火電廠鍋爐燃燒優(yōu)化分析

任新生

摘要：目前大型電站鍋爐在運行過程中普遍存在著效率低、耗煤高等問題，燃燒優(yōu)化技術是實現電站鍋爐高效燃燒和污染物控制的最經濟、最有效的方法之一。通過在對國內外電站鍋爐燃燒優(yōu)化技術研究現狀綜述的基礎上，還對燃燒技術的發(fā)展趨勢進行了展望。

關鍵詞：電站鍋爐；燃燒優(yōu)化

火力發(fā)電企業(yè)是能源消耗大戶，也是我國節(jié)能降耗工作的重中之重。在火力發(fā)電廠中，燃料煤的成本占發(fā)電成本的70%，而我國火力發(fā)電平均煤耗與世界先進水平仍有不小的差距。火力發(fā)電廠在消耗大量煤炭生產電能的同時，也帶來了嚴重的環(huán)境污染問題。所以必須在管理上提高運行人員水平，在技術上提高機組發(fā)電效率，采取技術上可行、經濟上合理、符合環(huán)保要求的措施，減少各環(huán)節(jié)的損失和能源浪費，控制污染物的排放[1]。

電站燃煤鍋爐的燃燒優(yōu)化技術是以最優(yōu)化理論為指導，依據鍋爐及其他設備運行狀況，使鍋爐能在設計負荷范圍內保持最佳的燃燒狀態(tài)。

1.鍋爐燃燒優(yōu)化技術的分類

從鍋爐燃燒優(yōu)化技術角度看，鍋爐燃燒優(yōu)化技術可以分為三類：

第一類通過在線檢測鍋爐燃燒的重要參數，指導運行人員調節(jié)鍋爐燃燒，這類燃燒優(yōu)化技術目前在國內占據著主導地位。

第二類燃燒優(yōu)化技術是在DCS的基礎上，作為鍋爐運行的監(jiān)督控制系統(tǒng)，通過采用先進的控制邏輯、控制算法或人工智能技術，實現鍋爐的燃燒優(yōu)化。隨著先進控制和人工智能技術的逐步成熟和在工業(yè)上成功的應用，這類燃燒優(yōu)化技術發(fā)展迅猛。

第三類燃燒優(yōu)化技術在設備層面，通過對燃燒器、受熱面等的改造實現鍋爐的燃燒優(yōu)化調整。

2.對鍋爐運行參數的優(yōu)化

隨著鍋爐技術的不斷發(fā)展，在鍋爐蒸汽參數提高和鍋爐容量增加的同時，其結構也會因此而逐漸復雜化，致使其在安全和經濟方面，都對鍋爐的運行及調節(jié)提出了更高的要求，其運行的各項參數是保證正常運行的關鍵，所以，掌握參數的變化過程就顯得極為重要，實際運用中，鍋爐的運行參數囊括了鍋爐蒸發(fā)量、主蒸汽壓力溫度、再熱蒸汽壓力溫度、燃料量、給水溫度、風溫風量風壓、煙溫煙壓、爐膛壓力等，其變化情況也較為復雜，在實際的運用中具有運行工況的不穩(wěn)定性現狀，所以對鍋爐的運行調節(jié)應當從以下方面來進行[2]。

首先，要保證鍋爐的安全運行，保證蒸汽品質以及汽包的正常水位，使得鍋爐的主蒸汽壓力及汽溫保持在額定范圍，與此同時，也要消除各種異常，對鍋爐的實際操作和變化規(guī)律進行及時的掌握，全面調整相關性能摸底試驗得出的參數值，并在此形勢下，找到最佳運行基數值；其次，要采用冷空氣動力場試驗，在實施此試驗時，應當先確定設備優(yōu)化的目標，繼而依據其尋找鍋爐調整范圍和運行方式，實現對鍋爐運行參數的優(yōu)化；最后，依據實驗結果分析不同負荷下的鍋爐情況，進而達到對最佳運行方式的選擇，以求達到最佳的運行基準值，完善其運行參數的優(yōu)化。

3.對鍋爐燃燒控制系統(tǒng) DCS的優(yōu)化

在火電廠的運行中，對鍋爐燃燒中控制系統(tǒng)地優(yōu)化改造，是有效促使燃燒效率提高的主要基礎，經筆者研究發(fā)現，當前火電廠中的對鍋爐的改造，大多是通過對DCS系統(tǒng)的優(yōu)化改造來實現的，主要的措施是提高DCS結構構成方式和組成模式，進而實現對鍋爐燃燒中存在問題的綜合控制，以達到提高鍋爐燃燒效率的目的。

該類型燃燒優(yōu)化不需要對鍋爐設備進行任何改造，能夠充分利用鍋爐的運行數據，在控制的基礎上，通過先進建模、優(yōu)化、控制技術的應用，直接提高鍋爐運行效率，降低NOx排放，具有投資少、風險小、效果明顯的優(yōu)點，因而成為很多電廠首選的燃燒優(yōu)化技術。但在實際運用上因可靠性不是很高，嚴重影響了均衡燃燒控制系統(tǒng)的實際使用效果和廣泛推廣，主要體現在以下幾個方面：

3.1測量問題

測量是鍋爐效率計算的關鍵點，但目前國內的此類設備的測量滯后比較大，導致在線計算的鍋爐效率不準確，成為鍋爐運行優(yōu)化控制的一大障礙。要實現NOx的閉環(huán)控制，同樣也要求NOx的精確和快速測量，這種煙氣分析儀表雖然技術和應用都比較成熟，但是設備的價格比較貴，運行維護工作量大，成為燃燒優(yōu)化控制的又一個難題。現場一般都安裝了氧化鋯氧量計來進行煙氣含氧量的實時測量，但是普遍存在測量誤差大、短時間內波動大的問題，這嚴重影響了鍋爐效率計算的準確性和閉環(huán)控制的效果。

3.2自適應建模

入爐煤種的不穩(wěn)定，再加上鍋爐檢修、積灰、結渣等因素的影響，使得在性能試驗數據基礎上建立的鍋爐模型失配嚴重，所以如何利用最新的燃燒數據進行模型的在線自適應修正顯得格外重要。

3.3如何保證燃燒穩(wěn)定下實現最大范圍的尋優(yōu)

燃燒優(yōu)化控制的尋優(yōu)范圍太窄，優(yōu)化后效果可能會不明顯，尋優(yōu)范圍太廣，將可能影響燃燒的穩(wěn)定性。由于近年煤炭資源的緊缺，煤質經常得不到保證，因此燃燒穩(wěn)定性往往被優(yōu)先考慮。這使得燃燒優(yōu)化控制軟件需要對燃燒的穩(wěn)定性進行充分考慮，而不只是簡單的性能目標的尋優(yōu)問題[3]。

4.對鍋爐燃燒設備的優(yōu)化

4.1優(yōu)化鍋爐燃燒器

隨著鍋爐燃燒技術的進步，燃燒器也在進行著更新換代，國家環(huán)保標準越來越嚴格，越來越多的火電企業(yè)將燃燒器更換至低NOx燃燒器。在優(yōu)化改造時，應當結合鍋爐實際，選擇合適的燃燒器，此外，還應當結合實際應用情況，綜合分析和研究的基礎上，提出燃燒器的改造方案。

4.2鍋爐靜態(tài)燃燒優(yōu)化

對電廠鍋爐進行改造的過程中，進行靜態(tài)燃燒優(yōu)化。所謂靜態(tài)燃燒優(yōu)化，即以鍋爐燃燒調整試驗為基礎，來確定燃燒系統(tǒng)的最佳運行參數，有針對地針對進行優(yōu)化，從而達到優(yōu)化鍋爐燃燒運行的目的。具體的實施過程中，結合調整實驗條件與工況要求、鍋爐效率的計算與修正、實驗數據的測量與采樣，以及試驗過程的優(yōu)化和試驗工況的擬定，并最終達到對鍋爐燃燒運行靜態(tài)的優(yōu)化[4]。

5.結束語

綜上所述，鍋爐高效穩(wěn)定運行對電廠的運行發(fā)展意義重大，在保障機組安全運行的基礎上，筆者從三方面闡述進行鍋爐燃燒優(yōu)化，以便能達到提高鍋爐效率，希望能為我國電廠鍋爐的穩(wěn)定運行提供有益的參考。

參考文獻：

[1]劉海峰.電站燃煤鍋爐燃燒優(yōu)化系統(tǒng)研究[D].華北電力大學，2013.

[2]武志飛.超（超）臨界鍋爐燃燒系統(tǒng)設計選型與運行優(yōu)化[D].河北聯合大學，2012.

[3]孔亮，張毅，丁艷軍，吳占松，電站鍋爐燃燒優(yōu)化控制技術綜述，電力設備，Vol.7，No.2，2006年。

[4]蔣子陽，呼鈺雙，金茜，劉勇，于喜歡.探討電廠鍋爐燃燒優(yōu)化控制系統(tǒng)的設計[J]. 黑龍江科技信息，2012，25：22.