電廠鍋爐燃燒控制系統(tǒng)優(yōu)化

郝紀(jì)尹

華能臨沂發(fā)電有限公司

電廠鍋爐燃燒控制系統(tǒng)優(yōu)化

郝紀(jì)尹

華能臨沂發(fā)電有限公司

近年來我國環(huán)境污染特別是霧霾問題日益嚴(yán)重，燃煤鍋爐排放污染氣體是環(huán)境的主要污染源之一，因此如何設(shè)計實(shí)現(xiàn)高效率低排放的鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)成為自動控制研究的熱點(diǎn)之一。鍋爐燃燒過程是一個非線性、強(qiáng)耦合的多輸入輸出過程。所以我們必須要通過非線性尋優(yōu)技術(shù)，找出不同負(fù)荷下、不同燃燒狀況下的鍋爐燃燒最佳的參數(shù)設(shè)定值，指導(dǎo)鍋爐燃燒優(yōu)化調(diào)整，以此實(shí)現(xiàn)鍋爐燃燒系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。基于此，本文將著重分析探討電廠鍋爐燃燒控制系統(tǒng)優(yōu)化措施，以期能為以后的實(shí)際工作起到一定的借鑒作用。

電廠鍋爐；燃燒；優(yōu)化

1 電廠鍋爐燃燒控制系統(tǒng)概述

1.1 鍋爐燃燒控制系統(tǒng)的組成具有復(fù)雜性，其中燃燒控制系統(tǒng)是鍋爐控制系統(tǒng)的主要組成部分之一。燃燒控制系統(tǒng)由主蒸汽壓力控制系統(tǒng)、燃燒效率控制系統(tǒng)組成。燃燒控制系統(tǒng)主要對主燃料的給煤量、輔助燃料及風(fēng)量進(jìn)行控制。另外燃燒控制系統(tǒng)的每個子控制系統(tǒng)通過不同的測量手段、控制手段，保證燃料的安全性和經(jīng)濟(jì)性。氣壓、過剩空氣系數(shù)以及爐膛負(fù)壓是燃燒調(diào)節(jié)系統(tǒng)的被調(diào)參數(shù)。

1.2 鍋爐噴燃器控制系統(tǒng)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(yùn)行控制的關(guān)鍵，對鍋爐燃燒的穩(wěn)定性、鍋爐汽包壓力有巨大影響，而傳統(tǒng)控制和人工監(jiān)測難以滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)要求。氣壓特性調(diào)節(jié)與燃燒系統(tǒng)具有耦合關(guān)系，將直接影響鍋爐蒸汽生產(chǎn)流程的優(yōu)化設(shè)計及鍋爐噴燃器的運(yùn)行效果。

1.3 鍋爐送風(fēng)控制系統(tǒng)。鍋爐的送風(fēng)量直接關(guān)系到鍋爐的經(jīng)濟(jì)燃燒狀況。送風(fēng)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(dāng)送風(fēng)量太大時，鍋爐將出現(xiàn)富氧燃燒情況，導(dǎo)致鍋爐結(jié)焦以及鍋爐水冷壁系統(tǒng)的氧化腐蝕加劇，對鍋爐的長期運(yùn)行有極大的影響，降低鍋爐的經(jīng)濟(jì)效益。

1.4 爐膛負(fù)壓的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)。引風(fēng)機(jī)的電機(jī)變頻器、風(fēng)機(jī)出口擋板開度控制爐膛負(fù)壓。爐膛負(fù)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(huán)。當(dāng)爐膛負(fù)壓過小，火焰溫度上升，造成煙氣流速上升，過熱器被燒壞現(xiàn)象發(fā)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(fù)壓太大，會造成鍋爐燃帶區(qū)域溫度上升，燒壞噴燃器，影響鍋爐的安全運(yùn)行。

2 電廠鍋爐燃燒控制系統(tǒng)優(yōu)化措施

2.1 燃用劣質(zhì)煙煤的調(diào)整

一是采用合適的一次風(fēng)率和一次風(fēng)速。一次風(fēng)速過高也會推遲著火，引起燃燒不穩(wěn)定，一次風(fēng)速過低，又會造成一次風(fēng)管氣粉分層、氣粉分布不均、堵管等，如果煤的揮發(fā)份較高，還會因著火點(diǎn)距離噴口太近而造成燃燒器燒壞。所以燃燒劣質(zhì)煙煤時，一次風(fēng)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(fēng)速。燃用劣質(zhì)煙煤時，二次風(fēng)的調(diào)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(fēng)的動量比為1.4-2.0，二次風(fēng)速控制在40m/s-50m/s的范圍內(nèi)。三是適當(dāng)降低三次風(fēng)量。燃用劣質(zhì)煙煤時，由于水分和灰分較高，熱值較低，使得三次風(fēng)風(fēng)量和風(fēng)速往往比設(shè)計值高得多，容易擾亂爐內(nèi)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(wěn)、受熱面結(jié)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(fēng)量的措施主要有：減少制粉系統(tǒng)漏風(fēng)、提高制粉干燥劑溫度、提高三次風(fēng)再循環(huán)風(fēng)量比例等。

2.2 主干蒸汽母管構(gòu)件的壓力強(qiáng)度調(diào)節(jié)

在鍋爐設(shè)備燃燒狀態(tài)控制系統(tǒng)中，原煤燃燒過程中產(chǎn)生的熱值狀態(tài)。對系統(tǒng)優(yōu)化控制技術(shù)目標(biāo)的最終實(shí)現(xiàn)中狀態(tài)具備著深刻影響，由于原煤物質(zhì)本身在質(zhì)量狀態(tài)方面存在一定的不穩(wěn)定性特征，且鍋爐爐膛燃燒位置的實(shí)際給煤數(shù)量本身存在動態(tài)變化，使得技術(shù)控制人員較難精確確定原煤燃燒過程中實(shí)際產(chǎn)生的熱值參數(shù)水平。在這樣的技術(shù)背景之下，技術(shù)人員只能運(yùn)用熱量參數(shù)測量結(jié)果作為系統(tǒng)中內(nèi)部循環(huán)結(jié)構(gòu)中的主要技術(shù)反饋信號，并以此為基礎(chǔ)，計算轉(zhuǎn)化獲取爐膛燃燒結(jié)構(gòu)中的實(shí)際給煤量水平。

2.3 爐膛結(jié)構(gòu)的負(fù)壓狀態(tài)調(diào)節(jié)

為切實(shí)保障爐膛結(jié)構(gòu)內(nèi)部的負(fù)壓狀態(tài)，能夠始終保持平穩(wěn)有序的技術(shù)狀態(tài)，保證火電廠整體性的安全生產(chǎn)狀態(tài)，技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)基于二次風(fēng)量參數(shù)的反映狀態(tài)，對爐膛結(jié)構(gòu)的實(shí)際負(fù)壓水平展開控制。在爐膛結(jié)構(gòu)的壓力負(fù)荷較低、且給煤量較少、燃燒強(qiáng)度較低的技術(shù)條件下，應(yīng)當(dāng)降低爐膛內(nèi)部的實(shí)際壓力負(fù)荷水平，并在爐膛集合的壓力負(fù)荷較高，給煤量較大，燃燒強(qiáng)度較大的技術(shù)條件下，適時提高爐膛內(nèi)部的實(shí)際壓力負(fù)荷水平，并以此保證鍋爐設(shè)備在實(shí)際運(yùn)行過程中，能夠始終保持較高的熱效率。

2.4 鍋爐燃燒送風(fēng)量的調(diào)整

當(dāng)鍋爐燃燒系統(tǒng)剛開始運(yùn)轉(zhuǎn)時，當(dāng)空氣量偏多，會引起鍋爐內(nèi)部結(jié)焦，達(dá)不到規(guī)定溫度；當(dāng)空氣量不足，會引起不完全燃燒。針對現(xiàn)有鍋爐燃燒現(xiàn)場的二次風(fēng)量無法反映實(shí)際風(fēng)量的問題，送風(fēng)量控制系統(tǒng)設(shè)計采用煙氣含氧量法。以煙氣含氧量為校正參數(shù)對二次風(fēng)門的開度進(jìn)行控制，機(jī)組要求含氧量范圍為0-10%。當(dāng)含氧量大于最佳值時，說明此時送風(fēng)量偏大，此時調(diào)節(jié)器輸出增加，即送風(fēng)修正系數(shù)增大，總風(fēng)量信號增大，使送風(fēng)調(diào)節(jié)器輸入偏差為負(fù)，關(guān)小送風(fēng)機(jī)擋板開度以減少送風(fēng)量；當(dāng)含氧量小于最佳值時，控制系統(tǒng)動作，開大送風(fēng)機(jī)擋板開度以增加送風(fēng)量。

總而言之，在鍋爐的運(yùn)行中，時常發(fā)生鍋爐偏離最佳工況的現(xiàn)象，所以須根據(jù)實(shí)際情況討論鍋爐燃燒系統(tǒng)的優(yōu)化控制運(yùn)行問題。電廠鍋爐運(yùn)行時要保證滿足外界負(fù)荷對鍋爐蒸發(fā)量和蒸汽參數(shù)的要求，同時保護(hù)鍋爐本體及附屬設(shè)備不受損壞。

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