｅ ｎ公司 的 Ｇ ＮＯＣ Ｉ Ｓ Ｐ Ｌ ＵＳ也是 国外 比较成 熟 的燃烧 优化 系统 。这 些公 司的燃 烧优 化系 统 比较 类似 ，均 采用 “ 黑箱 ”模 型 ，用于对 锅 炉燃烧 模 型 的训 练和 修正 ，需要 在被 优化 工 况下采 集大量 的样
基于智 能技 术开 发的锅 炉燃 烧优 化闭环控 制 系统 ，应 用该 系统 对影响锅 炉燃烧 的控 制 参数和 大量对
象进行 在 线优化调整 ， 实现 了各种运行 条件下的锅 炉经 济性优化运行 ， 提 高 了火 电厂 自动化运行 水平 ，
起 到 了节能降耗作 用。
［ 关键 词 ］智 能燃烧优 化 系统 ；燃煤锅 炉 ；闲环控 制 ；粒子 群优 化