電站鍋爐燃燒優化控制技術

王永輝

摘 要：隨著現代科技的不斷更新和發展，電力行業也在不斷的向前發展，電站鍋爐作為電力行業非常重要的鍋爐設備，為了能夠推動電力行業實現更快速的發展，必須要對電站鍋爐燃燒進行優化。只有這樣，才能讓電站鍋爐的運行效率得到提高，讓電站鍋爐的節能環保性得到更進一步的優化，通過對電站鍋爐的運行進行建模控制技術的優化，電站鍋能夠更好地實現自動化。本人就電站鍋爐燃燒優化控制技術進行研究，希望能夠更進一步促進電站鍋爐的發展，能夠更好地滿足電站用戶的需求。

關鍵詞：燃燒優化；神經網絡；預測控制；在線監測；均衡燃燒

我國現在正處產業轉型的關鍵時期，電力行業作為我國國民經濟的重要組成部分，也正處體制轉型的關鍵時期，現在電力企業市場競爭已經變得越來越激烈了，逐漸開始形成一種競價上網、廠網分開的現狀。同時，由于人們對電能的需求不斷增大，使得電能資源也變得越來越緊張。隨著社會需求的變化，煤價在不斷上漲，這也導致了發電企業的生產成本不斷增加，為了能夠讓發電企業得到更好的發展，必須對發電機組的運行能力進行不斷優化，讓發電企業的競爭力不斷提升。

1 國外的燃燒優化控制技術及其應用

1.1 Ultramax公司的燃燒優化技術

美國俄亥俄州Ultramax公司開發的Ultramax系統又稱為先進過程管理系統，是一個對生產操作進行日常管理的系統，能應用于各種生產過程，在此只介紹其在電廠燃燒優化方面的應用。Ultramax燃燒優化系統是將一系列代表鍋爐燃燒工況的參數，比如煙氣氧量、排煙溫度、煙氣排放物等，作為系統的輸入數據，當系統取得這些樣本數據后，建立鍋爐燃燒特性模型，并經過軟件分析，給運行人員一個優化燃燒的操作指導，運行人員根據這些操作指導進行手動操作，或將操作指導納入到自動控制系統中進行優化調整。

1.2 Pegasus公司的燃燒優化技術

NeuSIGHT系統：NeuSIGHT系統為美國Pegasus公司應用人工智能神經網絡技術設計的燃煤電廠燃燒優化控制系統，其主要功能是以提高鍋爐熱效率和降低NOx排放為目標的穩態優化。

NeuSIGHT系統利用DCS本身具有的數據庫的數據作為數據分析的基礎，經過神經網絡模型在線分析，迅速得出運行參數的最優值，然后輸出到DCS，DCS系統通過控制偏移量，進而實現NeuSIGHT對鍋爐燃燒的優化控制。但是，這種燃燒優化控制技術并沒有考慮機組運行的動態特性和過程，所以這種優化也只是穩態優化。

NeuSIGHT系統是基于神經網絡模型設計的，而神經網絡模型也是一個“黑箱”模型，因此一般建立神經網絡模型前要經過2～4周的鍋爐變參數測試，在測試數據的基礎上建立原始模型。由于煤種、積灰、結渣等因素的變化，鍋爐燃燒情況要隨之改變，這就造成原始模型很快就和實際情況產生偏離，因此在優化過程中NeuSIGHT系統使用了2套神經網絡系統，其中1套系統的模型進行過程優化，同時另1套根據DCS的歷史數據和測試數據建立新模型，一旦新模型建立就能通過模型切換完成模型的在線更新，由于神經網絡訓練的時間較長，所以模型更新的周期比較長。在模型基礎上，NeuSIGHT系統運用GESA算法等工具實現了同時對鍋爐當前工況的各個控制量進行在線優化。

NeuSIGHT系統在美國市場的占有率為40%。對于沒有排放控制的電廠，Pegasus公司預計應用NeuSIGHT系統可降低NOx排放達20%～60%（一般為25%～35%）。如果電廠已經安裝了低NOx燃燒器，使用NeuSIGHT系統可再降低NOx排放10%～40%。NeuSIGHT系統可降低煤耗0.5%～5%，這相當于減少了相同的CO2和SO2的排放。NeuSIGHT燃燒優化控制系統以前大多應用于舊機組的優化控制方面。目前Pegasus公司已經和許多世界知名的電力成套設備供應商，如B&W;、FosterWheeler、SiemensWestinghouse、ABBCentrum等建立了合作伙伴關系。Pegasus的合作伙伴中的鍋爐制造商對燃燒方面比較了解，他們將把NeuSIGHT系統作為其產品的附加增值來應用于最新供應合同中。但作者目前尚未檢索到該產品在國內應用介紹的文獻資料。

2 國內燃燒優化控制技術的研究和應用情況

2.1 鍋爐煙氣含氧量的優化控制技術

要想讓電站鍋爐燃燒得到更好的優化，就必須對電站鍋爐煙氣中含氧量進行控制。電站鍋爐煙氣中的含氧量對電站鍋爐的污染排放和鍋爐燃燒效率有著非常大的影響，對電站鍋爐進行優控制，可以進一步提高電站鍋爐的運行效率。電站鍋爐中煙氣含氧量和鍋爐的效率是成比例的，只有對鍋爐中延期的含量進行優化控制，才能讓鍋爐保持在最佳燃燒狀態，讓鍋爐的燃燒效率得到更好的提升。最開始鍋爐的營銷效率是不能被測量的，但是經過多次的實驗發現煙氣中的含氧量可以對鍋爐的效率進行優化，因此有效讓電站鍋爐燃燒得到更好的優化，就必須優化煙氣中氧氣的含量，這是最簡單提高電器鍋爐燃燒效率的方法，但是電站鍋爐實際應用過程中，并沒有得到非常廣泛的應用，有很大一部分原因是因為早期電站鍋爐相關的設備并不是非常的先進，對電站鍋爐煙氧氣含量無法進行非常好的控制。

2.2 閉環均衡燃燒控制系統

還有一種經常被用到的電站鍋爐燃燒優化控制技術，那就閉環均衡燃燒控制系統，最初的燃燒控制系統，主要是為了保證供應的燃料能夠和機組的燃料量相符。但是對于燃料是否均衡的分配于每一個燃燒器中并不能進行很好的保障，這種電站鍋爐燃燒分配的不均衡性也在很大程度上讓電站鍋爐燃燒變得非常不穩定，經常會出現水冷壁的焦和火焰中心便宜的現象。

2.3 電站鍋爐燃燒優化控制軟件OCP3

我國燃煤電站機組擁有量是世界上最多的，這意味著我國電熱能耗是非常高，為了能夠更進一步的對于電站鍋爐燃燒進行優化，也是為了積極響應國家節能減的號召，電力企業要不斷加強對頂電站鍋爐燃燒優化控制軟件的研究力度，只有這樣，才能降低電力企業的生產成本讓電力企業實現可持續的發展。現階段，我國電站鍋爐在發展過程中就存在著很多問題，相比于燃煤電站鍋爐而言，我國電力企業使用的煤質并不穩定，這在一定程度上增加了我國電站鍋爐燃燒的負荷度，同時也使得很多進口的電站鍋爐燃燒，優化控制軟件出現了水土不服的現象，因此，我們必須要加大得電站鍋爐燃燒優化控制軟件的重視程度。

3 應用中的難點分析

測量問題。飛灰含碳的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，成為鍋爐運行優化控制的一大障礙。要實現NOx的閉環控制，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控制的效果。

如何保證燃燒穩定下實現最大范圍的尋優。燃燒優化控制的尋優范圍太窄，優化后效果可能會不明顯；尋優范圍太廣，將可能影響燃燒的穩定性。由于近年煤炭資源的緊缺，煤質經常得不到保證，因此燃燒穩定性往往被優先考慮。

4 結論

綜上所述，隨著現在社會對電能需求的不斷增加，電站鍋爐的燃燒系統也在不斷進行優化，電站鍋爐燃燒優化控制可以在一定程度上降低企業的成本投入，讓企業生產效率得到提升，提高企業的市場競爭力，使得電力企業能夠在市場競爭中占據有利位置。對電站鍋爐燃燒進行優化時，要根據電站鍋爐的實際運行情況進行調整，只有這樣，電站鍋爐才能更好地滿足社會發展的需求，同時還要開發燃燒優化控制軟件，來對電站鍋爐的運行進行進一步的優化。

參考文獻

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