電站鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)分析

雷冬

摘? 要：鍋爐作為電站重要的動(dòng)力設(shè)備，鍋爐的燃燒效率直接關(guān)系到電站生產(chǎn)的安全性及經(jīng)濟(jì)效益。在電力企業(yè)競爭激烈的背景下，通過對(duì)鍋爐燃燒系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，能夠降低電站運(yùn)行成本，減少能源消耗，減少污染物排放量。經(jīng)過優(yōu)化調(diào)整后的鍋爐能有效提高燃燒效率，為機(jī)組運(yùn)行提供穩(wěn)定的蒸汽壓力。文章主要對(duì)電站鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)進(jìn)行分析，為促進(jìn)電站生產(chǎn)的安全穩(wěn)定運(yùn)行奠定良好的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：電站;鍋爐;燃燒;控制系統(tǒng);優(yōu)化

中圖分類號(hào)：TM621? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：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(duì)電站鍋爐進(jìn)行燃燒優(yōu)化，能夠提高鍋爐燃燒性能，降低對(duì)環(huán)境的污染。尤其是在我國能源供應(yīng)結(jié)構(gòu)改變和節(jié)能環(huán)保的背景下，加強(qiáng)對(duì)電站鍋爐的燃燒優(yōu)化，是時(shí)代發(fā)展的必然趨勢。鍋爐燃燒優(yōu)化就是通過相應(yīng)的改造調(diào)整來提高鍋爐運(yùn)行性能以及安全性和穩(wěn)定性，優(yōu)化調(diào)整的內(nèi)容主要包括燃料優(yōu)化調(diào)整，配風(fēng)參數(shù)優(yōu)化調(diào)整，優(yōu)化鍋爐燃燒控制方式等，最終實(shí)現(xiàn)燃料能夠充分燃燒，節(jié)約能源消耗，減少污染物的排放，為機(jī)組運(yùn)行提供穩(wěn)定的蒸汽壓力。根據(jù)我國電站鍋爐的現(xiàn)有情況，主要的燃燒優(yōu)化技術(shù)有基于參數(shù)調(diào)整的實(shí)驗(yàn)，基于燃燒理論的建模，對(duì)燃燒設(shè)備的設(shè)計(jì)和改造，檢測技術(shù)的燃燒優(yōu)化，人工智能的燃燒優(yōu)化。但是每種燃燒優(yōu)化技術(shù)都存在一定的優(yōu)缺點(diǎn)，所以在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，應(yīng)該對(duì)電站鍋爐的實(shí)際情況進(jìn)行分析，然后采取適宜的燃燒優(yōu)化技術(shù)，最終實(shí)現(xiàn)最佳的燃燒控制。

1 電站鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)

1.1 基于參數(shù)調(diào)整的實(shí)驗(yàn)技術(shù)

煤粉作為電站鍋爐運(yùn)行的主要燃料，合理的煤粉配比和送風(fēng)參數(shù)直接關(guān)系到鍋爐運(yùn)行的穩(wěn)定性和持續(xù)性，也是燃料是否能夠充分燃燒的重要因素。所以通過對(duì)煤粉配比和送風(fēng)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整可實(shí)現(xiàn)電站鍋爐燃燒技術(shù)的優(yōu)化，以確保鍋爐能夠處于最佳燃燒狀態(tài)。煤粉配比和送風(fēng)參數(shù)的數(shù)據(jù)獲取需要經(jīng)過大量的調(diào)整實(shí)驗(yàn)，才能夠獲取較為精確的結(jié)果。在實(shí)驗(yàn)調(diào)整的過程中，需要耗費(fèi)大量的時(shí)間和精力，每次實(shí)驗(yàn)過后獲得的數(shù)據(jù)都是下一次實(shí)驗(yàn)的參考依據(jù)，所以需要操作人員具有較強(qiáng)的專業(yè)性，對(duì)鍋爐燃燒技術(shù)中各項(xiàng)參數(shù)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)調(diào)整。通過反復(fù)的調(diào)整實(shí)驗(yàn)，最終獲取最為合理的煤粉配比和送風(fēng)參數(shù)數(shù)據(jù)。這項(xiàng)基于調(diào)整實(shí)驗(yàn)的鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)主要適用于新建鍋爐的調(diào)試階段，或者在鍋爐更換燃料的情況下，通過確定合理的風(fēng)煤配比參數(shù)來提高鍋爐燃燒效率。

1.2 基于燃燒理論的建模技術(shù)

燃燒理論模型是基于計(jì)算機(jī)技術(shù)和燃燒理論而建立的模型，以數(shù)值模擬為主要研究手段。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，在電站鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)中可運(yùn)用相應(yīng)的軟件來模擬鍋爐燃燒狀況，通過冷熱態(tài)模擬能夠?qū)﹀仩t設(shè)計(jì)以及參數(shù)設(shè)計(jì)的合理性進(jìn)行驗(yàn)證，為提高鍋爐燃燒技術(shù)提供參考依據(jù)。在使用燃燒理論模型技術(shù)之前，應(yīng)該對(duì)電站鍋爐燃燒控制系統(tǒng)的燃燒理論有深入的了解，在此基礎(chǔ)上建立模型進(jìn)行求解。以建模的方式所獲取的數(shù)據(jù)結(jié)果與數(shù)學(xué)模型的精確性有很大的關(guān)系，所以為了提高數(shù)據(jù)結(jié)果的準(zhǔn)確性，要與現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)進(jìn)行結(jié)合為模型參數(shù)的選取提供參考。比如對(duì)某種煤粉鍋爐的燃燒器進(jìn)行研究，主要是通過數(shù)值模擬和現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方式進(jìn)行來了解燃燒器的特性，通過模擬結(jié)果發(fā)現(xiàn)旋流燃燒器射流在爐膛內(nèi)會(huì)形成順時(shí)針回流，能夠有效降低爐內(nèi)溫度，并且可強(qiáng)化爐內(nèi)對(duì)流換熱。通過數(shù)學(xué)建模的方式能夠節(jié)省大量的人力、物力、財(cái)力，提高鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)的效率，但因?yàn)檫@種方法無法在燃燒過程中進(jìn)行在線實(shí)時(shí)建模和優(yōu)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(shè)備的設(shè)計(jì)與改造

鍋爐設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與運(yùn)行原理會(huì)直接影響到燃燒效率，所以對(duì)電站鍋爐的燃燒優(yōu)化技術(shù)中，可通過對(duì)鍋爐燃燒設(shè)備的設(shè)計(jì)和改造，提高爐內(nèi)燃燒效率，并且降低氮氧化物的排放量。在鍋爐設(shè)備設(shè)計(jì)和改造中，主要以燃燒器改造為重點(diǎn)，有些單位會(huì)在燃燒器內(nèi)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(fā)量會(huì)有明顯的改變。還可以通過對(duì)進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)的改造來降低氮氧化物的排放，以空氣分級(jí)燃燒的方式能夠有效降低氮氧化物的排放。對(duì)燃燒器進(jìn)行設(shè)計(jì)和改造是基于燃燒理論，所以可利用建模獲得的數(shù)據(jù)為設(shè)備改造提供技術(shù)支持。針對(duì)燃燒設(shè)備的設(shè)計(jì)和改造是鍋爐燃燒優(yōu)化中比較簡便的技術(shù)，也是應(yīng)用較為廣泛的優(yōu)化技術(shù)之一。但是在實(shí)際操作的過程中，還是會(huì)受到煤種和制粉系統(tǒng)限制，所以從某種程度上講此種燃燒優(yōu)化技術(shù)也并不全面，還要根據(jù)實(shí)際情況選擇設(shè)計(jì)和改造的方式，以適應(yīng)電站鍋爐的運(yùn)行方式。

1.4 基于檢測技術(shù)的燃燒優(yōu)化技術(shù)

在鍋爐燃燒過程中，影響燃燒效率的因素較多，所以要想對(duì)鍋爐燃燒進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，就需要對(duì)影響鍋爐燃燒的因素進(jìn)行分析，進(jìn)而采取有效措施進(jìn)行調(diào)節(jié)。檢測技術(shù)是獲取鍋爐燃燒參數(shù)的重要手段，可在鍋爐相應(yīng)位置安裝檢測裝置來獲取相關(guān)的參數(shù)。比較常用的檢測技術(shù)主要有火焰檢測技術(shù)、煙氣含氧量、飛灰含碳量、污染物在線監(jiān)測系統(tǒng)等，在獲取每項(xiàng)參數(shù)后通過對(duì)數(shù)據(jù)的技術(shù)分析，能夠明確影響到鍋爐燃燒的因素以及影響的程度，進(jìn)而通過合理的手段進(jìn)行調(diào)節(jié)，以提高鍋爐燃燒。因?yàn)闄z測技術(shù)只能為調(diào)整燃燒提供相關(guān)參數(shù)，所以只能作為鍋爐燃燒優(yōu)化的輔助手段。但是在實(shí)際操作過程中，為了獲取更為精確的數(shù)據(jù)，使用的檢測裝置要具有較高的精準(zhǔn)度、可靠性和實(shí)時(shí)性，裝置的選點(diǎn)要合理，能夠客觀全面地反映檢測參數(shù)的真實(shí)狀態(tài)?；谶@些現(xiàn)實(shí)條件的制約，會(huì)影響到該項(xiàng)技術(shù)在現(xiàn)實(shí)中的使用。

1.5 基于人工智能的燃燒優(yōu)化技術(shù)

在我國計(jì)算機(jī)技術(shù)快速發(fā)展的時(shí)代背景下，人工智能技術(shù)在電站鍋爐燃燒優(yōu)化中發(fā)揮了重要的作用。人工智能技術(shù)主要是通過計(jì)算機(jī)來模擬人的思維過程和行為模式，具有較強(qiáng)的學(xué)習(xí)能力、推理能力、規(guī)劃能力等。現(xiàn)階段，人工智能技術(shù)在電站鍋爐燃燒優(yōu)化中的應(yīng)用主要解決以下三個(gè)方面的問題。第一，自動(dòng)辨別鍋爐燃燒煤質(zhì)。我國電站鍋爐燃料煤的特點(diǎn)為多樣化，而不同的煤質(zhì)所表現(xiàn)的燃燒特性是不同的，由此就會(huì)影響到燃燒效率。人工智能技術(shù)可對(duì)煤質(zhì)進(jìn)行自動(dòng)辨別，然后根據(jù)煤質(zhì)特性進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化控制;第二，用于鍋爐運(yùn)行特性的非線性動(dòng)態(tài)建模。鍋爐燃燒是一個(gè)非線性的動(dòng)態(tài)過程，為了能夠?qū)θ紵^程中產(chǎn)生的氮氧化物和燃燒效率進(jìn)行控制，可通過人工智能技術(shù)對(duì)鍋爐運(yùn)行特性進(jìn)行非線性動(dòng)態(tài)建模，從而提高對(duì)系統(tǒng)的控制和優(yōu)化。第三，基于多目標(biāo)優(yōu)化的鍋爐運(yùn)行優(yōu)化控制。將人工智能技術(shù)應(yīng)用于電站鍋爐燃燒優(yōu)化中，可以通過建立神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和專家系統(tǒng)的方式，對(duì)電站鍋爐燃燒系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化控制。人工智能技術(shù)還能夠根據(jù)鍋爐壓力的變化來維持蒸汽壓力的穩(wěn)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(shù)在電站鍋爐燃燒優(yōu)化中的應(yīng)用還處于初始階段，各項(xiàng)技術(shù)還有待開發(fā)和研究，隨著科技的不斷發(fā)展，人工智能技術(shù)在鍋爐燃燒優(yōu)化中的應(yīng)用還有很大的發(fā)展空間。

1.6 鍋爐燃燒可視化技術(shù)

在對(duì)電站鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)中，大多都是通過對(duì)運(yùn)行參數(shù)的分析來對(duì)燃燒狀況進(jìn)行調(diào)整。在收集運(yùn)行參數(shù)時(shí)基本都是通過安裝檢測裝置來實(shí)現(xiàn)的，但是測量裝置的布點(diǎn)、材料等因素會(huì)限制測量數(shù)據(jù)的真實(shí)性和可行性。而傳統(tǒng)的光譜測量由于信號(hào)較弱，在受到噪聲和系統(tǒng)熒光的影響下也會(huì)降低測量質(zhì)量。鍋爐燃燒特性可通過對(duì)爐膛內(nèi)燃燒火焰的溫度來判斷，通過對(duì)爐膛燃燒火焰溫度分布能夠?yàn)檫\(yùn)行人員進(jìn)行燃燒參數(shù)優(yōu)化調(diào)整提供重要依據(jù)。但是由于爐膛核心區(qū)域的燃燒溫度較高，采用傳統(tǒng)的裝置測量是無法實(shí)現(xiàn)的，所以一直都是測量的盲區(qū)。而通過可視化技術(shù)不需要直接接觸爐膛內(nèi)部即可掌握爐膛的運(yùn)行狀態(tài)，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(qū)就能夠了解燃燒狀況，同時(shí)還可測量煙道溫度。通過可視化技術(shù)的應(yīng)用，可大大提高鍋爐燃燒優(yōu)化效率，降低污染物的排放。

2 結(jié)束語

煤粉是電站鍋爐運(yùn)行的主要燃料，在煤粉燃燒的過程中會(huì)受到鍋爐結(jié)構(gòu)、燃燒參數(shù)、燃燒控制系統(tǒng)等各項(xiàng)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(huì)降低燃燒熱效率，而且還會(huì)提升鍋爐受熱面受損幾率，污染物的排放量也會(huì)相應(yīng)增加，同時(shí)增加運(yùn)行成本。所以需要進(jìn)行鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)分析，根據(jù)電站鍋爐的實(shí)際運(yùn)行情況選擇適宜的優(yōu)化方式，確保電站鍋爐的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]張明智.電站鍋爐能耗損失及節(jié)能技術(shù)措施分析[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2016（14）：133-134.

[2]趙加星，潘晴川，劉濤.分析智能控制在火電站鍋爐燃燒系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].電子制作，2019（Z1）：145-146+140.

[3]王昊，楊佩鋒.電站鍋爐燃燒診斷優(yōu)化技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展研究[J].鍋爐制造，2018（04）：16-18.