基于大数据分析的锅炉过量空气系数评估模型探讨

【作者】 苏晓文； 刘超飞； 王智微； 张浩；

【机构】 华能陕西发电有限公司； 西安热工研究院有限公司；

【摘要】 过量空气系数是锅炉运行的重要控制指标,直接影响锅炉运行的经济性。太大会增加排烟热损失、增加风机耗电率,太小则不能保证燃料完全燃烧,增加化学未完全燃烧损失。在锅炉运行中,主要根据尾部烟道的氧量变化通过风机开度的调整控制送风量,从而达到最佳过量空气系数。锅炉氧量的最佳值与燃料种类、燃烧方式及燃烧设备的实际状况都有很大的关系。火电厂为实现节能减排的目标,应该对过量空气系数的控制因素有一个准确的评估。本文对某火电厂350 MW机组的进行数据分析。首先对历史数据进行必要的数据预处理,采用多元线性回归分析方法,使用SPSS软件对样本数据进行分析,找出相关系数,得出了锅炉负荷、送风机挡板开度、一次风机挡板开度3个影响因子与过量空气系数的关联关系,使用残差分析方法对模型进行了评价,分析总结了电厂在实际运行中对过量空气系数的控制情况。在对某火电厂350 MW机组2018年1—6月半年间机组运行数据进行数据预处理,根据锅炉氧量计算过量空气系数后,得到数据样本,使用SPSS软件进行多元线性回归,得出的线性回归方程为:y=1.452+0.004 28x₁+0.001 27x₂-0.005 79x₃,其中,y表示锅炉过量空气系数;x₁表示送风机开度;x₂表示一次风机开度;x₃表示省煤器入口给水流量。由线性回归方程可以看出,自变量送风机挡板开度、一次风机挡板开度都对因变量过量空气系数起正相关作用,这两个因变量的增大会引起过量空气系数的增大,但送风机开度对过量空气系数的影响系数明显更大一些,是一次风机开度的3.4倍。增加锅炉负荷,则过量空气系数会降低。可以得到各个系数（常数、送风机挡板开度系数、一次风机挡板开度系数、给水流量系数）的显著性全都是0。因此模型系数与样本之间的差异为纯机会变异,假设情况与真实情况一致。大部分正误差维持在一个比较小的水平。这一结果证明了整个模型的残差整体集中在较小的区间内,多元线性拟合结果比较符合实际情况。对预处理前的数据进行分析,得到的复相关值很小,过量空气系数影响因子之间的线性回归几乎没有相关性,结果与实际情况完全不符。因此对机组停机的过滤及数据稳定性的预处理是非常有必要的。依据样本数据及锅炉设计资料计算过量空气系数偏差百分比,对锅炉负荷区间进行划分,99的偏差在-10～0,可知在运行过程中绝大多数情况下氧量偏低。72空气系数分布在-10～-5,大多数情况下锅炉氧量明显偏低。机组在实际运行过程中过量空气系数在高负荷段全都低于设计值,在低负荷段少量高于设计值。实际的锅炉过量空气系数（氧量）最佳值往往偏离设计值,该最佳值可以通过传统的研究方法确定,也可以利用大数据的方法得到。更多还原