火電廠鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)分析

劉法志

[摘 要]火電廠作為一項(xiàng)重要的項(xiàng)目，在我國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展中發(fā)揮中重要作用。目前，一些發(fā)達(dá)國家發(fā)電已經(jīng)由火力發(fā)電向核發(fā)電轉(zhuǎn)變，但是，我國依舊以火力發(fā)電為主。在火力發(fā)電結(jié)構(gòu)中，煤炭是主要的燃料，在燃燒過程中就會排放大量的二氧化碳和二氧化硫，就會污染環(huán)境。這樣，火電廠在保證發(fā)電量的同時還面臨著嚴(yán)峻的環(huán)保問題。近年來，隨著經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，生態(tài)發(fā)展已經(jīng)被提上日程，越來越受到社會各界的關(guān)注。在這種形勢背景下，火電廠在運(yùn)行過程中提高節(jié)能減排能力勢在必行。但是，從目前火電廠鍋爐燃燒優(yōu)化現(xiàn)狀來看，當(dāng)前的狀況還沒有達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求。因此，我們還需要改進(jìn)設(shè)備和技術(shù)，進(jìn)一步優(yōu)化火電廠鍋爐燃燒，確?；痣姀S安全經(jīng)濟(jì)環(huán)保地運(yùn)行。本文分析了火電廠鍋爐燃燒優(yōu)化現(xiàn)狀，探討了火電廠鍋爐燃燒優(yōu)化的主要技術(shù)，并以某電廠為例介紹了該技術(shù)的應(yīng)用和實(shí)施成果。

[關(guān)鍵詞]火電廠；鍋爐燃燒；優(yōu)化技術(shù)；

中圖分類號：TM621.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）02-0083-01

鍋爐作為火電廠運(yùn)行中極為重要的設(shè)備之一，其燃燒的好壞直接關(guān)系到鍋爐運(yùn)行的效率，所以通過對火電廠鍋爐燃燒進(jìn)行優(yōu)化，在降低鍋爐運(yùn)行所給環(huán)境帶來污染的同時，也能夠更好的提高鍋爐運(yùn)行的效率，這對于加快推動火電廠健康、持續(xù)的發(fā)展具有極其重要的意義。

一、火電廠鍋爐燃燒優(yōu)化現(xiàn)狀

1.科學(xué)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步為火電廠鍋爐燃燒的優(yōu)化提供了技術(shù)支撐。在火電廠運(yùn)行過程中，先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的運(yùn)用不僅可以提高火電廠運(yùn)作的自動化水平，而且也為火電廠鍋爐燃燒的優(yōu)化提供了條件。比如，各種監(jiān)測設(shè)備和技術(shù)在火電廠鍋爐燃燒中的應(yīng)用，它對火電廠中的各種設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)控；DCS 系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用，為火電廠各種設(shè)備的調(diào)整提供了數(shù)據(jù)信息參考，方便了對火電廠運(yùn)行的管理?？傊?，這些技術(shù)在火電廠管理中的應(yīng)用不僅提高了火電廠的工作效率，而且也在一定程度上降低了有害物質(zhì)的排放，使鍋爐燃燒優(yōu)化成為了可能。

2.當(dāng)前的火電廠鍋爐燃燒優(yōu)化方法和技術(shù)中還存在一些缺陷，影響了鍋爐燃燒的優(yōu)化效率和優(yōu)化程度。比如，要達(dá)到充分優(yōu)化鍋爐燃燒的優(yōu)化效果，我們必須把火電廠火鍋的運(yùn)行狀態(tài)調(diào)整到最佳，但是，目前使用的一些優(yōu)化方法只改善了鍋爐燃燒的部分特性，考慮因素還不太全面，只能在一定程度上暫時解決了鍋爐燃燒中的問題，并不能從根本上對問題進(jìn)行徹底解決。又如，在鍋爐燃燒優(yōu)化過程中，鍋爐燃燒優(yōu)化中使用的正交試驗(yàn)只有在一些特定的環(huán)境條件下才可以獲得較高的效率，但是，由于受到設(shè)備工作狀態(tài)、煤炭的質(zhì)量以及測試工況的數(shù)量等因素的影響，它并不能達(dá)到最佳的工況。并且，又加之它的試驗(yàn)時間相對較長，很有可能導(dǎo)致邊界發(fā)生一些變化，就更難對火電廠鍋爐的運(yùn)行進(jìn)行有效的指導(dǎo)。

二、火電廠鍋爐燃燒優(yōu)化的主要技術(shù)

1.火電廠鍋爐燃燒優(yōu)化。鍋爐的燃燒要想確保其穩(wěn)定性和持續(xù)性，則需要對鍋爐燃料的供給和配風(fēng)參數(shù)進(jìn)行合理調(diào)整，對鍋爐燃燒的控制方式進(jìn)行改變，確保爐膛內(nèi)的燃料時刻保持燃燒的最優(yōu)化，能夠有效的承載機(jī)組負(fù)荷的變動。通過對鍋爐燃燒的調(diào)整優(yōu)化，不僅可以有效的確保鍋爐設(shè)備內(nèi)具有穩(wěn)定的汽壓和汽溫，同時還使其具有足夠的蒸發(fā)量，鍋膛內(nèi)的著火要具有較好的穩(wěn)定性和安全性，火焰均勻并充滿爐膛，避免出現(xiàn)結(jié)渣或是燒毀燃燒器及過熱器的情況發(fā)生。對鍋爐燃燒進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整還可以使發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性得以保證，能夠有效的降低污染物排放，有利于對環(huán)境的保護(hù)。

2.火電廠鍋爐燃燒優(yōu)化主要技術(shù)

（1）通過試驗(yàn)調(diào)整優(yōu)化鍋爐燃燒的技術(shù)。為了使鍋爐在燃燒過程中能夠具有最為合理的風(fēng)煤比例，則可以通過試驗(yàn)來對鍋爐的燃燒進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，在試驗(yàn)過程中，首先需要對鍋爐燃燒設(shè)備的最佳運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，然后還要確保所制定的計(jì)算機(jī)控制曲線具有合理性和科學(xué)性，在整個鍋爐燃燒的運(yùn)行和操作過程中利用這個控制曲線來進(jìn)行指導(dǎo)。這種對鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)進(jìn)行調(diào)整的試驗(yàn)需要消耗大量的人力和物力，所以通常情況下，只有在新機(jī)組試運(yùn)行或是舊機(jī)組需要改變操作方式時才會進(jìn)行。

（2）利用火焰檢測技術(shù)實(shí)現(xiàn)鍋爐燃燒優(yōu)化。傳統(tǒng)火電廠發(fā)電運(yùn)行中，主要是通過火焰檢測技術(shù)對于火電廠鍋爐燃燒情況進(jìn)行監(jiān)測，以對于鍋爐燃燒運(yùn)行中由于點(diǎn)火不當(dāng)或者是處于長時間低負(fù)荷運(yùn)行狀況下的鍋爐爐膛爆炸問題進(jìn)行避免和控制。應(yīng)用火焰檢測技術(shù)實(shí)現(xiàn)火電廠鍋爐燃燒優(yōu)化，也是鍋爐爐膛安全監(jiān)測技術(shù)的重要組成部分。近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，國內(nèi)外的爐膛火焰檢測技術(shù)都取得了重大的發(fā)展成果，尤其是火焰圖像處理技術(shù)更是取得了長足的進(jìn)步。現(xiàn)階段，鍋爐燃燒運(yùn)行優(yōu)化中，應(yīng)用比較廣泛的火檢技術(shù)主要是數(shù)字式火檢技術(shù)以及圖像式火檢技術(shù)，雖然很多電廠主要把火檢技術(shù)應(yīng)用在爐膛的安全監(jiān)視上，但是還存在非常多的問題，不過隨著研究的深入以及科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，這類技術(shù)必將取得更好的成果，在燃燒優(yōu)化上將會有更好的前景鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)的發(fā)展方向以及前景。

（3）在鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)中，模型預(yù)測技術(shù)是個最為關(guān)鍵的技術(shù)。一般來說，在建立一些優(yōu)化模型的時候，我們可以采用一些數(shù)學(xué)公式來表示，比如，函數(shù)，通過函數(shù)表達(dá)式來對優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行預(yù)測。但是，如果是一些相對復(fù)雜的優(yōu)化問題，函數(shù)表達(dá)式就不能明確表示出復(fù)雜的反應(yīng)過程，這時我們還可以概率統(tǒng)計(jì)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方式來建立鍋爐燃燒優(yōu)化模型。這種模型的適應(yīng)能力很強(qiáng)，我們通過對鍋爐燃燒過程的模擬，輸入不同的數(shù)據(jù)息，就可以得到不同的結(jié)果，做出不同的預(yù)測。在鍋爐燃燒優(yōu)化中，只不過優(yōu)化的目標(biāo)不同，約束條件更加復(fù)雜，基本原理是一樣的。

三、 實(shí)例分析

新型模型預(yù)測技術(shù)在某廠2號鍋爐上實(shí)施了技術(shù)應(yīng)用開發(fā)。投運(yùn)后鍋爐節(jié)能減排效果明顯，汽溫控制品質(zhì)明顯提高，并減輕了運(yùn)行人員的勞動強(qiáng)度；同時對鍋爐效率和氮氧化物的排放進(jìn)行閉環(huán)優(yōu)化控制，提高了鍋爐效率，降低了污染物排放，經(jīng)濟(jì)、社會效益顯著。

1.汽溫控制效果。汽溫控制品質(zhì)提高。新型模型預(yù)測技術(shù)投運(yùn)后，過熱度的控制比較平穩(wěn)，主蒸汽溫度設(shè)定值在572℃，在穩(wěn)定工況基本能夠控制在設(shè)定值正負(fù)2℃以內(nèi)，而且在升降負(fù)荷和吹灰等工況下也能夠控制在正負(fù)3℃以內(nèi)。系統(tǒng)投運(yùn)之前，由于沒有采用智能多變量模型預(yù)測控制，在變負(fù)荷工況下，汽溫波動幅度較大，特別是過熱度在升降負(fù)荷過程中波動較大。主蒸汽溫度設(shè)定值在570℃主蒸汽溫度控制也不理想，波動范圍在設(shè)定值正負(fù)5℃左右，控制品質(zhì)不佳。

2. 燃燒優(yōu)化效果。電廠為了驗(yàn)證節(jié)能減排的實(shí)際效果，進(jìn)行了2#爐性能測試。試驗(yàn)采取控制檢測系統(tǒng)投運(yùn)與不投運(yùn)對比工況測試，分別在機(jī)組負(fù)荷600MW、540MW、480MW工況下進(jìn)行3組平行工況（共6個工況）的對比測試。鍋爐效率平均提高了0.32%，NOX平均下降了22.2%。從歷史統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，可以看出，氮氧化物下降非常明顯。以平均主汽溫、再熱汽溫能夠提高3 ℃，鍋爐效率提高0.32%，降低污染物NOX排放22.2%來計(jì)算，每年可以幫企業(yè)節(jié)省約600萬元，節(jié)能減排效果顯著。

總之，鍋爐燃燒優(yōu)化關(guān)鍵技術(shù)作為實(shí)現(xiàn)鍋爐燃燒優(yōu)化的重要手段，在火電廠鍋爐高效燃燒以及火電廠運(yùn)行發(fā)展中，有著非常重要的作用和影響，進(jìn)行火電廠鍋爐燃燒優(yōu)化關(guān)鍵技術(shù)的分析研究，其作用意義十分突出。

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