项目案例简介：
智慧电厂建设中，如何实现燃煤锅炉多目标、多参数的协同优化整体控制，进一步从自身燃烧运行角度挖掘机组节能减排及安全、经济、稳定运行潜力，已成为电厂面临的最大挑战。国能长源武汉青山热电有限公司#14机组350MW超临界锅炉大量燃用神华煤，其煤质的结焦特性与燃尽特性与原有的设计煤种以及常用煤种均存在很大差异，炉膛以及屏式受热面结焦严重问题的现象十分突出，是锅炉运行的一大安全隐患。另外，在煤质来源极为多元化的情况下，燃烧系统在一次风参数、二次配风结构方面无法形成智能化调节，则锅炉运行安全及效率方面都存在很大的问题。因此，对于锅炉燃烧控制的自动化、智能化改造需求极为迫切。
本项目研发了一套适用于350MW等级超临界机组对冲炉防结焦提效智能燃烧系统，提出以精准在线测量设备为“眼睛”、多变量耦合的燃烧模型为“心脏”、高级过程控制系统为“大脑”的智能化燃烧控制解决方案。本项目基于煤质在线监测技术、一次风粉浓度流速在线监测技术、炉内温度场分布在线监测技术、烟气CO浓度总量在线监测技术实现燃烧多变量场综合监测；采用先进的模型辨识及预测控制技术，实现锅炉燃烧配风、氧量、汽水等系统对炉内燃烧场的优化控制，维持燃烧场均衡稳定，提高锅炉燃烧效率，控制主再热汽温在变负荷下的波动幅度，控制炉膛出口烟温来缓解受热面结焦，降低SCR入口NOx排放浓度及波动幅度。
选送单位：烟台龙源电力技术股份有限公司
项目名称和内容
项目名称：350MW超临界对冲炉防结焦提效智能燃烧技术研究与应用
项目主要科技内容：
锅炉机组运行工况发生较大变化，项目切合能源智能化升级需求。
主要创新点概述
本项目以锅炉燃烧传热特性分析与多变量模型辨识、先进的预测控制技术、深度的过程数据挖掘技术、三维可视化分析技术为核心基础，对煤质成分、一次风粉流速浓度、炉内烟气温度场以及二次风送风、机炉协调、过再热汽温、烟气含氧量开展综合协同优化，构建了基于煤、粉、风全周期实时在线监测的锅炉均衡、稳燃、高效的数字化和智能化运行解决方案，实现机组在燃烧效率、污染物排放指标、运行参数稳定性等方面得到综合性能提升。主要创新点为：
1、以煤质成分、一次风粉浓度流速、炉膛截面温度场、CO全截面测量技术实现锅炉燃烧过程关键场信息的在线监测，并通过燃烧场信息集成技术，将炉内复杂的燃烧场监测信息进行融合、汇总及图像化显示，为在线辨识建模、多变量闭环控制提供基础。
2、采用激励辨识法作为模型辨识手段，对闭环数据首先进行一定的扰动处理，再将数据用于分析建模。基于在线监测得到的燃烧多变量场信息以及DCS中相关的数据，分析建立锅炉燃烧优化操作变量、干扰变量与反应锅炉燃烧经济性、安全运行、污染物排放的控制目标量之间的多变量非线性动力学模型。通过预测控制技术，构建燃烧场与送风、二次配风系统，以及NOx、汽温、壁温分布的控制策略。
3、通过对新型一次风粉调平执行控制器、智能送配风控制技术、基于炉内温度场前馈信号的智能汽水控制技术的研究，形成以燃烧场参数为反馈的综合智能燃烧优化控制技术。通过对风、粉、氧量等影响锅炉燃烧特性的操作变量的设定值或偏置进行动态优化调整，实现多目标优化的锅炉安全运行、低排放运行、经济运行。
应用情况及可推广前景简述
本项目技术成果已在国能长源武汉青山热电有限公司350MW机组工程实施，首次应用于超临界对冲燃烧锅炉，实现锅炉燃烧全流程状态、三维可视化实时监视，维持燃烧场均衡稳定，提高锅炉燃烧效率，控制炉膛出口烟温来缓解受热面结焦现象。
本项目技术成果具有高度的通用性和适应性，可全面应用于能源领域火电、化工等行业，广泛适用于各种压力等级、多样化燃烧方式、不同炉型结构的锅炉机组，市场推广应用前景广阔。
1、新建燃煤电站：电厂基建期融入本技术，综合考虑成本效益分析，避免机组重复无效建设，根本上增强电厂智能化水平；
2、在役燃煤电厂：对在役锅炉进行改造升级，助力电厂实现节能减排降碳、智能化转型的目标；
3、工业锅炉系统：适用于工业领域如化工等行业的自备电厂或动力车间，通过智能燃烧控制提升能效与环保水平；
4、热电联产与分布式能源系统：在热电联产、区域供暖及分布式能源系统中，该技术能有效优化锅炉燃烧，提高能源利用效率，减少排放，满足多元化能源需求。
经济效益及社会效益情况
1、降低锅炉发电煤耗1.08g/kW·h，经济效益显著
本项目案例经第三方电科院性能试验结果表明：锅炉CO排放浓度始终保持在70ppm以下，锅炉效率提高0.36个百分点，发电煤耗降低1.08g/kW·h；SCR入口NOx平均排放浓度降低15-179mg/Nm3，喷氨量平均减少18.4%；主汽温波动幅度在5.23℃范围内，再热汽温波动幅度在7.15℃范围内；氧量波动幅度0.41%范围内，SCR入口NOx波动幅度降低25.8%。以锅炉年利用小时4800h计算，可节约煤量为1814.4吨/年，以每吨煤1000元估算，年节约181.44万元。喷氨量平均减少18.4%，喷氨量按150kg/h，可节约氨量为132.48吨/年，以每吨氨3000元估算，年节约39.744万元。两项共计年节约221.184万元。另外，本案例还能减少3087.37吨CO2的排放量，经济效益明显。
2、提供一种普适性的智能燃烧解决思路，为智能电厂建设提供技术支撑和引领作用
本项目案例是先进测量技术、信息处理技术、先进建模控制技术相结合的综合产物，该技术的应用必将有力推动我国锅炉数字化、智能化安全运行与节能减排技术的发展，使技术迅速变为生产力，并带动相关学科人才的培养和发展，具有重要社会效益。
本项目案例切合《“十四五”现代能源体系规划》中关于“加快能源产业数字化智能化升级”要求，对锅炉寻求最优燃烧方式及最优控制策略，提高燃烧效率、减小污染排放、实现安全运行等方面都具有重要意义。目前，各大集团正加速建设智慧电厂，智能燃烧是重中之重，本技术市场潜力巨大，应用前景广阔。本项目积极响应了国家节能降耗的环保政策，具有非常重要的社会意义。
项目案例获专利及奖励情况
本项目案例形成自主知识产权：授权专利7项（其中发明4项）、实审专利6项、授权计算机软件著作权2项、发表论文3篇。
选送单位简介：
烟台龙源电力技术股份有限公司成立于1998年，隶属于国家能源集团科技环保有限公司，深交所创业板上市，是国家级高新技术企业、国家级企业技术中心。首创的等离子体点火及稳燃技术，改变了传统燃煤锅炉的点火运行方式，成功应用于全球1100余台机组，累计节油达两千万吨。逐步成为以国家“双碳”目标为导向，以清洁低碳燃烧技术为核心，以现代智能化技术为依托，以绿色能源技术为延伸的综合节能环保一站式服务商，多维度助力电力转型，推进能源清洁高效利用。
国能长源武汉青山热电有限公司成立于2004年，所属行业为电力、热力生产和供应业。位于武汉市东北部青山重工业区，是国家“一五”计划156项重点工程之一，地处鄂东负荷中心，是湖北和华中电网的重要电源支撑点。国家能源集团的全资子公司，为湖北地区国民经济的发展和电力事业的进步作出了重要贡献。
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