電站鍋爐燃燒優(yōu)化調(diào)整分析

黃新平（中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)華中電力試驗(yàn)研究院有限公司，湖南長(zhǎng)沙410000）

電站鍋爐燃燒優(yōu)化調(diào)整分析

黃新平（中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)華中電力試驗(yàn)研究院有限公司，湖南長(zhǎng)沙410000）

在電站中鍋爐的運(yùn)行直接影響著整個(gè)電站的運(yùn)行，近年來(lái)，隨著能源的緊張，我國(guó)開始提倡可持續(xù)發(fā)展，在發(fā)展中降低能源的消耗，提高對(duì)環(huán)境的保護(hù)力度。電站鍋爐在燃燒過(guò)程中如果燃燒不充分，不僅會(huì)造成大量的能源浪費(fèi)，還會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，因此對(duì)電站鍋爐的燃燒進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整具有極其特殊的意義。本文就此詳細(xì)的分析了電站鍋爐燃燒的優(yōu)化調(diào)整，以期促進(jìn)我國(guó)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。

電站；鍋爐；燃燒；優(yōu)化調(diào)整；分析

1 電站鍋爐燃燒優(yōu)化調(diào)整的意義

在電站運(yùn)行的過(guò)程中，鍋爐起著十分重要的作用，可以說(shuō)其與整個(gè)電站系統(tǒng)有著十分緊密的聯(lián)系。電站運(yùn)行的過(guò)程中鍋爐的燃燒會(huì)消耗大量的能源，但是這部分能源并沒有能夠得到最大化的利用。在火力發(fā)電成本中，燃料費(fèi)用一般占70%以上，因此，提高鍋爐燃燒系統(tǒng)的運(yùn)行水平對(duì)機(jī)組的節(jié)能降耗具有重要意義。再加上火電廠是全球NOx排放的主要來(lái)源，隨著可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施和國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)的日益重視，電廠的低NOx排放已經(jīng)逐漸提到議事日程，能夠降低煙氣NOx排放和提高電廠經(jīng)濟(jì)性的燃燒優(yōu)化控制技術(shù)成為電廠當(dāng)前關(guān)注的熱點(diǎn)。

2 電站鍋爐燃燒優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)

2.1 氧量標(biāo)定試驗(yàn)

在鍋爐燃燒的過(guò)程中，氧氣發(fā)揮了十分重要的作用，通過(guò)調(diào)整氧氣的含量能夠有效的對(duì)燃燒方式進(jìn)行調(diào)整。圖1分別顯示了不同工況條件下氧量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與DCS數(shù)據(jù)對(duì)比趨勢(shì)，圖（a）為左側(cè)氧氣量對(duì)比圖，圖（b）為右側(cè)氧氣量對(duì)比圖，在氧量高于4.0%時(shí)，實(shí)際DCS左右側(cè)顯示氧量較標(biāo)定氧量偏低，而在氧量低于3.5%時(shí)，實(shí)際DCS顯式氧量比標(biāo)定氧量偏高，DCS氧量表呈非線性變化。呈現(xiàn)出實(shí)際氧量高時(shí)，氧量表顯示氧量低；而實(shí)際氧量低時(shí)，氧量表顯示氧量高。

圖1 氧氣量數(shù)據(jù)對(duì)比圖

2.2 排煙溫度標(biāo)定試驗(yàn)

在鍋爐燃燒過(guò)程中，通過(guò)對(duì)鍋爐排煙情況進(jìn)行具體的測(cè)量分析，能有效的觀測(cè)鍋爐的燃燒情況。圖2為表盤排煙溫度數(shù)據(jù)與實(shí)測(cè)排煙溫度數(shù)據(jù)對(duì)比曲線，由圖2可見，表盤排煙溫度與實(shí)測(cè)排煙溫度相差不大，變化趨勢(shì)基本一致，表盤排煙溫度比實(shí)測(cè)排煙溫度平均低0.38℃。

圖2 表盤排煙溫度數(shù)據(jù)與實(shí)測(cè)排煙溫度數(shù)據(jù)對(duì)比曲線

2.3 燃煤平均粒徑測(cè)試試驗(yàn)

在鍋爐燃燒的過(guò)程中，燃煤的平均粒徑大小也會(huì)對(duì)于鍋爐的燃燒產(chǎn)生一定的影響，對(duì)此進(jìn)行了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，為了能夠具體的觀測(cè)出最適宜燃燒的燃煤粒徑數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)了燃煤平均粒徑測(cè)試試驗(yàn)。鍋爐燃煤粒度分布特性對(duì)爐內(nèi)燃燒狀況有較大影響，煤粒過(guò)粗與過(guò)細(xì)都不利于鍋爐的運(yùn)行。燃煤中大顆粒比例增大，停留在燃燒室密相區(qū)的顆粒量增加，從而使密相區(qū)的燃燒份額增加，同時(shí)燃燒破碎產(chǎn)生大量不易燃盡的焦碳粒子，使飛灰中可燃物含量增加。燃煤中細(xì)小顆粒的比例增大，爐膛上部的燃燒份額增加，一次燃燒通過(guò)爐膛的顆粒比例增大，停留在爐膛內(nèi)的燃燒時(shí)間縮短，也會(huì)對(duì)飛灰可燃物含量造成影響。

2.4 不同風(fēng)率配比試驗(yàn)

在鍋爐燃燒過(guò)程中改變風(fēng)率也能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于鍋爐燃燒方式的改變，對(duì)此設(shè)計(jì)了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，一、二次風(fēng)配比調(diào)整試驗(yàn)選取三種工況，不同工況主要通過(guò)改變一次風(fēng)機(jī)和二次風(fēng)機(jī)入口擋板開度，從而改變一、二次風(fēng)率。分析發(fā)現(xiàn)，工況2條件下鍋爐效率較高，較工況1和工況3鍋爐效率分別提高了2.22和2.61個(gè)百分點(diǎn)。由于一、二次風(fēng)風(fēng)量DCS數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，不能定量分析一、二次風(fēng)風(fēng)率對(duì)鍋爐燃燒效率的影響，由試驗(yàn)結(jié)果可見，在工況2條件下，一、二次風(fēng)風(fēng)率配比比較合理，有利于爐內(nèi)燃燒，工況1和工況3一次風(fēng)率較工況2要高，過(guò)高的一次風(fēng)率會(huì)降低密相區(qū)溫度，使細(xì)小的焦炭顆粒在密相區(qū)停留時(shí)間縮短，燃燒效率降低；而過(guò)低的一次風(fēng)率會(huì)影響床層流化，對(duì)鍋爐安全運(yùn)行造成影響。

3 電站鍋爐燃燒優(yōu)化結(jié)果

通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析發(fā)現(xiàn)，在進(jìn)行氧氣含量進(jìn)行改變時(shí)鍋爐的燃燒方式也發(fā)生了極大的變化，過(guò)量空氣系數(shù)由1.14增至1.3時(shí)，鍋爐效率由84.06%增至88.15%，提高4.09個(gè)百分點(diǎn)，飛灰可燃物降低11.68%，大渣可燃物降低1.25%；高負(fù)荷時(shí)，爐膛出口氧量建議保持在4.0～4.5%。而不同風(fēng)率配比試驗(yàn)結(jié)果表明，二次風(fēng)量增加可使鍋爐效率提高，飛灰可燃物含量隨著二次風(fēng)率增加有所降低；推薦高負(fù)荷下一、二次風(fēng)入口擋板開度均在50%左右。通過(guò)對(duì)于鍋爐燃燒方式的各種條件進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，使得鍋爐熱效率平均提高了0.506個(gè)百分點(diǎn)，NOx排放濃度平均下降了11.39%，風(fēng)機(jī)用電率平均下降了0.07個(gè)百分點(diǎn)。

4 常見的鍋爐燃燒優(yōu)化控制技術(shù)

在鍋爐的優(yōu)化調(diào)整時(shí)，可以應(yīng)用一系列的鍋爐燃燒優(yōu)化控制技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)于鍋爐燃燒的充分控制，確保鍋爐燃燒的效率最大化。

4.1 貝葉斯概率統(tǒng)計(jì)法

鍋爐燃燒采用貝葉斯統(tǒng)計(jì)法進(jìn)行優(yōu)化，可以辨識(shí)出鍋爐燃燒過(guò)程的特性（即目標(biāo)函數(shù)），快速尋找到最佳的調(diào)整參數(shù)，達(dá)到優(yōu)化燃燒的目的。這種方法既可以為運(yùn)行人員提供鍋爐燃燒調(diào)整的參數(shù)，也可以直接接入DCS形成閉環(huán)控制。

4.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也是燃燒優(yōu)化中經(jīng)常使用的手段，燃燒過(guò)程的閉環(huán)控制，抑或燃燒操作的指導(dǎo)均可通過(guò)它來(lái)實(shí)現(xiàn)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)通常來(lái)自鍋爐燃燒系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)，利用動(dòng)態(tài)反饋、回路控制、智能化監(jiān)控等手段，達(dá)到多目標(biāo)優(yōu)化的目的。為了使誤差對(duì)優(yōu)化的影響降到最低，也會(huì)采取各種相應(yīng)的措施。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著我國(guó)能源的日益緊張，政府加大了能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的力度，開始倡導(dǎo)綠色低碳生活，倡導(dǎo)可持續(xù)發(fā)展。在電站運(yùn)行的過(guò)程中，因?yàn)殄仩t燃燒方式的落后，每年都會(huì)導(dǎo)致大量的能源浪費(fèi)，產(chǎn)生大量的環(huán)境污染。在進(jìn)行電站鍋爐燃燒方式優(yōu)化改進(jìn)時(shí)應(yīng)當(dāng)同時(shí)加強(qiáng)對(duì)鍋爐控制人員個(gè)人素質(zhì)的提升，并且加強(qiáng)對(duì)鍋爐燃燒讓是優(yōu)化調(diào)整的宣傳，使人們充分的認(rèn)識(shí)到鍋爐燃燒方式優(yōu)化調(diào)整所具有的意義，充分的鍋爐能源消耗的降低。

[1]孔 亮，張 毅，丁艷軍，等.電站鍋爐燃燒優(yōu)化控制技術(shù)綜述[J].電力設(shè)備，2006，7（2）：19～22.

[2]潘世新.電站鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)研究發(fā)展綜述[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014，15（4）：93.

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2016-12-9