電站鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)研究發(fā)展綜述

潘世新

摘 要：文章分析了電站鍋爐燃燒優(yōu)化的作用，闡述了當(dāng)前該項優(yōu)化工藝的發(fā)展步驟，對其研究成就以及技術(shù)進(jìn)行了非常綜合的測評，細(xì)致研究了該項技術(shù)當(dāng)前的狀態(tài)以及面對的問題。同時還對其研究動態(tài)進(jìn)行了綜合的類型劃分。最終，結(jié)合一些優(yōu)秀的理論以及措施，論述了該項燃燒優(yōu)化工藝在檢測科技和設(shè)備改造等層次的發(fā)展規(guī)劃。

關(guān)鍵詞：電站鍋爐；燃燒優(yōu)化；發(fā)展趨勢；軟測量

1 前言

鍋爐極其配套體系本身都是有著特定的煤種適應(yīng)區(qū)間的，不過對于我們國家的很多火力發(fā)電單位來講，因為煤種的變化很大，煤炭的品質(zhì)不好，同時還由于鍋爐在具體的運作時面對著設(shè)備革新等等的很多要素，出現(xiàn)了燃燒無法實現(xiàn)最優(yōu)的現(xiàn)象，所以要切實的對其優(yōu)化處理，在特定的區(qū)間之內(nèi)提升設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性以及環(huán)保型。在這個層次上來看，對設(shè)備燃燒開展互利的優(yōu)化調(diào)節(jié)是最為恰當(dāng)?shù)姆椒ǎ虼颂剿髟擁梼?yōu)化工藝就成為了當(dāng)前的一項關(guān)鍵內(nèi)容。

此處講到的燃燒優(yōu)化具體的說是經(jīng)由對設(shè)備燃料供應(yīng)以及配風(fēng)數(shù)據(jù)的調(diào)節(jié)，和對它的控制措施的變化等，來確保進(jìn)入到爐膛中的燃料能夠盡快的燃燒，而且在合乎設(shè)備負(fù)載變動規(guī)定的背景下，獲取最為優(yōu)秀的燃燒工控。之所以開展燃燒優(yōu)化調(diào)控其意義在于如下的四點。第一，確保汽壓以及蒸發(fā)量等正常。第二，保證著火穩(wěn)定，火焰充滿爐灶，沒有殘渣，過熱器的氣溫不會太高。第三，確保機(jī)組運作的費用最為節(jié)省。第四，降低污染物的釋放量。一直以來，工作者都在積極的進(jìn)行設(shè)備燃燒優(yōu)化工藝的探索，而且也獲取了許多成就。筆者具體闡述了該項活動相關(guān)的內(nèi)容。

2 燃燒優(yōu)化工藝的具體情況和當(dāng)前面對的幾大事項

如今，不管是我國抑或是國外很多人員都在積極的探索高效率的燃燒優(yōu)化工藝，這方面的資料非常多，具體可以分成如下的幾大層次。

2.1 基于燃燒優(yōu)化調(diào)整試驗的研究

經(jīng)由合理的調(diào)節(jié)能夠得到精準(zhǔn)的風(fēng)煤比例，進(jìn)而明確體系的最為合理的運行指數(shù)，而且得到精準(zhǔn)的電腦控制曲線，以此來指引工作的開展。在運作的時候，可以結(jié)合特殊的意義開展調(diào)整測試活動，獲取最佳的燃燒工藝。此類優(yōu)化內(nèi)容都要靠著專門的工作者多次的進(jìn)行測試，非常的耗費時間和經(jīng)歷，通常只是在新的設(shè)備運行或是舊有的運行方式有很大變化時才進(jìn)行。

2.2 基于燃燒理論建模技術(shù)的研究

由于不斷的對燃燒理論進(jìn)行建模分析，并且積極的探索求解措施，因此在該方面獲取了很多的成就。不過此類措施的運算步驟很繁瑣，尤其是當(dāng)燃燒機(jī)理模糊時，無法進(jìn)行精準(zhǔn)綜合的建模工作。所以，這個方法一般是用到離線分析工作中，要想用到在線建模中還是有一定的困難。

2.3 基于燃燒設(shè)備層面的設(shè)計與改造研究

主要是基于燃燒技術(shù)的理論研究，通過鍋爐改造，特別是燃燒器的優(yōu)化設(shè)計、改造來實現(xiàn)鍋爐的燃燒優(yōu)化調(diào)整，該類型的科技目前早已發(fā)展到非常成熟，穩(wěn)定的時期了。不過還是面對著一些阻礙要素，比如燃燒器的設(shè)計、改造同樣受到制粉系統(tǒng)和煤種的限制。

2.4 基于檢測技術(shù)的燃燒優(yōu)化研究

利用爐膛火焰檢測技術(shù)、鍋爐排放物檢測技術(shù)、風(fēng)煤在線測量技術(shù)以及煤質(zhì)在線分析技術(shù)等對影響鍋爐燃燒的重要參數(shù)進(jìn)行檢測分析來實現(xiàn)鍋爐的燃燒優(yōu)化。運行人員通過實時監(jiān)測一次風(fēng)量、煙氣含氧量、煤粉濃度細(xì)度、煤質(zhì)分析、飛灰含碳量、火焰圖像等參數(shù)來調(diào)節(jié)鍋爐燃燒，確保鍋爐能夠高效優(yōu)質(zhì)的進(jìn)行燃燒活動，此類優(yōu)化科技目前在發(fā)展中占據(jù)非常關(guān)鍵的位置。不過如今廠方設(shè)置的燃燒數(shù)值測量設(shè)備的精確性不是很好，而且不是十分的穩(wěn)定，正是因為這些干擾要素的存在，在很大程度上嚴(yán)重的抑制了鍋爐燃燒優(yōu)化產(chǎn)品功能的發(fā)揮。

2.4.1 爐膛火焰檢測技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用

過去的火焰檢測科技一般是用來監(jiān)測設(shè)備自身的燃燒情形的，避免其在點火或是負(fù)載較低等的不穩(wěn)固燃燒的狀態(tài)下出現(xiàn)爐膛炸裂問題，是爐膛安全監(jiān)視系統(tǒng)（FSSS）的技術(shù)組成部分。近年來，國內(nèi)外對爐膛火焰檢測和燃燒診斷進(jìn)行了廣泛深入的研究，火焰檢測技術(shù)特別是火焰圖像處理技術(shù)用于指導(dǎo)鍋爐燃燒優(yōu)化運行已成為新的途徑?；饳z技術(shù)也已由傳統(tǒng)的直接式火檢，紫外線、紅外線、可見光火檢等間接式火檢發(fā)展到數(shù)字式和圖像式火檢。

2.4.2 鍋爐排放物檢測技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用

鍋爐排放物檢測的參數(shù)包括飛灰含碳量、煙氣組分等。檢測設(shè)備的穩(wěn)定性、實時性和測量準(zhǔn)確性等將對燃燒組織產(chǎn)生直接的影響，因此，鍋爐排放物檢測技術(shù)的研究是燃燒優(yōu)化技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)性工作。常規(guī)的煙氣檢測技術(shù)和儀器有：煙塵連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)（CEMS）；飛灰測碳儀；煙氣含氧量的檢測（包括熱磁式氧量儀和氧化鋯氧量計）；一氧化碳檢測以及其他參數(shù)的測量設(shè)備。

最近幾年，研究人員積極的研究排放物質(zhì)的檢測工藝以及裝置，而且獲取了很多的成就，此類成就促使了設(shè)備燃燒優(yōu)化工藝的進(jìn)一步發(fā)展，其在相關(guān)的優(yōu)化調(diào)節(jié)活動中發(fā)揮了非常關(guān)鍵的作用。由于人工智能等工藝的發(fā)展，軟測量技術(shù)作為新興的研究領(lǐng)域，它在鍋爐排放物檢測中的應(yīng)用將會取得更加可喜的成果。

2.4.3 煤質(zhì)在線分析技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用

進(jìn)入到爐膛中的煤炭的品質(zhì)的改變會在很大程度上影響到燃燒活動，電站鍋爐越來越多燃用低質(zhì)煤或混配煤，偏離設(shè)計煤種過多，給運行調(diào)整帶來很大的困難。過去通過采樣化驗煤質(zhì)的方法盡管具有很高的分析精度，不過其誤差很是顯著，并且最少要幾個小時才可以得到結(jié)果，對于調(diào)整實時燃燒等的促進(jìn)意義并不是很明顯。所以發(fā)展煤質(zhì)在線分析技術(shù)對于鍋爐燃燒實時優(yōu)化具有重要意義。

3 電站鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)發(fā)展方向和前景

3.1 加強(qiáng)檢測技術(shù)的改進(jìn)工作

鍋爐燃燒參數(shù)檢測技術(shù)是燃燒優(yōu)化技術(shù)的基礎(chǔ)，檢測裝置和技術(shù)目前普遍存在品質(zhì)和測量準(zhǔn)確性的不足。該內(nèi)容早已被相關(guān)的單位和工作者列為分析的重點內(nèi)容，并且進(jìn)行了很多的探索活動。此處要提出的時，要想處理好這個問題就要使用軟測量科技。在軟測量建模中，有基于工藝機(jī)理的方法、基于對象數(shù)學(xué)模型的方法、基于回歸分析的方法、基于模式識別的方法、基于粗糙集理論的方法、基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、基于支持向量機(jī)的方法等。目前，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)廣泛應(yīng)用到工業(yè)過程建模和控制中，其中比較典型的是BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模、RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模等。

3.2 燃燒控制系統(tǒng)向閉環(huán)控制和綜合智能控制發(fā)展

對基于檢測技術(shù)或智能控制技術(shù)的鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)而言，其走向系統(tǒng)化、工業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵是實現(xiàn)在線閉環(huán)運行，使之直接參與生產(chǎn)控制過程。隨著技術(shù)日趨成熟和鍋爐燃燒優(yōu)化指導(dǎo)系統(tǒng)在電站的廣泛應(yīng)用，實現(xiàn)燃燒優(yōu)化的閉環(huán)控制正在成為人們關(guān)心和研究的新課題。針對要解決的困難，利用DCS硬件優(yōu)勢和靈活方便的軟件組態(tài)功能實現(xiàn)這一控制系統(tǒng)，此時不但硬件花銷不大，而且體系的維護(hù)總量不高，穩(wěn)定高效，是以后發(fā)展的關(guān)鍵趨向。

因為燃煤鍋爐本身的動態(tài)特征十分的繁瑣，燃燒控制體系的完善是一個十分繁瑣的工作，要使用高效的控制方法，進(jìn)而從總體上提升體系的功效。所以，針對鍋爐此類的繁瑣體系來講，結(jié)合分級控制體系，建立在智能協(xié)調(diào)、局部優(yōu)化的基礎(chǔ)之上，有針對性地采用經(jīng)典和先進(jìn)的控制策略，構(gòu)成綜合智能控制，已經(jīng)成為重要的發(fā)展趨勢。

參考文獻(xiàn)

[1]黃新元.電站鍋爐運行與燃燒調(diào)整[M].北京：中國電力出版社，2003.