劉強(qiáng)

摘 要：討論了燃燒優(yōu)化的目的和意義和指出了存在的問(wèn)題，提出了鍋爐燃料量控制調(diào)整，鍋爐燃燒送風(fēng)量的調(diào)整，引風(fēng)控制系統(tǒng)優(yōu)化，以及燃用劣質(zhì)煙煤的調(diào)整等優(yōu)化和運(yùn)行調(diào)整的方法。

關(guān)鍵詞：電廠鍋爐；燃燒優(yōu)化；運(yùn)行調(diào)整

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.05.140

在鍋爐的運(yùn)行中，時(shí)常發(fā)生鍋爐偏離最佳工況的現(xiàn)象，所以須根據(jù)實(shí)際情況討論鍋爐燃燒系統(tǒng)的優(yōu)化控制運(yùn)行問(wèn)題。電廠鍋爐運(yùn)行時(shí)要保證滿足外界負(fù)荷對(duì)鍋爐蒸發(fā)量和蒸汽參數(shù)的要求，同時(shí)保護(hù)鍋爐本體及附屬設(shè)備不受損壞。因此，加強(qiáng)電廠鍋爐設(shè)備運(yùn)行與維護(hù)管理，不斷對(duì)鍋爐的燃燒進(jìn)行優(yōu)化，有利于提高電廠的生產(chǎn)效率，降低電廠的生產(chǎn)成本，從而提高電廠的經(jīng)濟(jì)效益。

1 燃燒優(yōu)化的目的和意義

煤粉燃燒在我國(guó)大型電廠鍋爐上的應(yīng)用十分廣泛。燃燒優(yōu)化實(shí)際上就是在滿足安全運(yùn)行和外界負(fù)荷要求的前提，提高燃燒效率、減少鍋爐熱損失，同時(shí)減少污染物的排放。鍋爐通過(guò)燃燒和傳熱將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為蒸汽的熱能。鍋爐效率是其能量轉(zhuǎn)換的重要經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于大型火力發(fā)電機(jī)組，鍋爐效率每提高1%，整套機(jī)組的效率可以提高0.3-0.4%，供電煤耗可以降低0.7-1%。而鍋爐效率又與爐內(nèi)的燃燒工況密切相關(guān)，組織好爐內(nèi)的燃燒，可以有效地提高鍋爐效率，實(shí)現(xiàn)機(jī)組的高效運(yùn)行。

鍋爐燃燒優(yōu)化控制系統(tǒng)的最終目的是在保持鍋爐自身設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的情況下，使鍋爐燃燒處于最佳運(yùn)行工況，降低熱量損失，提高熱能效率，并通過(guò)運(yùn)行人員在線實(shí)時(shí)的調(diào)整各項(xiàng)參數(shù)，來(lái)降低含碳量和再熱器超溫問(wèn)題。因此建立適應(yīng)現(xiàn)代化的電站鍋爐燃燒優(yōu)化控制系統(tǒng)，使得鍋爐燃燒過(guò)程在不同負(fù)荷、不同工況、不同擾動(dòng)的條件下都能保證處于最佳狀態(tài)，對(duì)于提升電廠經(jīng)濟(jì)效益意義重大。

2 鍋爐燃燒調(diào)整存在的問(wèn)題

當(dāng)前，鍋爐在燃燒過(guò)程中存在的問(wèn)題主要有以下幾種：

（1）由于現(xiàn)場(chǎng)條件，燃燒器之間煤粉分配不均。當(dāng)鍋爐燃燒的風(fēng)速偏差達(dá)到20m/s 以上，煤粉濃度偏差則達(dá)到 22%。在同一層的各支管，風(fēng)速偏差也達(dá)到了23m/s，濃度偏差達(dá)到了18%。煤粉分配不均主要原因是風(fēng)量分布不均造成的。

（2）風(fēng)、粉、灰缺少有效的測(cè)量手段。飛灰含碳在線測(cè)量裝置，無(wú)法提供實(shí)時(shí)的測(cè)量數(shù)據(jù)。 在線測(cè)量煤粉濃度和流速的裝置，由于設(shè)備質(zhì)量本身問(wèn)題，不能準(zhǔn)確標(biāo)定，得到的測(cè)量結(jié)果有波動(dòng)，測(cè)量數(shù)據(jù)異常。二次風(fēng)量測(cè)量裝置，隨著使用年限的增加，傳感器部分磨損嚴(yán)重，測(cè)量數(shù)值波動(dòng)異常，維護(hù)量增大。

（3）鍋爐運(yùn)行時(shí)，隨著負(fù)荷改變，燃料量、送風(fēng)量及爐膛壓力均受到影響，跟著改變。

綜合上述問(wèn)題，鍋爐燃燒過(guò)程中無(wú)法對(duì)鍋爐風(fēng)、粉、灰的參數(shù)進(jìn)行有效測(cè)量，運(yùn)行人員只能憑借多年的工作經(jīng)驗(yàn)，調(diào)整數(shù)據(jù)，使其最小程度的偏離最佳工況。因此，迫切需要設(shè)計(jì)鍋爐燃燒優(yōu)化控制系統(tǒng)以改善上述問(wèn)題。

3 電廠鍋爐燃燒優(yōu)化和運(yùn)行調(diào)整的方法

3.1 鍋爐燃料量控制調(diào)整

鍋爐燃料量控制調(diào)整是鍋爐燃燒控制系統(tǒng)中最重要的子系統(tǒng)，其主要作用是維持主蒸汽壓力穩(wěn)定，并同時(shí)根據(jù)機(jī)組負(fù)荷的變化來(lái)調(diào)節(jié)進(jìn)入鍋爐爐膛的給煤量，燃料量控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求鍋爐粉倉(cāng)要保持煤粉儲(chǔ)量一定，當(dāng)汽輪機(jī)負(fù)荷改變時(shí)，一次風(fēng)機(jī)的入口擋板跟著改變，使通過(guò)一次送風(fēng)量的改變滿足煤粉使用量，使負(fù)荷響應(yīng)得到有效快速提高。在鍋爐燃料量控制系統(tǒng)中，充分結(jié)合現(xiàn)代控制理論和智能控制理論的優(yōu)點(diǎn)，一起來(lái)減少主蒸汽壓力的變化。由于預(yù)測(cè)控制和模糊控制都是針對(duì)不確定系統(tǒng)進(jìn)行的有效控制法，所以兩種方法的結(jié)合將會(huì)大大提高控制效果，消除系統(tǒng)純滯后的影響。

3.2 鍋爐燃燒送風(fēng)量的調(diào)整

當(dāng)鍋爐燃燒系統(tǒng)剛開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，當(dāng)空氣量偏多，會(huì)引起鍋爐內(nèi)部結(jié)焦，達(dá)不到規(guī)定溫度；當(dāng)空氣量不足，會(huì)引起不完全燃燒。

針對(duì)現(xiàn)有鍋爐燃燒現(xiàn)場(chǎng)的二次風(fēng)量無(wú)法反映實(shí)際風(fēng)量的問(wèn)題，送風(fēng)量控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用煙氣含氧量法。以煙氣含氧量為校正參數(shù)對(duì)二次風(fēng)門(mén)的開(kāi)度進(jìn)行控制，機(jī)組要求含氧量范圍為0-10%。當(dāng)含氧量大于最佳值時(shí)，說(shuō)明此時(shí)送風(fēng)量偏大，此時(shí)調(diào)節(jié)器輸出增加，即送風(fēng)修正系數(shù)增大，總風(fēng)量信號(hào)增大，使送風(fēng)調(diào)節(jié)器輸入偏差為負(fù)，關(guān)小送風(fēng)機(jī)擋板開(kāi)度以減少送風(fēng)量；當(dāng)含氧量小于最佳值時(shí)，控制系統(tǒng)動(dòng)作，開(kāi)大送風(fēng)機(jī)擋板開(kāi)度以增加送風(fēng)量。

3.3 引風(fēng)控制系統(tǒng)優(yōu)化

引風(fēng)系統(tǒng)的主要任務(wù)是保證爐膛負(fù)壓維持在一定的范圍內(nèi)，而引風(fēng)機(jī)主要作用是為避免送風(fēng)變化而引起爐膛負(fù)壓的波動(dòng)，控制爐膛負(fù)壓穩(wěn)定。因?yàn)闋t膛負(fù)壓嚴(yán)重制約于鍋爐負(fù)荷控制，同時(shí)引風(fēng)系統(tǒng)還有一定的滯后時(shí)間，所以優(yōu)化策略是在系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中引入送風(fēng)信號(hào)作為前饋信號(hào)，并通過(guò)計(jì)算機(jī)的相關(guān)的控制模型計(jì)算出燃燒時(shí)燃料變化比，在給粉的實(shí)際控制中，必須保持引風(fēng)與送風(fēng)成比例，送風(fēng)擋板的開(kāi)度和排粉機(jī)擋板開(kāi)度是比較明顯的兩個(gè)信號(hào)標(biāo)志。其控制的難點(diǎn)在于送粉啟/停的過(guò)程中，當(dāng)采取是負(fù)荷發(fā)生擾動(dòng)時(shí)，給粉環(huán)節(jié)的適時(shí)調(diào)整的改變排粉機(jī)擋板開(kāi)度大小，可以通過(guò)前饋補(bǔ)償系數(shù)來(lái)消除一次風(fēng)對(duì)爐膛負(fù)壓造成的強(qiáng)干擾。

3.4 燃用劣質(zhì)煙煤的調(diào)整

一是采用合適的一次風(fēng)率和一次風(fēng)速。一次風(fēng)速過(guò)高也會(huì)推遲著火，引起燃燒不穩(wěn)定，一次風(fēng)速過(guò)低，又會(huì)造成一次風(fēng)管氣粉分層、氣粉分布不均、堵管等，如果煤的揮發(fā)份較高，還會(huì)因著火點(diǎn)距離噴口太近而造成燃燒器燒壞。所以燃燒劣質(zhì)煙煤時(shí)，一次風(fēng)速過(guò)高和過(guò)低都是不合適的，一般選取24m/s-28m/s。

二是采用合適的二次風(fēng)速。燃用劣質(zhì)煙煤時(shí)，二次風(fēng)的調(diào)整對(duì)燃燒的影響很大。一般在著火、燃燒工況允許的條件下，最好能保證一、二次風(fēng)的動(dòng)量比為1.4-2.0，二次風(fēng)速控制在40m/s-50m/s的范圍內(nèi)。

三是適當(dāng)降低三次風(fēng)量。燃用劣質(zhì)煙煤時(shí)，由于水分和灰分較高，熱值較低，使得三次風(fēng)風(fēng)量和風(fēng)速往往比設(shè)計(jì)值高得多，容易擾亂爐內(nèi)正常的空氣動(dòng)力場(chǎng)，使火焰延長(zhǎng)，造成爐膛上部火焰溫度降低、燃燒不穩(wěn)、受熱面結(jié)渣、飛灰可燃物增加、爐膛出口煙溫及過(guò)熱汽溫升高等諸多問(wèn)題。降低三次風(fēng)量的措施主要有：減少制粉系統(tǒng)漏風(fēng)、提高制粉干燥劑溫度、提高三次風(fēng)再循環(huán)風(fēng)量比例等。

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