火電廠鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)探討

劉濤

（國能平羅發(fā)電有限公司，寧夏 石嘴山 753400）

火電廠在發(fā)電的過程中，承擔(dān)發(fā)電工作的燃煤鍋爐主要負責(zé)向機組內(nèi)提供發(fā)電站所需要的蒸汽供應(yīng)，并利用燃料在鍋爐爐膛內(nèi)燃的形式實現(xiàn)能量釋放。鍋爐發(fā)展燃煤對火電廠發(fā)電運行具有關(guān)鍵性的影響。開展廢熱火力發(fā)電廠鍋爐燃煤的優(yōu)化實現(xiàn)，能夠在提高廢熱火力發(fā)電廠鍋爐的工作質(zhì)量的同時，盡可能減少廢熱火力發(fā)電廠鍋爐工作中的環(huán)境污染，提高廢熱火力發(fā)電廠鍋爐的燃煤質(zhì)量，促進廢熱火力發(fā)電廠企業(yè)的發(fā)展壯大。

1 火電廠鍋爐燃燒優(yōu)化

因為鍋爐運行的燃煤效果會影響鍋爐運行設(shè)備和工廠運營效率，所以燃煤的改善調(diào)整主要任務(wù)就是滿足外界負荷要求，以達到蒸汽品質(zhì)要求，并保障鍋爐運轉(zhuǎn)經(jīng)濟性和安全。針對于一般的固態(tài)排渣式煤粉鍋爐，燃煤調(diào)整改變主要涉及如下：（1）提高汽溫、汽壓、蒸汽能力的穩(wěn)定性，整個壓煤系統(tǒng)完全燃燒，火焰分配平衡，以防止損傷過熱器以及燃燒器。（2）保證發(fā)電機組正常運轉(zhuǎn)熱量，降低燃煤廢氣排放量。同時，為提高燃煤過程的經(jīng)濟效益，通過進一步優(yōu)化風(fēng)煤匹配、送吸風(fēng)聯(lián)合、二次風(fēng)機聯(lián)合，以提高鍋爐運行的穩(wěn)定性。

2 火電廠鍋爐燃燒調(diào)整與優(yōu)化的重要性

2.1 確保火電廠鍋爐燃煤負擔(dān)最優(yōu)

對廢熱火力發(fā)電廠鍋爐的進行調(diào)控和優(yōu)化，配置鍋爐燃油，并針對廢熱火力發(fā)電廠鍋爐的特點選擇合理的參數(shù)和功率，以便合理調(diào)整廢熱火力發(fā)電廠鍋爐燃煤的調(diào)控方法，促使高壓鍋爐燃料的燃燒速度提高，從而產(chǎn)生相對平衡的能量，進而實現(xiàn)廢熱火力發(fā)電廠鍋爐的負荷最優(yōu)化。

2.2 實現(xiàn)鍋爐高效穩(wěn)定運行

采用優(yōu)化調(diào)節(jié)火電廠高壓鍋爐燃燒，能夠全面協(xié)調(diào)鍋爐發(fā)電機組的功能，達到發(fā)電機組功效最大化，進而實現(xiàn)鍋爐的高效率平穩(wěn)運轉(zhuǎn)。

3 鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)現(xiàn)狀分析

當(dāng)前，新一代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展為大型火電廠鍋爐燃燒優(yōu)化提供了支持。廢熱火力發(fā)電廠中運用科學(xué)技術(shù)不但優(yōu)化了鍋爐發(fā)展燃燒技術(shù)，還在一定程度上提升廢熱火力發(fā)電廠運營的智能化管理水平。例如，廢熱火力發(fā)電廠鍋爐燃燒中各種監(jiān)測裝置和技術(shù)的使用，可對廢熱火力發(fā)電廠中的所有裝置工作狀況實施監(jiān)測；廢熱火力發(fā)電廠中DCS 控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫的使用，可在調(diào)度設(shè)備時提供數(shù)據(jù)信息的參考，使廢熱火力發(fā)電廠運營部門便于管理?？偠灾鲜鲎钚录夹g(shù)的使用，不僅大大提高了火電廠的生產(chǎn)效率，也在一定程度上減少了有害氣體的排放量，不過，畢竟提高的效率是很有限的，所以當(dāng)前的技術(shù)水平還面臨著一定的問題?；诖?，為了完全實現(xiàn)鍋爐燃燒優(yōu)化的效果，就必須把整個鍋爐工作的狀態(tài)調(diào)節(jié)到最優(yōu)化。當(dāng)今，火電廠鍋爐所用到的改善設(shè)計手段只能是改善了部分特性，盡管從一定意義上克服了燃燒困難，但由于考慮因素不夠充分，問題仍然是暫時的解決。另外，鍋爐燃煤的優(yōu)化過程，有的只是在特殊的條件下才可以提高效率，而廢熱火力發(fā)電廠則受設(shè)備、燃煤效率等諸多條件的制約，使其不可能獲得最佳的狀態(tài)。綜上所述，在火電廠高溫鍋爐的設(shè)計工作中，燃燒優(yōu)化方法的應(yīng)用雖然在一定程度上提升了工作效率，也減少了對空氣污染的直接排放，但是，為了進一步提升效率，進一步減少對環(huán)境的危害，還必須針對當(dāng)前面臨的技術(shù)難題做出進一步的完善。

4 火電廠鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)

4.1 采用現(xiàn)代控制技術(shù)

現(xiàn)代科技的進展，為鍋爐的改善提供了信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)、技術(shù)支撐，極大地提高了廢熱火力發(fā)電廠鍋爐的自動化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化和信息化程度，利用現(xiàn)代信息技術(shù)能夠大幅度提升廢熱火力發(fā)電廠鍋爐的情況。利用新型的監(jiān)測裝置，可及時地對與鍋爐燃燒有關(guān)裝置的運行狀態(tài)、工作參數(shù)、環(huán)境狀態(tài)等實施監(jiān)測，為技術(shù)人員進一步改善鍋爐燃燒情況奠定了基礎(chǔ)；利用現(xiàn)代計算機技術(shù)以及DCS 管理系統(tǒng)，能夠把廢熱火力發(fā)電廠鍋爐的參數(shù)設(shè)置、檢修情況和工作狀況等有關(guān)數(shù)據(jù)匯集在一起，從而大大提高了廢熱火力發(fā)電廠鍋爐運行的工作效率和服務(wù)質(zhì)量；新型的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)控制技術(shù)為設(shè)備工作的穩(wěn)定性、安全和運轉(zhuǎn)的高效率提供技術(shù)保證，通過完善的控制系統(tǒng)、管理決策以減少火電廠高溫鍋爐排放廢氣的總量，改善高溫鍋爐燃煤的質(zhì)量。

4.2 爐膛壓力

對鍋爐的煤倉水壓的實際控制，是保證整個安全工作的基礎(chǔ)所在。當(dāng)前，有不少廢熱火力發(fā)電廠的鍋爐控制煤倉水壓是要對送風(fēng)流量加以控制，并通過送風(fēng)流量的輸入降低煤倉的內(nèi)干擾，減少動蕩狀況的發(fā)生。但是，這樣的控制方法相對片面，不適應(yīng)現(xiàn)代大中型火電廠的發(fā)展需要。所以應(yīng)運用模糊控制的方法，對模糊控制方法的充分利用，掌握和統(tǒng)計引風(fēng)流量的真實情況，得到的相應(yīng)的控制流量相關(guān)數(shù)據(jù)。通過經(jīng)驗可以得知，如果僅僅通過模糊控制方法監(jiān)管爐膛壓力，可以讓該控制系統(tǒng)生成更大的超調(diào)量，并且可以延長控制系統(tǒng)平穩(wěn)工作的時間，可是二者的有機組合，才能對系統(tǒng)安全性和超調(diào)率做出顯著提升。

4.3 依據(jù)先進燃燒理論進行鍋爐建模

廢熱火勢發(fā)電機鍋爐燃煤優(yōu)化措施的制定，通常需要通過運用鍋爐燃燒模型進行鍋爐模擬，并利用此模型進行鍋爐燃燒設(shè)計的方法，進行廢熱火勢發(fā)電機鍋爐的燃煤優(yōu)化方案，以進一步提高煤氣的焚燒效率，并使鍋爐燃煤所釋放的大氣污染物量減至或最小化。該技術(shù)的應(yīng)用，必須設(shè)計員在大量的離線研究和模擬基礎(chǔ)上展開，使模擬技術(shù)和鍋爐燃燒技術(shù)充分融合，為廢熱火力發(fā)電廠鍋爐燃煤設(shè)計提供技術(shù)數(shù)據(jù)。此外，研發(fā)技術(shù)人員應(yīng)確保參數(shù)設(shè)計和電站實際工況相符合，并提出較好的技術(shù)對策。

4.4 基于檢測技術(shù)的燃燒優(yōu)化技術(shù)

在火電廠高壓鍋爐燃燒過程中，影響燃燒效果的各種因素較多，所以要想對鍋爐燃煤做出優(yōu)化調(diào)節(jié)，就必須對影響鍋爐燃煤的各種因素進行數(shù)據(jù)分析，從而采取相應(yīng)措施加以調(diào)整。檢測技術(shù)手段是掌握鍋爐燃煤參數(shù)的主要技術(shù)手段，可在燃燒鍋爐適當(dāng)部位配備監(jiān)測設(shè)備來獲得相應(yīng)的技術(shù)參數(shù)。比較常見的監(jiān)測技術(shù)主要有火災(zāi)監(jiān)測技術(shù)、煙塵含氧量、飛灰含碳量、污染物在線檢測系統(tǒng)等，當(dāng)?shù)玫矫宽椉夹g(shù)參數(shù)后，經(jīng)過對數(shù)值的技術(shù)分析，可以確定影響鍋爐燃煤的各種因素及其危害的程度，從而采取合理的措施加以調(diào)整，以改善鍋爐燃煤。由于監(jiān)測技術(shù)只是為調(diào)整燃煤提供有關(guān)技術(shù)參數(shù)，故而可以成為鍋爐燃燒調(diào)整的輔助手段。但在實際操作過程中，要得到比較準確的數(shù)值，所用的測量設(shè)備要具備較大的精確度、可靠性和實時性，設(shè)備的選點要合理，可以客觀全面地反映測量參數(shù)的實際狀況?；谏鲜鰧嶋H要求的約束，會影響這項技術(shù)在實際中的應(yīng)用。

4.5 閉環(huán)與智能化發(fā)展

在技術(shù)發(fā)展成熟的進程中，火電廠已經(jīng)應(yīng)用于鍋爐中燃燒的控制，許多專家都在研究對燃燒優(yōu)化的閉環(huán)控制。經(jīng)過研究的實際情況表明，利用分步式控制系統(tǒng)管理上的優(yōu)點、程序配置靈活多樣等，即可形成一個更加完善的控制系統(tǒng)。其硬件成本較低，系統(tǒng)檢修和保養(yǎng)的工作量少,且具有較高可靠性和穩(wěn)定性,現(xiàn)已成為燃燒控制器的設(shè)計重點。但因為鍋爐中發(fā)展的過程具有動態(tài)復(fù)雜特性，導(dǎo)致燃燒控制器的設(shè)計過程復(fù)雜，因此需要應(yīng)用更加科學(xué)的技術(shù)方法，以提高燃燒系統(tǒng)的運行效益。就鍋爐尾部的過程而言，需要根據(jù)不同分級實施控制，以局部優(yōu)化和智能協(xié)同為原則，適當(dāng)選用成熟、先進的控制手段，以保證控制系統(tǒng)的整體性和自動化程度。

4.6 基于人工智能的燃燒優(yōu)化系統(tǒng)技術(shù)

在當(dāng)前計算機高速發(fā)展的時代背景下，人工智能技術(shù)在火電廠鍋爐設(shè)備燃燒優(yōu)化工作過程中起到了關(guān)鍵的作用。人工智能技術(shù)主要特點是利用計算機科學(xué)技術(shù)來模仿人的思維過程和行為模型，從而獲得了較強的機器學(xué)習(xí)能力、邏輯推理能力、策劃才能等?，F(xiàn)階段，利用人工智能技術(shù)在火電廠鍋爐設(shè)備燃燒煙氣優(yōu)化工作中的運用，重點解答了以下3 個方面的實際提問：（1）可以自動判別高壓鍋爐的燃燒煤質(zhì)。由于廢熱火力發(fā)電廠鍋爐燃料的特性是多種多樣，而不同的煤質(zhì)所表現(xiàn)的燃燒特點又是不同的，從而也會影響燃燒效果。人工智能技術(shù)可以對煤質(zhì)特征進行自動識別，進而針對煤質(zhì)特征實施適當(dāng)?shù)膬?yōu)化管理；（2）對于燃煤鍋爐運行特征的非線性動態(tài)模型。鍋爐燃燒問題是一種非線性的動力學(xué)問題，為了可以對燃燒過程中所生成的氮氧化物和燃煤質(zhì)量加以有效管理，還可以利用計算機技術(shù)對鍋爐的特性進行非線性動力學(xué)模擬，以此實現(xiàn)對系統(tǒng)的有效管理與優(yōu)化；（3）采用多目標設(shè)計的鍋爐進行過程管理。將計算機信息技術(shù)運用到廢熱火力發(fā)電廠鍋爐的優(yōu)化領(lǐng)域，就能夠利用基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和專家系統(tǒng)的科學(xué)方法，對廢熱火力發(fā)電廠鍋爐的燃燒過程，實現(xiàn)優(yōu)化管理。人工智能技術(shù)還可以通過鍋爐氣壓的改變來保證蒸汽壓的穩(wěn)定性，從而合理調(diào)節(jié)鍋爐燃煤總量和蒸汽能量的配比。

5 結(jié)語

根據(jù)上文的整體介紹，對火電廠鍋爐燃煤進行優(yōu)化，將能夠有效提高燃煤效果，降低使用，從而減少有害廢氣排放量，同時降低對周圍環(huán)境的污染程度，避免燃油結(jié)渣，從而有效改善鍋爐溫度燃燒環(huán)保的性能，達到火電廠綜合經(jīng)濟效益最優(yōu)化。所以，火電廠就必須針對企業(yè)的實際發(fā)展情況，選用合適的鍋爐燃燒運營優(yōu)化技術(shù)、基于設(shè)計改進的鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)，以及基于大數(shù)據(jù)指標監(jiān)測的鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)，從全方位進行鍋爐燃燒運營優(yōu)化管理工作。