電廠鍋爐燃燒控制系統優化

郝紀尹

華能臨沂發電有限公司

電廠鍋爐燃燒控制系統優化

郝紀尹

華能臨沂發電有限公司

近年來我國環境污染特別是霧霾問題日益嚴重，燃煤鍋爐排放污染氣體是環境的主要污染源之一，因此如何設計實現高效率低排放的鍋爐燃燒優化技術成為自動控制研究的熱點之一。鍋爐燃燒過程是一個非線性、強耦合的多輸入輸出過程。所以我們必須要通過非線性尋優技術，找出不同負荷下、不同燃燒狀況下的鍋爐燃燒最佳的參數設定值，指導鍋爐燃燒優化調整，以此實現鍋爐燃燒系統的經濟運行。基于此，本文將著重分析探討電廠鍋爐燃燒控制系統優化措施，以期能為以后的實際工作起到一定的借鑒作用。

電廠鍋爐；燃燒；優化

1 電廠鍋爐燃燒控制系統概述

1.1 鍋爐燃燒控制系統的組成具有復雜性，其中燃燒控制系統是鍋爐控制系統的主要組成部分之一。燃燒控制系統由主蒸汽壓力控制系統、燃燒效率控制系統組成。燃燒控制系統主要對主燃料的給煤量、輔助燃料及風量進行控制。另外燃燒控制系統的每個子控制系統通過不同的測量手段、控制手段，保證燃料的安全性和經濟性。氣壓、過剩空氣系數以及爐膛負壓是燃燒調節系統的被調參數。

1.2 鍋爐噴燃器控制系統的主要目的。作為鍋爐燃燒器的重要組成部分，噴燃器是鍋爐運行控制的關鍵，對鍋爐燃燒的穩定性、鍋爐汽包壓力有巨大影響，而傳統控制和人工監測難以滿足現代化生產要求。氣壓特性調節與燃燒系統具有耦合關系，將直接影響鍋爐蒸汽生產流程的優化設計及鍋爐噴燃器的運行效果。

1.3 鍋爐送風控制系統。鍋爐的送風量直接關系到鍋爐的經濟燃燒狀況。送風量過小，不僅會造成鍋爐的不充分燃燒，還會使鍋爐煤氣混燒的效果惡化，增加熱損失，影響鍋爐的整體熱效率；當送風量太大時，鍋爐將出現富氧燃燒情況，導致鍋爐結焦以及鍋爐水冷壁系統的氧化腐蝕加劇，對鍋爐的長期運行有極大的影響，降低鍋爐的經濟效益。

1.4 爐膛負壓的自動調節系統。引風機的電機變頻器、風機出口擋板開度控制爐膛負壓。爐膛負壓的大小決定火焰中心的高度以及燃料煙氣流的形狀，直接影響爐膛的輻射黑度與鍋爐的水汽循環。當爐膛負壓過小，火焰溫度上升，造成煙氣流速上升，過熱器被燒壞現象發生，影響鍋爐過熱器的換熱效率，增加鍋爐排煙熱損失；爐膛負壓太大，會造成鍋爐燃帶區域溫度上升，燒壞噴燃器，影響鍋爐的安全運行。

2 電廠鍋爐燃燒控制系統優化措施

2.1 燃用劣質煙煤的調整

一是采用合適的一次風率和一次風速。一次風速過高也會推遲著火，引起燃燒不穩定，一次風速過低，又會造成一次風管氣粉分層、氣粉分布不均、堵管等，如果煤的揮發份較高，還會因著火點距離噴口太近而造成燃燒器燒壞。所以燃燒劣質煙煤時，一次風速過高和過低都是不合適的，一般選取24m/s-28m/s。二是采用合適的二次風速。燃用劣質煙煤時，二次風的調整對燃燒的影響很大。一般在著火、燃燒工況允許的條件下，最好能保證一、二次風的動量比為1.4-2.0，二次風速控制在40m/s-50m/s的范圍內。三是適當降低三次風量。燃用劣質煙煤時，由于水分和灰分較高，熱值較低，使得三次風風量和風速往往比設計值高得多，容易擾亂爐內正常的空氣動力場，使火焰延長，造成爐膛上部火焰溫度降低、燃燒不穩、受熱面結渣、飛灰可燃物增加、爐膛出口煙溫及過熱汽溫升高等諸多問題。降低三次風量的措施主要有：減少制粉系統漏風、提高制粉干燥劑溫度、提高三次風再循環風量比例等。

2.2 主干蒸汽母管構件的壓力強度調節

在鍋爐設備燃燒狀態控制系統中，原煤燃燒過程中產生的熱值狀態。對系統優化控制技術目標的最終實現中狀態具備著深刻影響，由于原煤物質本身在質量狀態方面存在一定的不穩定性特征，且鍋爐爐膛燃燒位置的實際給煤數量本身存在動態變化，使得技術控制人員較難精確確定原煤燃燒過程中實際產生的熱值參數水平。在這樣的技術背景之下，技術人員只能運用熱量參數測量結果作為系統中內部循環結構中的主要技術反饋信號，并以此為基礎，計算轉化獲取爐膛燃燒結構中的實際給煤量水平。

2.3 爐膛結構的負壓狀態調節

為切實保障爐膛結構內部的負壓狀態，能夠始終保持平穩有序的技術狀態，保證火電廠整體性的安全生產狀態，技術人員應當基于二次風量參數的反映狀態，對爐膛結構的實際負壓水平展開控制。在爐膛結構的壓力負荷較低、且給煤量較少、燃燒強度較低的技術條件下，應當降低爐膛內部的實際壓力負荷水平，并在爐膛集合的壓力負荷較高，給煤量較大，燃燒強度較大的技術條件下，適時提高爐膛內部的實際壓力負荷水平，并以此保證鍋爐設備在實際運行過程中，能夠始終保持較高的熱效率。

2.4 鍋爐燃燒送風量的調整

當鍋爐燃燒系統剛開始運轉時，當空氣量偏多，會引起鍋爐內部結焦，達不到規定溫度；當空氣量不足，會引起不完全燃燒。針對現有鍋爐燃燒現場的二次風量無法反映實際風量的問題，送風量控制系統設計采用煙氣含氧量法。以煙氣含氧量為校正參數對二次風門的開度進行控制，機組要求含氧量范圍為0-10%。當含氧量大于最佳值時，說明此時送風量偏大，此時調節器輸出增加，即送風修正系數增大，總風量信號增大，使送風調節器輸入偏差為負，關小送風機擋板開度以減少送風量；當含氧量小于最佳值時，控制系統動作，開大送風機擋板開度以增加送風量。

總而言之，在鍋爐的運行中，時常發生鍋爐偏離最佳工況的現象，所以須根據實際情況討論鍋爐燃燒系統的優化控制運行問題。電廠鍋爐運行時要保證滿足外界負荷對鍋爐蒸發量和蒸汽參數的要求，同時保護鍋爐本體及附屬設備不受損壞。

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