一种锅炉温度场分布预测方法、装置及系统与流程

2021-02-26 15:02:57|

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本申请涉及燃煤电站技术领域，更具体地说，涉及一种锅炉温度场分布预测方法、装置及系统。

背景技术：

提升燃煤电站发电效率的一项关键因素是提升锅炉燃烧的效率，通常情况下，锅炉燃烧的效率数值一般通过反平衡计算所得，其效率公式为100％减去各项损失。在各项损失中，影响锅炉效率最大的损失为排烟损失与固体未完全燃烧热损失，所以，提高锅炉效率必须设法降低排烟热损失与固体未完全燃烧热损失。

其中，降低排烟热损失与固体未完全燃烧热损失的主要途径是优化燃烧，针对优化燃烧，需要深刻认识并掌握锅炉炉膛内的温度场分布，从而进一步理解整个炉膛的燃烧状况，进而得到优化燃烧的具体方法。

目前，由于锅炉炉膛内的温度比较高(中心温度通常在1300℃以上)，因此，很难通过直接测量的方式得到锅炉内的温度场分布，从而则不便于判断和获取炉膛的燃烧状态，进而不便于技术人员进行燃烧状态调整与优化。

综上所述，如何获取锅炉内的温度场分布是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本申请的目的是提供一种锅炉温度场分布预测方法、装置及系统，用于获取锅炉内的温度场分布。

为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

一种锅炉温度场分布预测方法，包括：

获取各锅炉温度测点的位置及第一温度数据，并获取各锅炉燃烧数据测点的位置及锅炉燃烧数据；

对所述锅炉燃烧数据测点的位置及所述锅炉燃烧数据进行变换，得到与所述锅炉燃烧数据对应的第二温度数据、与所述第二温度数据对应的变换后位置；

利用所述锅炉温度测点的位置、所述第一温度数据、所述变换后位置、所述第二温度数据建立锅炉温度场分布预测模型，以得到锅炉的温度场分布。

优选的，在获取各锅炉燃烧数据测点的位置及锅炉燃烧数据之后，还包括：

根据预先设定的各所述锅炉燃烧数据测点对所述锅炉温度场分布预测模型的影响权重对对应的所述锅炉燃烧数据进行权重处理，以对应得到权重处理后锅炉燃烧数据；

相应地，对所述锅炉燃烧数据进行变换，包括：

对所述权重处理后锅炉燃烧数据进行变换。

优选的，对所述权重处理后锅炉燃烧数据进行变换，包括：

利用预先设定的变换公式对对应的所述权重处理后锅炉燃烧数据进行变换，以得到对应的所述第二温度数据。

优选的，利用所述锅炉温度测点的位置、所述第一温度数据、所述变换后位置、所述第二温度数据建立锅炉温度场分布预测模型，包括：

获取与x轴方向对应的锅炉温度测点的位置、第一温度数据、变换后位置、第二温度数据，通过曲线拟合得到所述锅炉在x轴方向上的温度分布预测模型；

获取与y轴方向对应的锅炉温度测点的位置、第一温度数据、变换后位置、第二温度数据，通过曲线拟合得到所述锅炉在y轴方向上的温度分布预测模型；

获取与z轴方向对应的锅炉温度测点的位置、第一温度数据、变换后位置、第二温度数据，通过曲线拟合得到所述锅炉在z轴方向上的温度分布预测模型。

优选的，在利用所述锅炉温度测点的位置、所述第一温度数据、所述变换后位置、所述第二温度数据建立锅炉温度场分布预测模型之后，还包括：

对所述锅炉温度场分布预测模型进行显示。

优选的，在利用所述锅炉温度测点的位置、所述第一温度数据、所述变换后位置、所述第二温度数据建立锅炉温度场分布预测模型之后，还包括：

利用所述锅炉温度场分布预测模型计算目标位置在当前工况下的锅炉温度，并对所述目标位置在所述当前工况下的锅炉温度进行显示。

优选的，在利用所述锅炉温度测点的位置、所述第一温度数据、所述变换后位置、所述第二温度数据建立锅炉温度场分布预测模型之后，还包括：

接收设定工况，利用所述锅炉温度场分布预测模型计算所述目标位置在所述设定工况下的锅炉温度，并对所述目标位置在所述设定工况下的锅炉温度进行显示。

一种锅炉温度场分布预测装置，包括：

获取模块，用于获取各锅炉温度测点的位置及第一温度数据，并获取各锅炉燃烧数据测点的位置及锅炉燃烧数据；

变换模块，用于对所述锅炉燃烧数据测点的位置及所述锅炉燃烧数据进行变换，得到与所述锅炉燃烧数据对应的第二温度数据、与所述第二温度数据对应的变换后位置；

建立模块，用于利用所述锅炉温度测点的位置、所述第一温度数据、所述变换后位置、所述第二温度数据建立锅炉温度场分布预测模型，以得到锅炉的温度场分布。

一种锅炉温度场分布预测系统，包括：

第一传感器，用于采集各锅炉温度测点位置处的第一温度数据；

第二传感器，用于采集各锅炉燃烧数据测点位置处的锅炉燃烧数据；

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上述任一项所述的锅炉温度场分布预测方法的步骤。

优选的，还包括与所述处理器相连的显示器。

本申请提供了一种锅炉温度场分布预测方法、装置及系统，其中，该方法包括：获取各锅炉温度测点的位置及第一温度数据，并获取各锅炉燃烧数据测点的位置及锅炉燃烧数据；对锅炉燃烧数据测点的位置及锅炉燃烧数据进行变换，得到与锅炉燃烧数据对应的第二温度数据、与第二温度数据对应的变换后位置；利用锅炉温度测点的位置、第一温度数据、变换后位置、第二温度数据建立锅炉温度场分布预测模型，以得到锅炉的温度场分布。

本申请公开的上述技术方案，利用各锅炉温度测点的位置、各锅炉温度测点的第一温度数据及对获取到的各锅炉燃烧数据测点的位置及锅炉燃烧数据进行变换之后得到的第二温度数据、变换后位置建立锅炉温度场分布预测模型，以实现通过锅炉中各相关测点的位置及数据而获得锅炉内的温度场分布，从而便于技术人员根据锅炉内的温度场分布判断和获取锅炉炉膛的燃烧状态，并使得技术人员可以对锅炉炉膛的燃烧状态进行调整和优化，进而提高锅炉燃烧效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种锅炉温度场分布预测方法的流程图；

图2为本申请实施例提供的一种锅炉温度场分布预测装置的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种锅炉温度场分布预测系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

参见图1，其示出了本申请实施例提供的一种锅炉温度场分布预测方法的流程图，本申请实施例提供的一种锅炉温度场分布预测方法，可以包括：

s11：获取各锅炉温度测点的位置及第一温度数据，并获取各锅炉燃烧数据测点的位置及锅炉燃烧数据。

将锅炉现有的各锅炉温度测点位置处的第一温度数据通过第一传感器进行采集，并从第一传感器中获取各锅炉温度测点对应的第一温度数据，同时可以获取各锅炉温度测点的位置，之后，可以将获取到各锅炉温度测点的位置及对应的第一温度数据传输至需建立的锅炉温度场分布预测模型的软件系统报表中，并可以分别将各锅炉温度测点的位置标记为t1、t2、……、tn，以便于后续用于建立锅炉温度场分布预测模型。当然，也可以通过其他方式获取各锅炉温度测点的第一温度，本申请对此并不做任何限定。

考虑到锅炉温度测点数量有限且因锅炉炉膛内某些区域的温度比较高而无法设置锅炉温度测点，因此，为了便于获取更多的温度数据，以便于提高锅炉温度场分布预测的准确性，则可以利用第二传感器采集各锅炉燃烧数据测点位置处的锅炉燃烧数据，之后可以从第二传感器中获取各锅炉燃烧数据测点的锅炉燃烧数据，同时可以获取各锅炉燃烧数据测点的位置，然后，可以将获取到各锅炉温度测点的位置及对应的第一温度数据传输至需建立的锅炉温度场分布预测模型的软件系统报表中，并可以分别将这些锅炉燃烧数据标记为r1、r2、……、rn，以便于根据这些锅炉燃烧数据获取温度数据。

其中，这里提及的锅炉燃烧数据具体可以包括炉膛出口氧量、出口氮氧化物含量、出口烟气温度等，而且也可以通过其他的方式获取各锅炉燃烧数据测点位置处的锅炉燃烧数据，本申请对此并不做任何限定。

s12：对锅炉燃烧数据测点的位置及锅炉燃烧数据进行变换，得到与锅炉燃烧数据对应的第二温度数据、与第二温度数据对应的变换后位置。

在执行完步骤s11之后，可以对锅炉燃烧数据测点的位置及锅炉燃烧数据进行变换，以将锅炉燃烧数据变换为单位与温度数据的单位相匹配的第二温度数据，同时可以将锅炉燃烧数据测点的位置变换为与第二温度数据对应的变换后位置，并重新将这些第二温度数据对应标记为rt1、rt2、……、rtn，以便于利用这些数据建立锅炉温度场分布预测模型。

s13：利用锅炉温度测点的位置、第一温度数据、变换后位置、第二温度数据建立锅炉温度场分布预测模型，以得到锅炉的温度场分布。

在执行完步骤s12之后，可以利用获取到的锅炉温度测点的位置、第一温度数据、变换后位置、第二温度数据建立锅炉温度场分布预测模型，以通过该锅炉温度场分布预测模型得到锅炉各个不同位置处的温度分布情况，即得到锅炉的温度场分布，从而便于通过锅炉温度场分布预测模型理解整个锅炉炉膛的燃烧状况，进而使得技术人员可以根据整个锅炉炉膛的燃烧状况得到优化燃烧的具体方法，以便于降低排烟热损失和固体未完全燃烧热损失，提高锅炉燃烧效率。

本申请实施例提供的一种锅炉温度场分布预测方法，在获取各锅炉燃烧数据测点的位置及锅炉燃烧数据之后，还可以包括：

根据预先设定的各锅炉燃烧数据测点对锅炉温度场分布预测模型的影响权重对对应的锅炉燃烧数据进行权重处理，以对应得到权重处理后锅炉燃烧数据；

相应地，对锅炉燃烧数据进行变换，可以包括：

对权重处理后锅炉燃烧数据进行变换。

考虑到各锅炉燃烧数据测点对锅炉温度场分布预测模型的影响程度可能并不相同，因此，为了提高锅炉温度场分布预测模型建立的准确性，则可以由技术人员预先根据经验或锅炉的实际运行情况等设定各锅炉燃烧数据测点对锅炉温度场分布预测模型的影响权重(影响权重的数值范围在0％-100％)，之后，则可以根据所设定的影响权重对锅炉燃烧数据进行权重处理，即可以将锅炉燃烧数据测点的锅炉燃烧数据与对应的影响权重相乘，以对应得到权重处理后锅炉燃烧数据，此时，可以将获取到的权重处理后锅炉燃烧数据对应标记为rp1、rp2、……、rpn。

在得到权重处理后锅炉燃烧数据之后，可以对权重处理后锅炉燃烧数据进行变换，以得到与权重处理后锅炉燃烧数据对应的第二温度数据，此时的第二温度数据可以对应标记为rpt1、rpt2、……、rptn，之后，则可以执行步骤s13，以得到锅炉的温度分布。

本申请实施例提供的一种锅炉温度场分布预测方法，对权重处理后锅炉燃烧数据进行变换，可以包括：

利用预先设定的变换公式对对应的权重处理后锅炉燃烧数据进行变换，以得到对应的第二温度数据。

在对权重处理后锅炉燃烧数据进行变换时，可以利用预先设定的与权重处理后锅炉燃烧数据对应的变换公式来对对应的权重处理后锅炉燃烧数据进行变换，以将权重处理后锅炉燃烧数据变换为单位与第一温度数据的单位相同的数据，即得到与权重处理后锅炉燃烧数据对应的第二温度数据。

其中，这里提及的变换公式包括线性计算、指数计算以及对数计算等，以实现通过合理的变换公式将权重处理后锅炉燃烧数据转换为第二温度数据，从而使得这些数据可以参与到锅炉温度场分布预测模型的建立中，以便于提高锅炉温度场分布预测模型建立的准确性。

本申请实施例提供的一种锅炉温度场分布预测方法，利用锅炉温度测点的位置、第一温度数据、变换后位置、第二温度数据建立锅炉温度场分布预测模型，可以包括：

获取与x轴方向对应的锅炉温度测点的位置、第一温度数据、变换后位置、第二温度数据，通过曲线拟合得到锅炉在x轴方向上的温度分布预测模型；

获取与y轴方向对应的锅炉温度测点的位置、第一温度数据、变换后位置、第二温度数据，通过曲线拟合得到锅炉在y轴方向上的温度分布预测模型；

获取与z轴方向对应的锅炉温度测点的位置、第一温度数据、变换后位置、第二温度数据，通过曲线拟合得到锅炉在z轴方向上的温度分布预测模型。

在建立锅炉温度场分布预测模型时，可以通过几何分布将立体的锅炉沿x轴、y轴、z轴三维方向分别进行建模，具体地，对于x轴，可以从得到的数据中获取与x轴方向对应的锅炉温度测点的位置、第一温度数据、变换后位置、第二温度数据，之后，可以通过曲线拟合的方式得到锅炉在x轴方向上的温度分布预测模型，即对应得到x级温度分布预测模型；对于y轴，则可以从得到的数据中获取与y轴方向对应的锅炉温度测点的位置、第一温度数据、变换后位置、第二温度数据，之后，可以通过曲线拟合的方式得到锅炉在y轴方向上的温度分布预测模型，即对应得到y级温度分布预测模型；对于z轴，则可以从得到的数据中获取与z轴方向对应的锅炉温度测点的位置、第一温度数据、变换后位置、第二温度数据，之后，可以通过曲线拟合的方式得到锅炉在z轴方向上的温度分布预测模型，即对应得到z级温度分布预测模型，即可以从三个不同的维度建立各种不同工况下的锅炉温度场分布预测模型，从而便于根据该锅炉温度场分布预测模型得到锅炉内各个位置处的温度情况。

本申请实施例提供的一种锅炉温度场分布预测方法，在利用锅炉温度测点的位置、第一温度数据、变换后位置、第二温度数据建立锅炉温度场分布预测模型之后，还可以包括：

对锅炉温度场分布预测模型进行显示。

在得到锅炉温度场分布预测模型之后，可以对锅炉温度场分布预测模型进行显示，以便于技术人员查看和获取锅炉内的温度场分布，从而便于据此而直观地对锅炉燃烧状态进行判断，进而使得技术人员可以对锅炉燃烧状态进行优化。

利用锅炉温度场分布预测模型计算目标位置在当前工况下的锅炉温度，并对目标位置在当前工况下的锅炉温度进行显示。

在得到锅炉温度场分布预测模型之后，可以利用该锅炉温度场分布预测模型计算目标位置在当前工况下的锅炉温度，并可以对目标位置在当前工况下的锅炉温度进行显示，以便于技术人员及时地获取目标位置在当前工况下的温度情况。

接收设定工况，利用锅炉温度场分布预测模型计算目标位置在设定工况下的锅炉温度，并对目标位置在设定工况下的锅炉温度进行显示。

另外，在本申请所提供的锅炉温度场分布预测中，还可以接收技术人员设定的设定工况，并可以利用锅炉温度场分布预测模型计算目标位置在设定工况下的锅炉温度，同时可以对目标位置在设定工况下的锅炉温度进行显示，以便于技术人员可以对比目标位置在不同工况下的温度情况。

本申请实施例还提供了一种锅炉温度场分布预测装置，参见图2，其示出了本申请实施例提供的一种锅炉温度场分布预测装置的结构示意图，可以包括：

获取模块21，用于获取各锅炉温度测点的位置及第一温度数据，并获取各锅炉燃烧数据测点的位置及锅炉燃烧数据；

变换模块22，用于对锅炉燃烧数据测点的位置及锅炉燃烧数据进行变换，得到变换后位置、与变换后位置及锅炉燃烧数据对应的第二温度数据；

建立模块23，用于利用锅炉温度测点的位置、第一温度数据、变换后位置、第二温度数据建立锅炉温度场分布预测模型，以得到锅炉的温度场分布。

本申请实施例提供的一种锅炉温度场分布预测装置，还可以包括：

权重处理模块，用于在获取各锅炉燃烧数据测点的位置及锅炉燃烧数据之后，根据预先设定的各锅炉燃烧数据测点对锅炉温度场分布预测模型的影响权重对对应的锅炉燃烧数据进行权重处理，以对应得到权重处理后锅炉燃烧数据；

相应地，变换模块22可以包括：

变换单元，用于对权重处理后锅炉燃烧数据进行变换。

本申请实施例提供的一种锅炉温度场分布预测装置，变换单元可以包括：

变换子单元，用于利用预先设定的变换公式对对应的权重处理后锅炉燃烧数据进行变换，以得到对应的第二温度数据。

本申请实施例提供的一种锅炉温度场分布预测装置，建立模块23可以包括：

第一建立单元，用于获取与x轴方向对应的锅炉温度测点的位置、第一温度数据、变换后位置、第二温度数据，通过曲线拟合得到锅炉在x轴方向上的温度分布预测模型；

第二建立单元，用于获取与y轴方向对应的锅炉温度测点的位置、第一温度数据、变换后位置、第二温度数据，通过曲线拟合得到锅炉在y轴方向上的温度分布预测模型；

第三建立单元，用于获取与z轴方向对应的锅炉温度测点的位置、第一温度数据、变换后位置、第二温度数据，通过曲线拟合得到锅炉在z轴方向上的温度分布预测模型。

本申请实施例提供的一种锅炉温度场分布预测装置，还可以包括：

第一显示模块，用于在利用锅炉温度测点的位置、第一温度数据、变换后位置、第二温度数据建立锅炉温度场分布预测模型之后，对锅炉温度场分布预测模型进行显示。

本申请实施例提供的一种锅炉温度场分布预测装置，还可以包括：

第二显示模块，用于在利用锅炉温度测点的位置、第一温度数据、变换后位置、第二温度数据建立锅炉温度场分布预测模型之后，利用锅炉温度场分布预测模型计算目标位置在当前工况下的锅炉温度，并对目标位置在当前工况下的锅炉温度进行显示。

本申请实施例提供的一种锅炉温度场分布预测装置，还可以包括：

第三显示模块，用于接收设定工况，利用锅炉温度场分布预测模型计算目标位置在设定工况下的锅炉温度，并对目标位置在设定工况下的锅炉温度进行显示。

本申请实施例还提供了一种锅炉温度场分布预测系统，参见图3，其示出了本申请实施例提供的一种锅炉温度场分布预测系统的结构示意图，可以包括：

第一传感器31，用于采集各锅炉温度测点位置处的第一温度数据；

第二传感器32，用于采集各锅炉燃烧数据测点位置处的锅炉燃烧数据；

存储器33，用于存储计算机程序；

处理器34，用于执行存储器存储的计算机程序时可实现上述任一种锅炉温度场分布预测方法的步骤。

本申请实施例提供的一种锅炉温度场分布预测系统，还可以包括与处理器34相连的显示器。

对于本申请所提供的锅炉温度场分布预测系统，其搭建过程为：(1)通过第一传感器31、第二传感器32、存储器33、处理器34、显示器等搭建硬件环境，具体可以在电厂的机房或集控室内搭建相关的硬件环境，或采用电厂现有的符合要求的硬件环境；(2)在硬件环境的软件系统中，编写软件系统的前端界面(对应显示器)与后端逻辑(对应存储器33和处理器34)；(3)前端界面显示可观测的锅炉温度场分布预测模型、锅炉各个不同位置处的温度分布具体数值，同时还能够使技术人员设定不同的工况，并直接通过模型公式计算得到别的工况中的锅炉温度分布具体数值，以供技术人员进行对比；(4)后端逻辑主要是执行上述任一种锅炉温度场分布预测方法的步骤，并支持前端界面的锅炉温度分布具体数值的查看、设定工况重新计算锅炉温度分布的具体数值、比较不同工况下相同位置处的温度数据。

需要说明的是，本申请实施例提供的一种锅炉温度场分布预测装置、系统中相关部分的说明具体可以参见本申请实施例提供的一种锅炉温度场分布预测方法中对应部分的详细说明，在此不再赘述。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。另外，本申请实施例提供的上述技术方案中与现有技术中对应技术方案实现原理一致的部分并未详细说明，以免过多赘述。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

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