電站鍋爐燃燒優化調整分析

黃新平（中國能源建設集團華中電力試驗研究院有限公司，湖南長沙410000）

電站鍋爐燃燒優化調整分析

黃新平（中國能源建設集團華中電力試驗研究院有限公司，湖南長沙410000）

在電站中鍋爐的運行直接影響著整個電站的運行，近年來，隨著能源的緊張，我國開始提倡可持續發展，在發展中降低能源的消耗，提高對環境的保護力度。電站鍋爐在燃燒過程中如果燃燒不充分，不僅會造成大量的能源浪費，還會造成嚴重的環境污染，因此對電站鍋爐的燃燒進行優化調整具有極其特殊的意義。本文就此詳細的分析了電站鍋爐燃燒的優化調整，以期促進我國社會的可持續發展。

電站；鍋爐；燃燒；優化調整；分析

1 電站鍋爐燃燒優化調整的意義

在電站運行的過程中，鍋爐起著十分重要的作用，可以說其與整個電站系統有著十分緊密的聯系。電站運行的過程中鍋爐的燃燒會消耗大量的能源，但是這部分能源并沒有能夠得到最大化的利用。在火力發電成本中，燃料費用一般占70%以上，因此，提高鍋爐燃燒系統的運行水平對機組的節能降耗具有重要意義。再加上火電廠是全球NOx排放的主要來源，隨著可持續發展戰略的實施和國家對環境保護的日益重視，電廠的低NOx排放已經逐漸提到議事日程，能夠降低煙氣NOx排放和提高電廠經濟性的燃燒優化控制技術成為電廠當前關注的熱點。

2 電站鍋爐燃燒優化調整試驗

2.1 氧量標定試驗

在鍋爐燃燒的過程中，氧氣發揮了十分重要的作用，通過調整氧氣的含量能夠有效的對燃燒方式進行調整。圖1分別顯示了不同工況條件下氧量實測數據與DCS數據對比趨勢，圖（a）為左側氧氣量對比圖，圖（b）為右側氧氣量對比圖，在氧量高于4.0%時，實際DCS左右側顯示氧量較標定氧量偏低，而在氧量低于3.5%時，實際DCS顯式氧量比標定氧量偏高，DCS氧量表呈非線性變化。呈現出實際氧量高時，氧量表顯示氧量低；而實際氧量低時，氧量表顯示氧量高。

圖1 氧氣量數據對比圖

2.2 排煙溫度標定試驗

在鍋爐燃燒過程中，通過對鍋爐排煙情況進行具體的測量分析，能有效的觀測鍋爐的燃燒情況。圖2為表盤排煙溫度數據與實測排煙溫度數據對比曲線，由圖2可見，表盤排煙溫度與實測排煙溫度相差不大，變化趨勢基本一致，表盤排煙溫度比實測排煙溫度平均低0.38℃。

圖2 表盤排煙溫度數據與實測排煙溫度數據對比曲線

2.3 燃煤平均粒徑測試試驗

在鍋爐燃燒的過程中，燃煤的平均粒徑大小也會對于鍋爐的燃燒產生一定的影響，對此進行了相應的實驗，為了能夠具體的觀測出最適宜燃燒的燃煤粒徑數據，設計了燃煤平均粒徑測試試驗。鍋爐燃煤粒度分布特性對爐內燃燒狀況有較大影響，煤粒過粗與過細都不利于鍋爐的運行。燃煤中大顆粒比例增大，停留在燃燒室密相區的顆粒量增加，從而使密相區的燃燒份額增加，同時燃燒破碎產生大量不易燃盡的焦碳粒子，使飛灰中可燃物含量增加。燃煤中細小顆粒的比例增大，爐膛上部的燃燒份額增加，一次燃燒通過爐膛的顆粒比例增大，停留在爐膛內的燃燒時間縮短，也會對飛灰可燃物含量造成影響。

2.4 不同風率配比試驗

在鍋爐燃燒過程中改變風率也能夠實現對于鍋爐燃燒方式的改變，對此設計了相應的實驗，一、二次風配比調整試驗選取三種工況，不同工況主要通過改變一次風機和二次風機入口擋板開度，從而改變一、二次風率。分析發現，工況2條件下鍋爐效率較高，較工況1和工況3鍋爐效率分別提高了2.22和2.61個百分點。由于一、二次風風量DCS數據不準確，不能定量分析一、二次風風率對鍋爐燃燒效率的影響，由試驗結果可見，在工況2條件下，一、二次風風率配比比較合理，有利于爐內燃燒，工況1和工況3一次風率較工況2要高，過高的一次風率會降低密相區溫度，使細小的焦炭顆粒在密相區停留時間縮短，燃燒效率降低；而過低的一次風率會影響床層流化，對鍋爐安全運行造成影響。

3 電站鍋爐燃燒優化結果

通過對實驗數據的分析發現，在進行氧氣含量進行改變時鍋爐的燃燒方式也發生了極大的變化，過量空氣系數由1.14增至1.3時，鍋爐效率由84.06%增至88.15%，提高4.09個百分點，飛灰可燃物降低11.68%，大渣可燃物降低1.25%；高負荷時，爐膛出口氧量建議保持在4.0～4.5%。而不同風率配比試驗結果表明，二次風量增加可使鍋爐效率提高，飛灰可燃物含量隨著二次風率增加有所降低；推薦高負荷下一、二次風入口擋板開度均在50%左右。通過對于鍋爐燃燒方式的各種條件進行優化調整，使得鍋爐熱效率平均提高了0.506個百分點，NOx排放濃度平均下降了11.39%，風機用電率平均下降了0.07個百分點。

4 常見的鍋爐燃燒優化控制技術

在鍋爐的優化調整時，可以應用一系列的鍋爐燃燒優化控制技術來實現對于鍋爐燃燒的充分控制，確保鍋爐燃燒的效率最大化。

4.1 貝葉斯概率統計法

鍋爐燃燒采用貝葉斯統計法進行優化，可以辨識出鍋爐燃燒過程的特性（即目標函數），快速尋找到最佳的調整參數，達到優化燃燒的目的。這種方法既可以為運行人員提供鍋爐燃燒調整的參數，也可以直接接入DCS形成閉環控制。

4.2 神經網絡法

神經網絡技術也是燃燒優化中經常使用的手段，燃燒過程的閉環控制，抑或燃燒操作的指導均可通過它來實現。神經網絡的參數通常來自鍋爐燃燒系統的相關數據，利用動態反饋、回路控制、智能化監控等手段，達到多目標優化的目的。為了使誤差對優化的影響降到最低，也會采取各種相應的措施。

5 結束語

隨著我國能源的日益緊張，政府加大了能源結構調整的力度，開始倡導綠色低碳生活，倡導可持續發展。在電站運行的過程中，因為鍋爐燃燒方式的落后，每年都會導致大量的能源浪費，產生大量的環境污染。在進行電站鍋爐燃燒方式優化改進時應當同時加強對鍋爐控制人員個人素質的提升，并且加強對鍋爐燃燒讓是優化調整的宣傳，使人們充分的認識到鍋爐燃燒方式優化調整所具有的意義，充分的鍋爐能源消耗的降低。

[1]孔 亮，張 毅，丁艷軍，等.電站鍋爐燃燒優化控制技術綜述[J].電力設備，2006，7（2）：19～22.

[2]潘世新.電站鍋爐燃燒優化技術研究發展綜述[J].科技創新與應用，2014，15（4）：93.

TK227.1

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2095-2066（2016）36-0073-02

2016-12-9