黃新平（中國能源建設(shè)集團華中電力試驗研究院有限公司，湖南長沙410000）

電站鍋爐燃燒優(yōu)化調(diào)整分析

黃新平（中國能源建設(shè)集團華中電力試驗研究院有限公司，湖南長沙410000）

在電站中鍋爐的運行直接影響著整個電站的運行，近年來，隨著能源的緊張，我國開始提倡可持續(xù)發(fā)展，在發(fā)展中降低能源的消耗，提高對環(huán)境的保護力度。電站鍋爐在燃燒過程中如果燃燒不充分，不僅會造成大量的能源浪費，還會造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，因此對電站鍋爐的燃燒進行優(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，以期促進我國社會的可持續(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

在電站運行的過程中，鍋爐起著十分重要的作用，可以說其與整個電站系統(tǒng)有著十分緊密的聯(lián)系。電站運行的過程中鍋爐的燃燒會消耗大量的能源，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，燃料費用一般占70%以上，因此，提高鍋爐燃燒系統(tǒng)的運行水平對機組的節(jié)能降耗具有重要意義。再加上火電廠是全球NOx排放的主要來源，隨著可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實施和國家對環(huán)境保護的日益重視，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。

2 電站鍋爐燃燒優(yōu)化調(diào)整試驗

2.1 氧量標(biāo)定試驗

在鍋爐燃燒的過程中，氧氣發(fā)揮了十分重要的作用，通過調(diào)整氧氣的含量能夠有效的對燃燒方式進行調(diào)整。圖1分別顯示了不同工況條件下氧量實測數(shù)據(jù)與DCS數(shù)據(jù)對比趨勢，圖（a）為左側(cè)氧氣量對比圖，圖（b）為右側(cè)氧氣量對比圖，在氧量高于4.0%時，實際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，實際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)出實際氧量高時，氧量表顯示氧量低；而實際氧量低時，氧量表顯示氧量高。

圖1 氧氣量數(shù)據(jù)對比圖

2.2 排煙溫度標(biāo)定試驗

在鍋爐燃燒過程中，通過對鍋爐排煙情況進行具體的測量分析，能有效的觀測鍋爐的燃燒情況。圖2為表盤排煙溫度數(shù)據(jù)與實測排煙溫度數(shù)據(jù)對比曲線，由圖2可見，表盤排煙溫度與實測排煙溫度相差不大，變化趨勢基本一致，表盤排煙溫度比實測排煙溫度平均低0.38℃。

圖2 表盤排煙溫度數(shù)據(jù)與實測排煙溫度數(shù)據(jù)對比曲線

2.3 燃煤平均粒徑測試試驗

在鍋爐燃燒的過程中，燃煤的平均粒徑大小也會對于鍋爐的燃燒產(chǎn)生一定的影響，對此進行了相應(yīng)的實驗，為了能夠具體的觀測出最適宜燃燒的燃煤粒徑數(shù)據(jù)，設(shè)計了燃煤平均粒徑測試試驗。鍋爐燃煤粒度分布特性對爐內(nèi)燃燒狀況有較大影響，煤粒過粗與過細(xì)都不利于鍋爐的運行。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，一次燃燒通過爐膛的顆粒比例增大，停留在爐膛內(nèi)的燃燒時間縮短，也會對飛灰可燃物含量造成影響。

2.4 不同風(fēng)率配比試驗

在鍋爐燃燒過程中改變風(fēng)率也能夠?qū)崿F(xiàn)對于鍋爐燃燒方式的改變，對此設(shè)計了相應(yīng)的實驗，一、二次風(fēng)配比調(diào)整試驗選取三種工況，不同工況主要通過改變一次風(fēng)機和二次風(fēng)機入口擋板開度，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個百分點。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)率對鍋爐燃燒效率的影響，由試驗結(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，過高的一次風(fēng)率會降低密相區(qū)溫度，使細(xì)小的焦炭顆粒在密相區(qū)停留時間縮短，燃燒效率降低；而過低的一次風(fēng)率會影響床層流化，對鍋爐安全運行造成影響。

3 電站鍋爐燃燒優(yōu)化結(jié)果

通過對實驗數(shù)據(jù)的分析發(fā)現(xiàn)，在進行氧氣含量進行改變時鍋爐的燃燒方式也發(fā)生了極大的變化，過量空氣系數(shù)由1.14增至1.3時，鍋爐效率由84.06%增至88.15%，提高4.09個百分點，飛灰可燃物降低11.68%，大渣可燃物降低1.25%；高負(fù)荷時，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。通過對于鍋爐燃燒方式的各種條件進行優(yōu)化調(diào)整，使得鍋爐熱效率平均提高了0.506個百分點，NOx排放濃度平均下降了11.39%，風(fēng)機用電率平均下降了0.07個百分點。

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，可以應(yīng)用一系列的鍋爐燃燒優(yōu)化控制技術(shù)來實現(xiàn)對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)計法

鍋爐燃燒采用貝葉斯統(tǒng)計法進行優(yōu)化，可以辨識出鍋爐燃燒過程的特性（即目標(biāo)函數(shù)），快速尋找到最佳的調(diào)整參數(shù)，達到優(yōu)化燃燒的目的。這種方法既可以為運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，燃燒過程的閉環(huán)控制，抑或燃燒操作的指導(dǎo)均可通過它來實現(xiàn)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)通常來自鍋爐燃燒系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)，利用動態(tài)反饋、回路控制、智能化監(jiān)控等手段，達到多目標(biāo)優(yōu)化的目的。為了使誤差對優(yōu)化的影響降到最低，也會采取各種相應(yīng)的措施。

5 結(jié)束語

隨著我國能源的日益緊張，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。在電站運行的過程中，因為鍋爐燃燒方式的落后，每年都會導(dǎo)致大量的能源浪費，產(chǎn)生大量的環(huán)境污染。在進行電站鍋爐燃燒方式優(yōu)化改進時應(yīng)當(dāng)同時加強對鍋爐控制人員個人素質(zhì)的提升，并且加強對鍋爐燃燒讓是優(yōu)化調(diào)整的宣傳，使人們充分的認(rèn)識到鍋爐燃燒方式優(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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