發(fā)電廠鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)研究進(jìn)展

劉勇

摘要：對(duì)于電力企業(yè)來說，優(yōu)化鍋爐燃燒技術(shù)能夠有效的降低運(yùn)行成本，然而研究鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)卻并不容易，由于煤粉鍋爐在運(yùn)行的過程中會(huì)產(chǎn)生復(fù)雜的氣固兩相流動(dòng)及傳熱傳質(zhì)問題，還涉及局部濃度的煤粉顆?！牧髯饔眉巴牧鳌鹧孀饔玫?，隨之產(chǎn)生的重金屬與有毒氣體污染都會(huì)增加優(yōu)化技術(shù)的研究難度。本文從檢測方面的鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)內(nèi)容進(jìn)行分析，并對(duì)目前發(fā)電廠使用的鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)予以研究，詳細(xì)的表述了目前我國鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)的研究進(jìn)展。

關(guān)鍵詞：發(fā)電廠;鍋爐燃燒;技術(shù)研究

發(fā)電廠鍋爐燃料優(yōu)化技術(shù)主要分為三種，一種是將鍋爐優(yōu)化技術(shù)作為核心，依靠對(duì)鍋爐燃燒參數(shù)的在線檢測來調(diào)節(jié)燃燒情況;一種是對(duì)燃燒設(shè)備進(jìn)行改造，使之達(dá)到燃燒優(yōu)化的效果;另一種是以DCS技術(shù)為指導(dǎo)，通過監(jiān)督控制系統(tǒng)來調(diào)節(jié)，或是利用人工智能技術(shù)等促使鍋爐燃燒達(dá)到優(yōu)化的目標(biāo)。這三種鍋爐燃料優(yōu)化技術(shù)中，第三種技術(shù)可以不改變鍋爐設(shè)備的具體結(jié)構(gòu)，依靠DCS技術(shù)完成對(duì)模型控制，使鍋爐運(yùn)行的燃燒效率得以提升，其中所產(chǎn)生的排放量明顯降低，電力企業(yè)對(duì)這種技術(shù)應(yīng)用所投入的成本較少，故這種以模型預(yù)測及多目標(biāo)尋優(yōu)的燃燒優(yōu)化技術(shù)成為發(fā)電廠的首選技術(shù)。

1.??? 關(guān)于檢測技術(shù)為核心的鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)研究

為實(shí)現(xiàn)鍋爐燃燒技術(shù)的優(yōu)化目標(biāo)，發(fā)電廠可以通過檢測鍋爐燃燒的參數(shù)來查明其運(yùn)行狀態(tài)，如對(duì)爐膛內(nèi)火焰及鍋爐排放物的在線測量，并針對(duì)測量的結(jié)果作出具體的分析，其中許多數(shù)值都可以作為實(shí)時(shí)檢測的目標(biāo)，如一次風(fēng)量、煙氣含氧量及煤粉濃度等都可以作為參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，合理的控制鍋爐燃燒情況，能夠?qū)崿F(xiàn)經(jīng)濟(jì)化的高效燃燒模式。

1.1? 爐膛火焰檢測技術(shù)

現(xiàn)如今，火焰檢測技術(shù)已經(jīng)突破了核心技術(shù)層次的發(fā)展，并不再沿用傳統(tǒng)的直接式檢測，而是可以通過紅外線、紫外線等技術(shù)進(jìn)行間接的火焰檢測，這種檢測形式又被稱為數(shù)字式及圖像式的檢驗(yàn)形式。以CFD與鍋爐CT技術(shù)為基礎(chǔ)的鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)，采用CFD技術(shù)對(duì)鍋爐燃燒過程中的具體情況以數(shù)值的方式模擬出來，其中又能體現(xiàn)出溫度場、速度場等信息，將各部分的信息作為燃燒優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用指導(dǎo)。鍋爐CT通過紅外激光技術(shù)可實(shí)現(xiàn)對(duì)爐膛核心區(qū)域的溫度測量，這項(xiàng)技術(shù)的敏感性較高，改變了傳統(tǒng)接觸式的溫度測量方法，具有全面策略的優(yōu)勢，克服了材料及設(shè)備的限制，依據(jù)傳統(tǒng)的光譜測量方法，鍋爐CT技術(shù)受外界因素的影響較小。利用鍋爐CT技術(shù)測量的重要部分的溫度結(jié)果，可以作為鍋爐燃燒場動(dòng)力學(xué)計(jì)算的邊界條件，并修整CFD。應(yīng)用CFD與鍋爐CT技術(shù)的鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)能夠達(dá)到理想的節(jié)能效果：其一，鍋爐內(nèi)均衡燃燒并保持較低的過氧量，其燃燒效率提升1.0%-1.5%;其二，鍋爐對(duì)煤種變化的適應(yīng)性增強(qiáng);其三，鍋爐排放的有害氣體減量，的排放量降低25%以上;其四，這一技術(shù)能夠有效減少鍋爐結(jié)焦或是局部溫度過大的問題，能夠有效防止鍋爐發(fā)生爆炸事故。

1.2? 鍋爐排放物檢測技術(shù)

對(duì)鍋爐排放物的檢測標(biāo)準(zhǔn)主要可從飛灰含量及煙氣組成等多個(gè)方面進(jìn)行檢測，利用檢測設(shè)備的穩(wěn)定性及實(shí)時(shí)性來影響鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)的實(shí)際效果。故鍋爐排放物檢測技術(shù)是鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)研究的前提與基礎(chǔ)。

1.3? 風(fēng)煤在線測量技術(shù)

鍋爐燃燒是以風(fēng)煤比為計(jì)算基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)風(fēng)量調(diào)節(jié)的，故在鍋爐的燃燒控制系統(tǒng)中，對(duì)風(fēng)煤比值進(jìn)行準(zhǔn)確的調(diào)節(jié)能夠促進(jìn)鍋爐的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。就目前發(fā)電廠控制風(fēng)量的方法來講，依據(jù)實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)對(duì)給粉機(jī)的參數(shù)予以調(diào)節(jié)是最常見的方式之一，再通過改變一次風(fēng)擋板的開度就能控制風(fēng)量。在此基礎(chǔ)上，相關(guān)專家對(duì)風(fēng)煤在線測量技術(shù)作出了深入的研究，拓寬了原有的風(fēng)煤在線監(jiān)控途徑，使之更加直觀和有效，但不得不承認(rèn)，目前風(fēng)煤在線測量技術(shù)仍存在一些瓶頸問題，其中包括選擇測量裝置及確定測點(diǎn)位置等。

1.4? 煤質(zhì)在線分析技術(shù)

煤質(zhì)在入爐之前的變化對(duì)鍋爐燃燒情況具有直接的影響，目前發(fā)電廠的鍋爐多數(shù)使用低質(zhì)煤及混配煤，這種形式涉及的煤種較多，若沿用以往的化驗(yàn)煤質(zhì)的方法來分析煤種質(zhì)量，那么工作人員所花費(fèi)的時(shí)間是非常多的，并且這種傳統(tǒng)的化驗(yàn)方法容易得出錯(cuò)誤的結(jié)論，所以在煤質(zhì)在線分析技術(shù)方面的研究對(duì)鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)的突破十分重要。據(jù)了解，目前的煤質(zhì)在線分析技術(shù)具有誤差小、可靠性高及安裝位置準(zhǔn)確等多個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)，但這項(xiàng)技術(shù)仍處于研究過程中的分析驗(yàn)證階段，并未得到廣泛的實(shí)踐。

1.5? 控制技術(shù)與人工智能技術(shù)的鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)

近年來我國人工智能技術(shù)的發(fā)展日益成熟，這項(xiàng)現(xiàn)代化的技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域也得到了廣泛的應(yīng)用，與此同時(shí)，先進(jìn)的控制邏輯算法與人工智能技術(shù)相結(jié)合，在發(fā)電廠的鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)研究中，提供了核心技術(shù)的支持，促進(jìn)鍋爐燃燒的迅猛發(fā)展。但國內(nèi)以人工智能技術(shù)為核心的鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)正處于試驗(yàn)階段，并未得到大規(guī)模的普遍應(yīng)用，該項(xiàng)技術(shù)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)較為匱乏，仍需通過更加深入的研究來奠定基礎(chǔ)。

2.??? 目前國內(nèi)發(fā)電廠常用的鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)分析

2.1? 貝葉斯概率統(tǒng)計(jì)法

貝葉斯概率算法是以概率統(tǒng)計(jì)學(xué)知識(shí)為基礎(chǔ)，通過加權(quán)回歸算法進(jìn)一步優(yōu)化鍋爐燃燒，模擬算法的方式可自行確定在多種負(fù)荷狀態(tài)下的鍋爐的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，以貝葉斯統(tǒng)計(jì)法的形式，將其燃燒過程的特性用目標(biāo)函數(shù)的方式辨識(shí)出來，并快速的尋找到最佳參數(shù)的位置，這種方法可以在DCS中形成閉環(huán)式的控制。

2.2? 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法

在鍋爐燃燒的過程中，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也是常見的手段之一，可實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制燃燒及燃燒操作指導(dǎo)。工作人員從鍋爐燃燒系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中得到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)參數(shù)，再通過動(dòng)態(tài)反饋及回路控制等方式達(dá)到優(yōu)化的效果，并且能夠?qū)⒄`差最大化降低。

2.3? 多?？刂萍夹g(shù)

傳統(tǒng)的鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)只注重對(duì)燃燒過程的控制，但調(diào)整鍋爐的燃燒參數(shù)時(shí)，鍋爐的主汽及再汽溫度常會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)，致使鍋爐被迫退出運(yùn)行狀態(tài)。在鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)中應(yīng)用多?？刂萍夹g(shù)，能夠?qū)⒕S持主汽溫度穩(wěn)定作為優(yōu)化的內(nèi)容之一，在控制鍋爐燃燒情況及溫水閥等基礎(chǔ)上，可實(shí)現(xiàn)對(duì)主汽溫度和再汽溫度的穩(wěn)定控制，該項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)在實(shí)際應(yīng)用中取得了良好的效果。飛灰含碳量作為反應(yīng)鍋爐燃燒工況的重要依據(jù)，利用軟件來估算其中的飛灰含碳量，并將其作為反饋結(jié)果的依據(jù)。

2.4? 鍋爐燃燒可視化檢測與系統(tǒng)的閉環(huán)控制

鍋爐在燃燒過程中，爐膛內(nèi)的火焰溫度變化情況可反映出鍋爐燃燒過程的穩(wěn)定性，工作人員能夠通過觀察數(shù)據(jù)采取相應(yīng)的調(diào)整措施。鍋爐CT以紅外激光的方式可測量爐膛內(nèi)的燃燒溫度，并以非浸入的測量方式準(zhǔn)確的顯示出爐膛核心區(qū)域的燃燒溫度。鍋爐燃燒可視化檢測技術(shù)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度較快，能夠有效的克服傳統(tǒng)測量方法的不足之處，如傳統(tǒng)的測量方法無法準(zhǔn)確反映出1500℃以上的核心高溫區(qū)，應(yīng)用鍋爐燃燒可視化檢測技術(shù)以后，建立CFD模型對(duì)鍋爐CT的模型進(jìn)行修正，則可以起到優(yōu)化爐膛燃燒器和配風(fēng)的作用，并有效降低的排放量。

3.??? 結(jié)束語

近年來我國能源供應(yīng)較為緊張，發(fā)電廠為提升能源的應(yīng)用效率，就要不斷優(yōu)化鍋爐燃燒的過程，增強(qiáng)煤炭的燃燒率，維持鍋爐運(yùn)行的穩(wěn)定性，在測控技術(shù)的配合下，發(fā)電廠鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)緩解了諸多問題，在發(fā)電廠的運(yùn)營中承擔(dān)著重要職責(zé)。

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