火电厂锅炉燃烧优化分析

摘要：目前大型电站锅炉在运行过程中普遍存在着效率低、耗煤高等问题，燃烧优化技术是实现电站锅炉高效燃烧和污染物控制的最经济、最有效的方法之一。通过在对国内外电站锅炉燃烧优化技术研究现状综述的基础上，还对燃烧技术的发展趋势进行了展望。

关键词：电站锅炉；燃烧优化

火力发电企业是能源消耗大户，也是我国节能降耗工作的重中之重。在火力发电厂中，燃料煤的成本占发电成本的70%，而我国火力发电平均煤耗与世界先进水平仍有不小的差距。火力发电厂在消耗大量煤炭生产电能的同时，也带来了严重的环境污染问题。所以必须在管理上提高运行人员水平，在技术上提高机组发电效率，采取技术上可行、经济上合理、符合环保要求的措施，减少各环节的损失和能源浪费，控制污染物的排放[1]。

电站燃煤锅炉的燃烧优化技术是以最优化理论为指导，依据锅炉及其他设备运行状况，使锅炉能在设计负荷范围内保持最佳的燃烧状态。

1.锅炉燃烧优化技术的分类

从锅炉燃烧优化技术角度看，锅炉燃烧优化技术可以分为三类：

第一类通过在线检测锅炉燃烧的重要参数，指导运行人员调节锅炉燃烧，这类燃烧优化技术目前在国内占据着主导地位。

第二类燃烧优化技术是在DCS的基础上，作为锅炉运行的监督控制系统，通过采用先进的控制逻辑、控制算法或人工智能技术，实现锅炉的燃烧优化。随着先进控制和人工智能技术的逐步成熟和在工业上成功的应用，这类燃烧优化技术发展迅猛。

第三类燃烧优化技术在设备层面，通过对燃烧器、受热面等的改造实现锅炉的燃烧优化调整。

2.对锅炉运行参数的优化

随着锅炉技术的不断发展，在锅炉蒸汽参数提高和锅炉容量增加的同时，其结构也会因此而逐渐复杂化，致使其在安全和经济方面，都对锅炉的运行及调节提出了更高的要求，其运行的各项参数是保证正常运行的关键，所以，掌握参数的变化过程就显得极为重要，实际运用中，锅炉的运行参数囊括了锅炉蒸发量、主蒸汽压力温度、再热蒸汽压力温度、燃料量、给水温度、风温风量风压、烟温烟压、炉膛压力等，其变化情况也较为复杂，在实际的运用中具有运行工况的不稳定性现状，所以对锅炉的运行调节应当从以下方面来进行[2]。

首先，要保证锅炉的安全运行，保证蒸汽品质以及汽包的正常水位，使得锅炉的主蒸汽压力及汽温保持在额定范围，与此同时，也要消除各种异常，对锅炉的实际操作和变化规律进行及时的掌握，全面调整相关性能摸底试验得出的参数值，并在此形势下，找到最佳运行基数值；其次，要采用冷空气动力场试验，在实施此试验时，应当先确定设备优化的目标，继而依据其寻找锅炉调整范围和运行方式，实现对锅炉运行参数的优化；最后，依据实验结果分析不同负荷下的锅炉情况，进而达到对最佳运行方式的选择，以求达到最佳的运行基准值，完善其运行参数的优化。

3.对锅炉燃烧控制系统 DCS的优化

在火电厂的运行中，对锅炉燃烧中控制系统地优化改造，是有效促使燃烧效率提高的主要基础，经笔者研究发现，当前火电厂中的对锅炉的改造，大多是通过对DCS系统的优化改造来实现的，主要的措施是提高DCS结构构成方式和组成模式，进而实现对锅炉燃烧中存在问题的综合控制，以达到提高锅炉燃烧效率的目的。

该类型燃烧优化不需要对锅炉设备进行任何改造，能够充分利用锅炉的运行数据，在控制的基础上，通过先进建模、优化、控制技术的应用，直接提高锅炉运行效率，降低NOx排放，具有投资少、风险小、效果明显的优点，因而成为很多电厂首选的燃烧优化技术。但在实际运用上因可靠性不是很高，严重影响了均衡燃烧控制系统的实际使用效果和广泛推广，主要体现在以下几个方面：

3.1测量问题

测量是锅炉效率计算的关键点，但目前国内的此类设备的测量滞后比较大，导致在线计算的锅炉效率不准确，成为锅炉运行优化控制的一大障碍。要实现NOx的闭环控制，同样也要求NOx的精确和快速测量，这种烟气分析仪表虽然技术和应用都比较成熟，但是设备的价格比较贵，运行维护工作量大，成为燃烧优化控制的又一个难题。现场一般都安装了氧化锆氧量计来进行烟气含氧量的实时测量，但是普遍存在测量误差大、短时间内波动大的问题，这严重影响了锅炉效率计算的准确性和闭环控制的效果。

3.2自适应建模

入炉煤种的不稳定，再加上锅炉检修、积灰、结渣等因素的影响，使得在性能试验数据基础上建立的锅炉模型失配严重，所以如何利用最新的燃烧数据进行模型的在线自适应修正显得格外重要。

3.3如何保证燃烧稳定下实现最大范围的寻优

燃烧优化控制的寻优范围太窄，优化后效果可能会不明显，寻优范围太广，将可能影响燃烧的稳定性。由于近年煤炭资源的紧缺，煤质经常得不到保证，因此燃烧稳定性往往被优先考虑。这使得燃烧优化控制软件需要对燃烧的稳定性进行充分考虑，而不只是简单的性能目标的寻优问题[3]。

4.对锅炉燃烧设备的优化

4.1优化锅炉燃烧器

随着锅炉燃烧技术的进步，燃烧器也在进行着更新换代，国家环保标准越来越严格，越来越多的火电企业将燃烧器更换至低NOx燃烧器。在优化改造时，应当结合锅炉实际，选择合适的燃烧器，此外，还应当结合实际应用情况，综合分析和研究的基础上，提出燃烧器的改造方案。

4.2锅炉静态燃烧优化

对电厂锅炉进行改造的过程中，进行静态燃烧优化。所谓静态燃烧优化，即以锅炉燃烧调整试验为基础，来确定燃烧系统的最佳运行参数，有针对地针对进行优化，从而达到优化锅炉燃烧运行的目的。具体的实施过程中，结合调整实验条件与工况要求、锅炉效率的计算与修正、实验数据的测量与采样，以及试验过程的优化和试验工况的拟定，并最终达到对锅炉燃烧运行静态的优化[4]。

5.结束语

综上所述，锅炉高效稳定运行对电厂的运行发展意义重大，在保障机组安全运行的基础上，笔者从三方面阐述进行锅炉燃烧优化，以便能达到提高锅炉效率，希望能为我国电厂锅炉的稳定运行提供有益的参考。

参考文献：

[1]刘海峰.电站燃煤锅炉燃烧优化系统研究[D].华北电力大学，2013.

[2]武志飞.超（超）临界锅炉燃烧系统设计选型与运行优化[D].河北联合大学，2012.

[3]孔亮，张毅，丁艳军，吴占松，电站锅炉燃烧优化控制技术综述，电力设备，Vol.7，No.2，2006年。

[4]蒋子阳，呼钰双，金茜，刘勇，于喜欢.探讨电厂锅炉燃烧优化控制系统的设计[J]. 黑龙江科技信息，2012，25：22.