鍋爐運行中，煤粉分配不均和燃燒偏斜會引起“發燒難題”，不僅影響運行安全和達汽溫能力，還可能引發結渣等隱患。傳統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需求。東方電氣集團所屬東方鍋爐自主研發的煤粉量偏差智能調節控制系統與高溫受熱面壁溫智能調節系統，“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“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同比減少約60%。
▲“東方造”煤粉鍋爐智慧燃燒偏差控制系統投用項目
軟硬件聯手的“自動平衡大師”
讓煤粉分配不“偏心”
集控室里，壁溫偏差智能調節控制系統進入最后的軟件調試階段。負責該系統研發的東方鍋爐工程師張秀昌介紹道，“壁溫偏差調節系統是東方鍋爐自主研發的‘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。”
▲粉量偏差智能調節效果
“我們的智能調節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、壁溫監測到粉量、風量調節的閉環控制系統。就像給風粉裝上了‘精準導航’”一同參與調試該系統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控制系統如同一個全天候“智能管家”，能夠自動判斷燃燒均勻性，實時精確調整給煤量，并實現風粉解耦精細調節，完成管屏溫升、壁溫與風粉的協同控制，解決管屏左右側吸熱不均衡問題。
系統投用后，煤粉分配偏差調節范圍達±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”
▲壁溫偏差自動調節界面
高溫受熱面壁溫智能調節系統堪稱鍋爐的“智能體溫調節器”，就像人體的體溫調節系統一樣，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測壁溫分布，系統自動識別高溫區域和溫度偏差，根據壁溫分布情況，系統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，以實現風門開度和擺角的動態精準調節，達到壁溫調平的目的。
這套系統建立了完整的壁溫監測與調節閉環控制體系，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，以運行數據為學習素材，通過不斷學習鍋爐運行的歷史數據和人工操作模式，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了關鍵指標優化控制系統。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據模型，再結合基于遺傳算法的模型尋優技術，全方位優化燃燒各個環節。
此外，研發爐內關鍵部位結渣狀態智慧監視系統，結合高溫工業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。
▲關鍵指標優化控制系統（燃燒系統整體優化控制）界面
工業4.0和智能制造的快速發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，實現綜合智能尋優后的實時閉環控制，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，東方電氣將持續以人工智能助力能源產業轉型升級，為構建清潔低碳、安全高效的能源體系貢獻更大力量。
