循环流化床锅炉仿真方法、系统及计算机存储介质

摘要

本发明涉及工业控制技术领域，具体涉及循环流化床锅炉仿真方法、系统及计算机存储介质。包括获取目标配置文件；从目标配置文件内提取各配置参量；将各配置参量分别导入相应预置的计算模型进行仿真演算；通过燃烧模型输出氧量参数和床温参数，通过主汽压力模型输出主汽压力参数，通过水位模型输出水位参数，通过主汽温度模型输出主汽温度参数，通过负压模型输出负压参数，通过风室压力模型输出风室压力参数；将氧量参数、床温参数、主汽压力参数、水位参数、主汽温度参数、负压参数和风室压力参数进行图形化处理和展示。本发明可以更加高效、全面地完成循环流化床锅炉的燃烧过程仿真，实施应用更方便。

说明书

技术领域

本发明涉及工业控制技术领域，具体涉及循环流化床锅炉仿真方法、系统及计算机存储介质。

背景技术

流化床锅炉是采用流化床燃烧方式的锅炉。流化床锅炉按流体动力特性可分为鼓泡流化床锅炉和循环流化床锅炉。循环流化床锅炉是近几十年发展起来的一种新型洁净煤燃烧设备，在清洁燃烧特别是燃烧劣质煤方面具有污染物排放及控制成本低、燃料适应范围广、调峰能力强、燃烧效率高等优点。循环流化床燃烧技术是洁净煤技术中最具商业化潜力、污染排放控制成本最低的技术，同时由于煤种适应性强，其也成为了消纳煤炭生产带来的大量煤矸石的最有效手段。

由于循环流化床锅炉复杂的流化态结构，采用单一的实验测量手段无法真实地了解循环流化床的三维非稳态流动结构，这极大地限制了现场循环流化床锅炉的优化运行。随着当前计算机技术的高速发展，已经具备相应的条件来对循环流化床锅炉内部的燃烧过程进行模拟仿真，以通过数值模拟来对循环流化床锅炉的整体燃烧过程进行优化把控。但是目前还没有较为高效、全面且使用简单的仿真手段，来解决这个问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供了循环流化床锅炉仿真方法、系统及计算机存储介质，其应用时，可以更加高效、全面地完成循环流化床锅炉的燃烧过程仿真，实施应用更方便。

第一方面，本发明提供一种循环流化床锅炉仿真方法，包括：

获取目标配置文件；

从目标配置文件内提取各配置参量；

将各配置参量分别导入相应预置的计算模型进行仿真演算，所述计算模型包括燃烧模型、主汽压力模型、水位模型、主汽温度模型、负压模型和风室压力模型；

通过燃烧模型输出氧量参数和床温参数，通过主汽压力模型输出主汽压力参数，通过水位模型输出水位参数，通过主汽温度模型输出主汽温度参数，通过负压模型输出负压参数，通过风室压力模型输出风室压力参数；

将氧量参数、床温参数、主汽压力参数、水位参数、主汽温度参数、负压参数和风室压力参数进行图形化处理和展示。

基于上述发明内容，通过获取目标配置文件来提取各配置参量，然后将各配置参量分别导入相应预置的计算模型进行仿真演算，通过燃烧模型输出氧量参数和床温参数，通过主汽压力模型输出主汽压力参数，通过水位模型输出水位参数，通过主汽温度模型输出主汽温度参数，通过负压模型输出负压参数，通过风室压力模型输出风室压力参数，再将获得的氧量参数、床温参数、主汽压力参数、水位参数、主汽温度参数、负压参数和风室压力参数进行图形化处理和展示，便于通过数值模拟来对循环流化床锅炉的整体燃烧过程进行仿真把控。该方法可实施性强，应用起来十分方便，可以更高效、全面地完成循环流化床锅炉的整体燃烧过程仿真。

在一个可能的设计中，所述方法还包括：

接收各通讯接口发送的配置参量；

将各配置参量录入设定格式的文件模板；

对录入完毕的文件模板进行自定义命名，并标记配置时间，生成目标配置文件；

对目标配置文件进行存储。

在一个可能的设计中，所述配置参量包括给煤变频器参量、一次风门参量、一次风变频器参量、二次风门参量、二次风变频器参量、煤质参量和外部负荷参量，所述计算模型还包括煤量模型和风量模型，所述通过燃烧模型输出氧量参数和床温参数，通过主汽压力模型输出主汽压力参数，包括：

将给煤变频器参量导入煤量模型，获得煤量参数；

将一次风门参量、一次风变频器参量、二次风门参量和二次风变频器参量导入风量模型，获得一次风量参数和二次风量参数；

将煤量参数、煤质参量、一次风量参数和二次风量参数导入燃烧模型，获得主汽流量参数、氧量参数和床温参数；

将主汽流量参数和外部负荷参量导入主汽压力模型，获得主汽压力参数。

在一个可能的设计中，所述配置参量包括给水阀参量和副给水阀参量，所述计算模型还包括给水流量模型，所述通过水位模型输出水位参数，包括：

将给水阀参量和副给水阀参量导入给水流量模型，获得给水流量参数；

将给水流量参数和主汽流量参数导入水位模型，获得水位参数。

在一个可能的设计中，所述配置参量包括减温水阀参量、减温器入口温度参量和炉膛出口温度参量，所述计算模型还包括减温水流量模型，所述通过主汽温度模型输出主汽温度参数，包括：

将减温水阀参量导入减温水流量模型，获得减温水流量参数；

将减温水流量参数、主汽流量参数、减温器入口温度参量和炉膛出口温度参量导入主汽温度模型，获得主汽温度参数。

在一个可能的设计中，所述配置参量包括引风门参量和引风变频器参量，所述通过负压模型输出负压参数，包括：

将引风门参量和引风变频器参量导入风量模型，获得引风量参数；

将引风量参数、一次风量参数和二次风量参数导入负压模型，获得负压参数。

在一个可能的设计中，所述配置参量包括排渣变频器参量，所述计算模型还包括排渣量模型，所述通过风室压力模型输出风室压力参数，包括：

将排渣变频器参量导入排渣量模型，获得排渣量参数；

将排渣量参数、煤量参数和煤质参量导入风室压力模型，获得风室压力参数。

第二方面，本发明提供一种流化床锅炉仿真系统，所述系统包括：

获取单元，用于获取目标配置文件；

提取单元，用于从目标配置文件内提取各配置参量；

演算单元，用于将各配置参量分别导入相应预置的计算模型进行仿真演算，所述计算模型包括燃烧模型、主汽压力模型、水位模型、主汽温度模型、负压模型和风室压力模型；

输出单元，用于通过燃烧模型输出氧量参数和床温参数，通过主汽压力模型输出主汽压力参数，通过水位模型输出水位参数，通过主汽温度模型输出主汽温度参数，通过负压模型输出负压参数，通过风室压力模型输出风室压力参数；

处理单元，用于将氧量参数、床温参数、主汽压力参数、水位参数、主汽温度参数、负压参数和风室压力参数进行图形化处理和展示。

第三方面，本发明提供一种计算机设备，所述计算机设备包括：

存储器，用于存储指令；

处理器，用于读取所述存储器中存储的指令，并根据指令执行上述第一方面中任意一种所述的方法。

第四方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有指令，当所述指令在计算机上运行时，使得所述计算机执行上述第一方面中任意一种所述的方法。

第五方面，本发明提供一种包含指令的计算机程序产品，当所述指令在计算机上运行时，使所述计算机执行上述第一方面中任意一种所述的方法。

本发明的有益效果为：

本发明通过获取目标配置文件来提取各配置参量，然后将各配置参量分别导入相应预置的计算模型进行仿真演算，通过燃烧模型输出氧量参数和床温参数，通过主汽压力模型输出主汽压力参数，通过水位模型输出水位参数，通过主汽温度模型输出主汽温度参数，通过负压模型输出负压参数，通过风室压力模型输出风室压力参数，再将获得的氧量参数、床温参数、主汽压力参数、水位参数、主汽温度参数、负压参数和风室压力参数进行图形化处理和展示，便于通过数值模拟来对循环流化床锅炉的整体燃烧过程进行仿真把控。该方法可实施性强，应用起来十分方便，可以更高效、全面地完成循环流化床锅炉的整体燃烧过程仿真。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的方法步骤示意图；

图2为氧量参数、床温参数和主汽压力参数的输出示意图；

图3为水位参数的输出示意图；

图4为主汽温度参数的输出示意图；

图5为负压参数的输出示意图；

图6为风室压力参数的输出示意图；

图7为本发明的系统构成示意图；

图8为本发明的计算机设备构成示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步阐述。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。本文公开的特定结构和功能细节仅用于描述本发明的示例实施例。然而，可用很多备选的形式来体现本发明，并且不应当理解为本发明限制在本文阐述的实施例中。

应当理解，术语第一、第二等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。尽管本文可以使用术语第一、第二等等来描述各种单元，这些单元不应当受到这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个单元和另一个单元。例如可以将第一单元称作第二单元，并且类似地可以将第二单元称作第一单元，同时不脱离本发明的示例实施例的范围。

在下面的描述中提供了特定的细节，以便于对示例实施例的完全理解。然而，本领域普通技术人员应当理解可以在没有这些特定细节的情况下实现示例实施例。例如可以在框图中示出系统，以避免用不必要的细节来使得示例不清楚。在其他实施例中，可以不以非必要的细节来示出众所周知的过程、结构和技术，以避免使得示例实施例不清楚。

实施例1：

本实施例提供一种循环流化床锅炉仿真方法，可应用于仿真服务器，如图1所示，仿真方法包括以下步骤：

S101.获取目标配置文件。

具体实施时，所述目标配置文件可根据相应的操作指令从服务器的存储器中调取，而存储器中的目标配置文件获得过程包括：通过服务器接收各通讯接口发送的配置参量，配置参量含参量的倍率、下限、上限和偏置设定等，各通讯接口发送的配置参量可以是手动调整输出，也可以是自动设定，通讯接口包括RJ45网络接口、RS485接口、RS232接口、MODBUS接口等，用于分别传输不同协议的配置参量；服务器将各配置参量录入设定格式的文件模板，各通讯接口传输的配置参量可以附于各种格式文件内，如EXCEL、TXT等格式文件，通过将各配置参量录入设定格式的文件模板，便于后续统一化处理；服务器对录入完毕的文件模板进行自定义命名，并标记配置时间，生成目标配置文件；然后将目标配置文件存入存储器中方便随时调取进行仿真使用，调取时根据命名及配置时间可以快速检索找到。

S102.从目标配置文件内提取各配置参量。

具体实施时，服务器打开设定格式的目标配置文件，可以从目标配置文件内提取到各配置参量，包括给煤变频器参量、一次风门参量、一次风变频器参量、二次风门参量、二次风变频器参量、煤质参量、外部负荷参量、水阀参量、副给水阀参量、减温水阀参量、减温器入口温度参量、炉膛出口温度参量、引风门参量、引风变频器参量和排渣变频器参量，以更全面的覆盖循环流化床锅炉燃烧过程所涉及的各参量。

S103.将各配置参量分别导入相应预置的计算模型进行仿真演算，所述计算模型包括煤量模型、风量模型、给水流量模型、减温水流量模型、排渣变频器参量、燃烧模型、主汽压力模型、水位模型、主汽温度模型、负压模型和风室压力模型。

具体实施时，这些计算模型均可预先通过服务器构建出相应的数学模型，然后利用循环流化床锅炉的实际燃烧过程历史经验数据作为训练数据，来针对各数学模型进行若干次的训练和校正，最终获得各成型后的计算模型，以提高各计算模型在后续仿真过程中的演算精准度。

S104.通过燃烧模型输出氧量参数和床温参数，通过主汽压力模型输出主汽压力参数，通过水位模型输出水位参数，通过主汽温度模型输出主汽温度参数，通过负压模型输出负压参数，通过风室压力模型输出风室压力参数。

具体实施时，如图2所示，所述通过燃烧模型输出氧量参数和床温参数，通过主汽压力模型输出主汽压力参数，包括：

将给煤变频器参量导入煤量模型，获得煤量参数；

将一次风门参量、一次风变频器参量、二次风门参量和二次风变频器参量导入风量模型，获得一次风量参数和二次风量参数；

将煤量参数、煤质参量、一次风量参数和二次风量参数导入燃烧模型，获得主汽流量参数、氧量参数和床温参数；

将主汽流量参数和外部负荷参量导入主汽压力模型，获得主汽压力参数。

如图3所示，所述通过水位模型输出水位参数，包括：

将给水阀参量和副给水阀参量导入给水流量模型，获得给水流量参数；

将给水流量参数和主汽流量参数导入水位模型，获得水位参数。

如图4所示，所述通过主汽温度模型输出主汽温度参数，包括：

将减温水阀参量导入减温水流量模型，获得减温水流量参数；

将减温水流量参数、主汽流量参数、减温器入口温度参量和炉膛出口温度参量导入主汽温度模型，获得主汽温度参数。

如图5所示，所述通过负压模型输出负压参数，包括：

将引风门参量和引风变频器参量导入风量模型，获得引风量参数；

将引风量参数、一次风量参数和二次风量参数导入负压模型，获得负压参数。

如图6所示，所述过风室压力模型输出风室压力参数，包括：

将排渣变频器参量导入排渣量模型，获得排渣量参数；

将排渣量参数、煤量参数和煤质参量导入风室压力模型，获得风室压力参数。

S105.将氧量参数、床温参数、主汽压力参数、水位参数、主汽温度参数、负压参数和风室压力参数进行图形化处理和展示。

具体实施时，通过服务器对最终获得的氧量参数、床温参数、主汽压力参数、水位参数、主汽温度参数、负压参数和风室压力参数进行图形化处理和展示，包括将这些参数代入相应的循环流化床锅炉三维建模模型中进行燃烧过程的三维图像展示，或者将这些参数按照设定要求制作成相应的图表进行展示等。

实施例2：

本实施例提供一种流化床锅炉仿真系统，如图7所示，包括：

获取单元，用于获取目标配置文件；

提取单元，用于从目标配置文件内提取各配置参量；

演算单元，用于将各配置参量分别导入相应预置的计算模型进行仿真演算，所述计算模型包括燃烧模型、主汽压力模型、水位模型、主汽温度模型、负压模型和风室压力模型；

输出单元，用于通过燃烧模型输出氧量参数和床温参数，通过主汽压力模型输出主汽压力参数，通过水位模型输出水位参数，通过主汽温度模型输出主汽温度参数，通过负压模型输出负压参数，通过风室压力模型输出风室压力参数；

处理单元，用于将氧量参数、床温参数、主汽压力参数、水位参数、主汽温度参数、负压参数和风室压力参数进行图形化处理和展示。

实施例3：

本实施例提供一种计算机设备，如图8所示，在硬件层面，该计算机设备包括：

存储器，用于存储指令；

处理器，用于读取所述存储器中存储的指令，并根据指令执行实施例1中所述的循环流化床锅炉仿真方法。

可选地，该计算机设备包括还包括内部总线和通讯接口。处理器、存储器和通讯接口可以通过内部总线相互连接，该内部总线可以是ISA(Industry StandardArchitecture，工业标准体系结构)总线、PCI(Peripheral Component Interconnect，外设部件互连标准)总线或EISA(Extended Industry Standard Architecture，扩展工业标准结构)总线等。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。

所述存储器可以但不限于包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、只读存储器(Read Only Memory，ROM)、闪存(Flash Memory)、先进先出存储器(First InputFirst Output，FIFO)和/或先进后出存储器(First In Last Out，FILO)等。所述处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(NetworkProcessor，NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。

实施例4：

本实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有指令，当所述指令在计算机上运行时，使得所述计算机执行实施例1中所述的循环流化床锅炉仿真方法。其中，所述计算机可读存储介质是指存储数据的载体，可以但不限于包括软盘、光盘、硬盘、闪存、优盘和/或记忆棒(Memory Stick)等，所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。

实施例5：

本实施例提供一种包含指令的计算机程序产品，当所述指令在计算机上运行时，使所述计算机执行实施例1中所述的循环流化床锅炉仿真方法。其中，所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。