電站鍋爐燃燒優化技術分析

雷冬

摘? 要：鍋爐作為電站重要的動力設備，鍋爐的燃燒效率直接關系到電站生產的安全性及經濟效益。在電力企業競爭激烈的背景下，通過對鍋爐燃燒系統進行優化調整，能夠降低電站運行成本，減少能源消耗，減少污染物排放量。經過優化調整后的鍋爐能有效提高燃燒效率，為機組運行提供穩定的蒸汽壓力。文章主要對電站鍋爐燃燒優化技術進行分析，為促進電站生產的安全穩定運行奠定良好的基礎。

關鍵詞：電站;鍋爐;燃燒;控制系統;優化

中圖分類號：TM621? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）06-0159-02

Abstract： Boiler as an important power equipment of power station， the combustion efficiency of boiler is directly related to the safety and economic benefits of power plant production. In the context of fierce competition in electric power enterprises， through the optimization and adjustment of the boiler combustion system， the operation cost of the power plant can be reduced， the energy consumption can be reduced， and the emission of pollutants can be reduced. The optimized boiler can effectively improve the combustion efficiency and provide stable steam pressure for the operation of the unit. This paper mainly analyzes the combustion optimization technology of power station boiler， which lays a good foundation for promoting the safe and stable operation of power plant production.

Keywords： power station; boiler; combustion; control system; optimization

通過對電站鍋爐進行燃燒優化，能夠提高鍋爐燃燒性能，降低對環境的污染。尤其是在我國能源供應結構改變和節能環保的背景下，加強對電站鍋爐的燃燒優化，是時代發展的必然趨勢。鍋爐燃燒優化就是通過相應的改造調整來提高鍋爐運行性能以及安全性和穩定性，優化調整的內容主要包括燃料優化調整，配風參數優化調整，優化鍋爐燃燒控制方式等，最終實現燃料能夠充分燃燒，節約能源消耗，減少污染物的排放，為機組運行提供穩定的蒸汽壓力。根據我國電站鍋爐的現有情況，主要的燃燒優化技術有基于參數調整的實驗，基于燃燒理論的建模，對燃燒設備的設計和改造，檢測技術的燃燒優化，人工智能的燃燒優化。但是每種燃燒優化技術都存在一定的優缺點，所以在實際應用時，應該對電站鍋爐的實際情況進行分析，然后采取適宜的燃燒優化技術，最終實現最佳的燃燒控制。

1 電站鍋爐燃燒優化技術

1.1 基于參數調整的實驗技術

煤粉作為電站鍋爐運行的主要燃料，合理的煤粉配比和送風參數直接關系到鍋爐運行的穩定性和持續性，也是燃料是否能夠充分燃燒的重要因素。所以通過對煤粉配比和送風參數進行調整可實現電站鍋爐燃燒技術的優化，以確保鍋爐能夠處于最佳燃燒狀態。煤粉配比和送風參數的數據獲取需要經過大量的調整實驗，才能夠獲取較為精確的結果。在實驗調整的過程中，需要耗費大量的時間和精力，每次實驗過后獲得的數據都是下一次實驗的參考依據，所以需要操作人員具有較強的專業性，對鍋爐燃燒技術中各項參數的合理范圍以及影響因素有深入的了解，便于做出合理的實驗數據調整。通過反復的調整實驗，最終獲取最為合理的煤粉配比和送風參數數據。這項基于調整實驗的鍋爐燃燒優化技術主要適用于新建鍋爐的調試階段，或者在鍋爐更換燃料的情況下，通過確定合理的風煤配比參數來提高鍋爐燃燒效率。

1.2 基于燃燒理論的建模技術

燃燒理論模型是基于計算機技術和燃燒理論而建立的模型，以數值模擬為主要研究手段。隨著計算機技術的快速發展，在電站鍋爐燃燒優化技術中可運用相應的軟件來模擬鍋爐燃燒狀況，通過冷熱態模擬能夠對鍋爐設計以及參數設計的合理性進行驗證，為提高鍋爐燃燒技術提供參考依據。在使用燃燒理論模型技術之前，應該對電站鍋爐燃燒控制系統的燃燒理論有深入的了解，在此基礎上建立模型進行求解。以建模的方式所獲取的數據結果與數學模型的精確性有很大的關系，所以為了提高數據結果的準確性，要與現場實驗進行結合為模型參數的選取提供參考。比如對某種煤粉鍋爐的燃燒器進行研究，主要是通過數值模擬和現場實驗相結合的方式進行來了解燃燒器的特性，通過模擬結果發現旋流燃燒器射流在爐膛內會形成順時針回流，能夠有效降低爐內溫度，并且可強化爐內對流換熱。通過數學建模的方式能夠節省大量的人力、物力、財力，提高鍋爐燃燒優化技術的效率，但因為這種方法無法在燃燒過程中進行在線實時建模和優化，所以一般都用于離線分析或者仿真研究。

1.3 基于燃燒設備的設計與改造

鍋爐設備的結構設計與運行原理會直接影響到燃燒效率，所以對電站鍋爐的燃燒優化技術中，可通過對鍋爐燃燒設備的設計和改造，提高爐內燃燒效率，并且降低氮氧化物的排放量。在鍋爐設備設計和改造中，主要以燃燒器改造為重點，有些單位會在燃燒器內加裝圓錐形鈍體，可有效提高燃盡率，在鈍體加裝前后，鍋爐蒸發量會有明顯的改變。還可以通過對進風系統的改造來降低氮氧化物的排放，以空氣分級燃燒的方式能夠有效降低氮氧化物的排放。對燃燒器進行設計和改造是基于燃燒理論，所以可利用建模獲得的數據為設備改造提供技術支持。針對燃燒設備的設計和改造是鍋爐燃燒優化中比較簡便的技術，也是應用較為廣泛的優化技術之一。但是在實際操作的過程中，還是會受到煤種和制粉系統限制，所以從某種程度上講此種燃燒優化技術也并不全面，還要根據實際情況選擇設計和改造的方式，以適應電站鍋爐的運行方式。

1.4 基于檢測技術的燃燒優化技術

在鍋爐燃燒過程中，影響燃燒效率的因素較多，所以要想對鍋爐燃燒進行優化調整，就需要對影響鍋爐燃燒的因素進行分析，進而采取有效措施進行調節。檢測技術是獲取鍋爐燃燒參數的重要手段，可在鍋爐相應位置安裝檢測裝置來獲取相關的參數。比較常用的檢測技術主要有火焰檢測技術、煙氣含氧量、飛灰含碳量、污染物在線監測系統等，在獲取每項參數后通過對數據的技術分析，能夠明確影響到鍋爐燃燒的因素以及影響的程度，進而通過合理的手段進行調節，以提高鍋爐燃燒。因為檢測技術只能為調整燃燒提供相關參數，所以只能作為鍋爐燃燒優化的輔助手段。但是在實際操作過程中，為了獲取更為精確的數據，使用的檢測裝置要具有較高的精準度、可靠性和實時性，裝置的選點要合理，能夠客觀全面地反映檢測參數的真實狀態?；谶@些現實條件的制約，會影響到該項技術在現實中的使用。

1.5 基于人工智能的燃燒優化技術

在我國計算機技術快速發展的時代背景下，人工智能技術在電站鍋爐燃燒優化中發揮了重要的作用。人工智能技術主要是通過計算機來模擬人的思維過程和行為模式，具有較強的學習能力、推理能力、規劃能力等。現階段，人工智能技術在電站鍋爐燃燒優化中的應用主要解決以下三個方面的問題。第一，自動辨別鍋爐燃燒煤質。我國電站鍋爐燃料煤的特點為多樣化，而不同的煤質所表現的燃燒特性是不同的，由此就會影響到燃燒效率。人工智能技術可對煤質進行自動辨別，然后根據煤質特性進行相應的優化控制;第二，用于鍋爐運行特性的非線性動態建模。鍋爐燃燒是一個非線性的動態過程，為了能夠對燃燒過程中產生的氮氧化物和燃燒效率進行控制，可通過人工智能技術對鍋爐運行特性進行非線性動態建模，從而提高對系統的控制和優化。第三，基于多目標優化的鍋爐運行優化控制。將人工智能技術應用于電站鍋爐燃燒優化中，可以通過建立神經網絡和專家系統的方式，對電站鍋爐燃燒系統進行優化控制。人工智能技術還能夠根據鍋爐壓力的變化來維持蒸汽壓力的穩定性，以合理控制爐膛燃燒量與蒸汽量的比例。人工智能技術在電站鍋爐燃燒優化中的應用還處于初始階段，各項技術還有待開發和研究，隨著科技的不斷發展，人工智能技術在鍋爐燃燒優化中的應用還有很大的發展空間。

1.6 鍋爐燃燒可視化技術

在對電站鍋爐燃燒優化技術中，大多都是通過對運行參數的分析來對燃燒狀況進行調整。在收集運行參數時基本都是通過安裝檢測裝置來實現的，但是測量裝置的布點、材料等因素會限制測量數據的真實性和可行性。而傳統的光譜測量由于信號較弱，在受到噪聲和系統熒光的影響下也會降低測量質量。鍋爐燃燒特性可通過對爐膛內燃燒火焰的溫度來判斷，通過對爐膛燃燒火焰溫度分布能夠為運行人員進行燃燒參數優化調整提供重要依據。但是由于爐膛核心區域的燃燒溫度較高，采用傳統的裝置測量是無法實現的，所以一直都是測量的盲區。而通過可視化技術不需要直接接觸爐膛內部即可掌握爐膛的運行狀態，鍋爐CT借助紅外激光即能夠測量爐膛燃燒溫度和濃度場，不需要接觸爐膛核心燃燒區就能夠了解燃燒狀況，同時還可測量煙道溫度。通過可視化技術的應用，可大大提高鍋爐燃燒優化效率，降低污染物的排放。

2 結束語

煤粉是電站鍋爐運行的主要燃料，在煤粉燃燒的過程中會受到鍋爐結構、燃燒參數、燃燒控制系統等各項因素的干擾而影響到燃燒效率。煤粉在爐膛燃燒不充分，不僅會降低燃燒熱效率，而且還會提升鍋爐受熱面受損幾率，污染物的排放量也會相應增加，同時增加運行成本。所以需要進行鍋爐燃燒優化技術分析，根據電站鍋爐的實際運行情況選擇適宜的優化方式，確保電站鍋爐的安全穩定運行。

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