一种提高燃煤锅炉低负荷制粉干燥出力的控制系统及方法与流程

本发明涉及燃煤锅炉节能减排，尤其涉及一种提高燃煤锅炉低负荷制粉干燥出力的控制系统及方法。

背景技术：

1、燃煤锅炉低负荷指的是燃煤火力发电厂锅炉设备的运行功率低于其满功率的状态。通常，低负荷是指锅炉运行在30%～50%的满功率范围内。在低负荷状态下，锅炉的运行效率和稳定性会面临更大的挑战。

2、制粉干燥出力指在燃煤锅炉中，制粉系统负责将原煤研磨成煤粉，并同时对其进行干燥。制粉干燥出力即指该系统在单位时间内能够研磨并干燥的原煤量。提高制粉干燥出力意味着在相同时间内可以处理更多的原煤，从而提高锅炉的运行效率。

3、现有的燃煤锅炉通过优化磨煤机的设计和运行参数，如磨辊加载力、磨盘转速等，来提高磨煤和干燥的效率。引入智能化控制系统，实时监测制粉系统的运行状态，并根据负荷变化、煤种变化等因素自动调整操作参数，以保持高效的制粉干燥出力。

4、近年来，燃煤锅炉技术在提升效率和节能减排方面取得了显著进步。特别是在低负荷运行状态下，通过优化磨煤机的设计与运行参数，如调整磨辊加载力和磨盘转速，锅炉的运行效率和稳定性得到了一定程度的提升。此外，智能化控制系统的引入为实时监测和调整制粉系统的运行状态提供了技术支持，使得锅炉能够根据负荷和煤种变化进行实时调整。

5、现有的燃煤锅炉在优化磨煤机设计和运行参数，以及引入智能化控制系统方面，虽然能够提高磨煤和干燥的效率，但仍存在以下技术痛点，煤质的变化，如水分、灰分、挥发分等含量的不同，会直接影响磨煤和干燥的效率。智能化控制系统需要能够实时监测煤质的变化，并迅速调整操作参数以适应这些变化。为此研发出一种提高燃煤锅炉低负荷制粉干燥出力的控制系统及方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种提高燃煤锅炉低负荷制粉干燥出力的控制系统及方法，以解决煤质的变化，如水分、灰分、挥发分等含量的不同，会直接影响磨煤和干燥的效率的问题。

2、第一方面，本发明提供一种提高燃煤锅炉低负荷制粉干燥出力的控制系统，包括；中央控制系统、设备端、用户端以及后台控制端，所述中央控制系统与设备端、用户端以及后台控制端建立通信连接，所述中央控制系统将用户端以及后台控制端的数据进行处理后，生成优化的控制参数发送至设备端，设备端执行优化的控制参数；

3、获取单元，获取燃煤储存信息，对燃煤储存信息进行检测区域划分，得到待检测燃煤区域，根据待检测燃煤区域进行灰分以及水分检测，得到燃煤灰分以及水分数据；

4、获取单元主要负责监控燃煤储存仓，实时获取燃煤的储存信息。首先，通过物联网传感器网络，收集燃煤储存仓中的燃煤量、温度和湿度等关键数据。数据通过无线通信技术实时传输到中央控制系统。接下来，利用图像识别技术对储存仓内的燃煤进行区域划分，可采用机器视觉系统或无人机进行空中拍摄，然后通过图像处理算法识别出燃煤的堆积区域，从而确定待检测的燃煤区域。在确定待检测区域后，使用检测设备，例如灰分分析仪和水分测定仪，对待检测区域内的燃煤进行灰分和水分含量的检测，以获得准确的燃煤灰分和水分数据。

5、数据处理单元，将燃煤灰分以及水分数据代入至预设的模糊控制模型中，输出优化的控制参数，优化的控制参数包括磨煤机的运行参数和干燥系统的操作参数；

6、在获取了燃煤的灰分和水分数据后，数据处理单元利用这些数据来优化磨煤机和干燥系统的控制参数。首先，燃煤的灰分和水分数据被输入到一个预设的模糊控制模型中。这个模型通过模糊逻辑算法处理输入数据，并输出优化的控制参数。优化的控制参数是根据当前的燃煤质量（由灰分和水分含量决定）来调整的，以确保磨煤机和干燥系统能够以最高效的方式运行。输出的优化控制参数可能包括磨煤机的转速、进料速率、研磨压力等，以及干燥系统的热风温度、风量等。

7、采集单元，采集不同煤质下最佳磨煤和干燥参数，构建煤质数据的数据库，对煤质数据的数据库内的数据进行数据分析，得到煤质数据与系统控制参数关联关系；

8、采集单元的主要任务是收集不同煤质下的最佳磨煤和干燥参数，并构建一个煤质数据库。通过对不同种类的煤炭进行实验和测试，以确定各种煤质在不同条件下的最佳处理参数。数据被整理并存储在数据库中，以便后续的数据分析和参数优化。此外，采集单元还对数据库中的数据进行深入分析，以发现煤质数据与系统控制参数之间的关联关系。

9、匹配单元，接收预期干燥值，将预期干燥值与煤质数据进行匹配，根据预期干燥值与煤质数据匹配结果，调取煤质数据对应的系统控制参数，得到预期干燥值控制参数；

10、匹配单元负责接收用户设定的预期干燥值，预期干燥值代表了用户希望煤炭达到的干燥程度。然后，匹配单元会将预期干燥值与煤质数据库中的数据进行匹配，找到最接近预期干燥值的煤质数据及其对应的最佳控制参数。最后，匹配单元从数据库中调取与匹配煤质数据对应的系统控制参数，用作后续控制系统的输入。

11、执行单元，在控制系统中执行预期干燥值控制参数，并对制粉后煤的干燥度进行检测，若不符合预期干燥值，则在控制系统中执行优化的控制参数包括磨煤机的运行参数和干燥系统的操作参数。

12、执行单元在控制系统中执行前面单元确定的预期干燥值控制参数。预期干燥值控制参数被传输到磨煤机和干燥系统的控制系统中，以调整设备的运行状态。在执行过程中，执行单元还会对制粉后的煤炭进行干燥度的实时检测，以确保煤炭的干燥程度符合预期值。如果检测到的干燥度不符合预期值，执行单元会立即调整控制系统的参数，执行通过模糊控制模型得到的优化控制参数，对磨煤机的运行参数和干燥系统的操作参数进行实时调整，直到煤炭的干燥度达到预期值为止。

13、进一步地，本发明提供一种提高燃煤锅炉低负荷制粉干燥出力的控制系统，获取单元，包括；

14、数据生成单元，利用物联网传感器获取燃煤储存信息，实时监控燃煤储存仓的煤量、温度、湿度信息，通过无线通信技术将这些数据传输到中央控制系统；

15、利用布置在燃煤储存仓的物联网传感器，可以实时监控煤量、温度和湿度。传感器包括以下类型：

16、煤量传感器：用于实时监测燃煤储存仓中的煤量，确保库存的准确性和及时补货。

17、温度传感器：这类传感器用于测量燃煤储存仓的温度，以防止温度过高引发安全隐患，同时也有助于了解煤炭的保存状态。

18、湿度传感器：湿度传感器用于检测储存仓内的湿度水平。湿度是影响煤炭质量的重要因素，因此对其进行监控是必要的。

19、此外，根据实际需求，可能还会包括其他类型的传感器，如烟雾传感器等，以提供更全面的安全监控。这些传感器的应用，结合物联网技术，可以实现对燃煤储存仓环境的实时、远程监控，提高管理效率和安全性。

20、请注意，具体的传感器型号和品牌可能会根据实际应用场景和需求而有所不同。在选择传感器时，应考虑其精度、稳定性、耐用性以及与现有系统的兼容性等因素。

21、图形检测单元，基于图像识别技术对燃煤储存信息进行检测区域划分，燃煤储存信息包括储存仓内的燃煤的位置信息，根据储存仓内的燃煤的位置信息进行区域划分，利用机器学习算法对图像数据进行处理，自动划分出待检测的燃煤区域，得到待检测燃煤区域：

22、检测单元，根据待检测燃煤区域进行灰分以及水分检测，在划定的待检测燃煤区内，使用灰分和水分检测设备进行采样分析，检测设备通过近红外光谱分析测定待检测燃煤区内燃煤的灰分和水分含量，得到待检测燃煤区内燃煤灰分以及水分数据。

23、进一步地，本发明提供一种提高燃煤锅炉低负荷制粉干燥出力的控制系统，数据处理单元，包括；

24、模型构建单元，构建模糊控制模型，模糊控制模型用于接收待检测燃煤区内燃煤灰分以及水分数据作为输入，利用模糊逻辑对数据进行处理，得到模糊控制模型的输出结果；

25、模型优化单元，根据模糊控制模型的输出结果，对磨煤机运行参数和干燥系统操作参数进行调整，得到优化的磨煤机运行参数和干燥系统操作参数。

26、进一步地，本发明提供一种提高燃煤锅炉低负荷制粉干燥出力的控制系统，采集单元，包括；

27、数据库构建单元，采集不同煤质下最佳磨煤和干燥参数，用于构建煤质数据库；

28、数据标记单元，对煤质数据库内不同煤质建立标签，并以煤质标签为基础，建立与标签对应的最佳磨煤和干燥参数序列；

29、数据挖掘单元，对煤质数据的数据库内的数据进行数据分析，利用数据挖掘技术对数据库中的数据进行分析，得到煤质数据与系统控制参数之间的关联关系。

30、进一步地，本发明提供一种提高燃煤锅炉低负荷制粉干燥出力的控制系统，匹配单元，包括；

31、接收单元，从用户端接收预期的干燥值，干燥值为用户期望达到的煤粉干燥程度；

32、数据分析单元，将接收到的预期干燥值与煤质数据库中的数据进行匹配，根据匹配结果找到最接近预期干燥值的煤质数据及其对应的最佳控制参数；

33、数据调取单元，从数据库中调取与匹配煤质数据对应的预期干燥值控制参数，预期干燥值控制参数用于磨煤机和干燥系统的运行。

34、进一步地，本发明提供一种提高燃煤锅炉低负荷制粉干燥出力的控制系统，执行单元，包括；

35、数据输入单元，将匹配得到的预期干燥值控制参数输入到控制系统中进行执行；

36、数据调整单元，控制系统根据预期干燥值控制参数调整磨煤机和干燥系统的运行状态；

37、参数调整单元，在磨煤和干燥过程完成后对制粉后的煤进行干燥度检测，若检测到的干燥度不符合预期值，则执行通过模糊控制模型得到的优化控制参数，进行磨煤机的运行参数和干燥系统的参数调整。

38、第二方面，本发明提供一种提高燃煤锅炉低负荷制粉干燥出力的控制方法，包括；

39、获取燃煤储存信息，对燃煤储存信息进行检测区域划分，得到待检测燃煤区域，根据待检测燃煤区域进行灰分以及水分检测，得到燃煤灰分以及水分数据；

40、将燃煤灰分以及水分数据代入至预设的模糊控制模型中，得到磨煤和干燥系统的控制参数；

41、采集不同煤质下最佳磨煤和干燥参数，构建煤质数据的数据库，对煤质数据的数据库内的数据进行数据分析，得到煤质数据与系统控制参数关联关系；

42、接收预期干燥值，将预期干燥值与煤质数据进行匹配，根据预期干燥值与煤质数据匹配结果，调取煤质数据对应的系统控制参数，得到预期干燥值控制参数；

43、在控制系统中执行预期干燥值控制参数，并对制粉后煤的干燥度进行检测，若不符合预期干燥值，则优化干燥系统的热风温度和风量控制参数，若符合预期干燥值，则待检测燃煤区域内煤研磨结束后，重新对新的燃煤储存信息进行检测区域划分。

44、本发明的有益效果如下：本发明提供一种提高燃煤锅炉低负荷制粉干燥出力的控制系统及方法，旨在解决煤质变化对磨煤和干燥效率的影响问题，提高燃煤锅炉低负荷制粉干燥出力的控制系统包括中央控制系统、设备端、用户端以及后台控制端，通过各端的协同工作，实现对煤质的精准检测、数据的智能处理以及控制参数的优化调整。