三维动态实时数字化锅炉技术发展探讨.PDF

中国科学: 技术科学 年 第 卷 第 期: ~ 《中国科学》杂志社 论 文 SCIENCE CHINA PRESS 三维、动态、实时数字化锅炉技术发展探讨 郑树，周怀春* 清华大学热能工程系热能工程系，北京海淀区，100084 * E-mail: hczh@ 收稿日期: ; 接受日期: 国家杰出青年科学基金(批准号:资助项目 国家自然科学基金青年基金(批准号:资助项目 摘要 锅炉作为发电厂的一个庞然大物，是一个典型的三维空间分布系统；而燃烧和热力过 关键词 程又是一个处于外界需求不断变化、各种扰动持续影响的动态系统，对其信息化、智能化技术 电站锅炉 三维系统 的研发应建立三维、动态、实时数字化的框架思路。三维设计技术目前仅仅用于实现火电厂高 数值模拟 效的设计和技术移交，其建立的电站设备和系统的三维数据库可作为三维、动态、实时火电机 燃烧可视化 组技术研发平台。炉内燃烧过程三维数值模拟研究已经发展到相当的程度，一方面数值模拟需 燃烧优化 要研发更加精细的模型以更加准确地反映炉内实际燃烧工况，另一方面数值模拟分析技术有待 锅炉受热面 嵌入到发电机组实际运行分析和优化中。基于辐射图像处理的炉内三维燃烧过程可视化检测技 术正在从炉内三维温度场在线检测向炉内煤粉燃烧过程（煤粉浓度、燃尽度和燃烧放热量空间 分布）三维全面可视化检测的阶段过渡，为三维、动态、实时数字化锅炉技术发展奠定了良好 的基础。炉内三维燃烧过程可视化检测技术将为分析、诊断炉内燃烧过程故障和燃烧经济性， 以及锅炉受热面安全运行状况提供具有空间分辨能力的精细三维信息，是锅炉信息化、智能化 发展的一个重要方向。 知识。随着科学技术的发展，火电厂监控系统由模拟 1 火电厂信息化、智能化技术概述 仪表发展到了数字化、信息化系统，使DCS 、PLC 、 21 世纪人类已进入信息化时代。各发电集团和 SIS 等得到了广泛的应用，并开始了对现场总线、优 企业已充分认识到，大力推进信息化建设、实现生产 化控制及故障预测等技术的研究及应用[2] [3] 。文献 阐 过程高度自动化和管理现代化，是企业持续实现安全 述了我国在控制系统硬件和监控系统应用软件等方 经济生产的重要前提条件[1] [1] 。按照文献 的论述，火 面取得的成果。面对火电厂海量运行数据的增加，数 电厂信息化包含两层含义，即火电厂生产过程监控和 据挖掘技术可以实现模糊建模、关联分析，实现在没 企业管理需要的所有必要信息均应无重复地得以采 有确定数学模型的前提下对机组经济运行的规则、模 集和通过数字网络共享，信息的采集、处理和反馈应 式进行有益的分析[4] [5] 。文献 根据当前火电厂信息化 最大限度自动化；二是采集和存储的海量信息必须经 和自动化技术的发展现状和趋势，提出了一个新的概 过数据挖掘技术，使信息浓缩和智能化，成为有用的 念— 火电厂厂级控制系统（Plant Supervisory Control 引用格式: