電站鍋爐燃燒優化技術研究發展綜述

潘世新

摘 要：文章分析了電站鍋爐燃燒優化的作用，闡述了當前該項優化工藝的發展步驟，對其研究成就以及技術進行了非常綜合的測評，細致研究了該項技術當前的狀態以及面對的問題。同時還對其研究動態進行了綜合的類型劃分。最終，結合一些優秀的理論以及措施，論述了該項燃燒優化工藝在檢測科技和設備改造等層次的發展規劃。

關鍵詞：電站鍋爐；燃燒優化；發展趨勢；軟測量

1 前言

鍋爐極其配套體系本身都是有著特定的煤種適應區間的，不過對于我們國家的很多火力發電單位來講，因為煤種的變化很大，煤炭的品質不好，同時還由于鍋爐在具體的運作時面對著設備革新等等的很多要素，出現了燃燒無法實現最優的現象，所以要切實的對其優化處理，在特定的區間之內提升設備的經濟性以及環保型。在這個層次上來看，對設備燃燒開展互利的優化調節是最為恰當的方法，因此探索該項優化工藝就成為了當前的一項關鍵內容。

此處講到的燃燒優化具體的說是經由對設備燃料供應以及配風數據的調節，和對它的控制措施的變化等，來確保進入到爐膛中的燃料能夠盡快的燃燒，而且在合乎設備負載變動規定的背景下，獲取最為優秀的燃燒工控。之所以開展燃燒優化調控其意義在于如下的四點。第一，確保汽壓以及蒸發量等正常。第二，保證著火穩定，火焰充滿爐灶，沒有殘渣，過熱器的氣溫不會太高。第三，確保機組運作的費用最為節省。第四，降低污染物的釋放量。一直以來，工作者都在積極的進行設備燃燒優化工藝的探索，而且也獲取了許多成就。筆者具體闡述了該項活動相關的內容。

2 燃燒優化工藝的具體情況和當前面對的幾大事項

如今，不管是我國抑或是國外很多人員都在積極的探索高效率的燃燒優化工藝，這方面的資料非常多，具體可以分成如下的幾大層次。

2.1 基于燃燒優化調整試驗的研究

經由合理的調節能夠得到精準的風煤比例，進而明確體系的最為合理的運行指數，而且得到精準的電腦控制曲線，以此來指引工作的開展。在運作的時候，可以結合特殊的意義開展調整測試活動，獲取最佳的燃燒工藝。此類優化內容都要靠著專門的工作者多次的進行測試，非常的耗費時間和經歷，通常只是在新的設備運行或是舊有的運行方式有很大變化時才進行。

2.2 基于燃燒理論建模技術的研究

由于不斷的對燃燒理論進行建模分析，并且積極的探索求解措施，因此在該方面獲取了很多的成就。不過此類措施的運算步驟很繁瑣，尤其是當燃燒機理模糊時，無法進行精準綜合的建模工作。所以，這個方法一般是用到離線分析工作中，要想用到在線建模中還是有一定的困難。

2.3 基于燃燒設備層面的設計與改造研究

主要是基于燃燒技術的理論研究，通過鍋爐改造，特別是燃燒器的優化設計、改造來實現鍋爐的燃燒優化調整，該類型的科技目前早已發展到非常成熟，穩定的時期了。不過還是面對著一些阻礙要素，比如燃燒器的設計、改造同樣受到制粉系統和煤種的限制。

2.4 基于檢測技術的燃燒優化研究

利用爐膛火焰檢測技術、鍋爐排放物檢測技術、風煤在線測量技術以及煤質在線分析技術等對影響鍋爐燃燒的重要參數進行檢測分析來實現鍋爐的燃燒優化。運行人員通過實時監測一次風量、煙氣含氧量、煤粉濃度細度、煤質分析、飛灰含碳量、火焰圖像等參數來調節鍋爐燃燒，確保鍋爐能夠高效優質的進行燃燒活動，此類優化科技目前在發展中占據非常關鍵的位置。不過如今廠方設置的燃燒數值測量設備的精確性不是很好，而且不是十分的穩定，正是因為這些干擾要素的存在，在很大程度上嚴重的抑制了鍋爐燃燒優化產品功能的發揮。

2.4.1 爐膛火焰檢測技術的發展應用

過去的火焰檢測科技一般是用來監測設備自身的燃燒情形的，避免其在點火或是負載較低等的不穩固燃燒的狀態下出現爐膛炸裂問題，是爐膛安全監視系統（FSSS）的技術組成部分。近年來，國內外對爐膛火焰檢測和燃燒診斷進行了廣泛深入的研究，火焰檢測技術特別是火焰圖像處理技術用于指導鍋爐燃燒優化運行已成為新的途徑。火檢技術也已由傳統的直接式火檢，紫外線、紅外線、可見光火檢等間接式火檢發展到數字式和圖像式火檢。

2.4.2 鍋爐排放物檢測技術的發展應用

鍋爐排放物檢測的參數包括飛灰含碳量、煙氣組分等。檢測設備的穩定性、實時性和測量準確性等將對燃燒組織產生直接的影響，因此，鍋爐排放物檢測技術的研究是燃燒優化技術發展的基礎性工作。常規的煙氣檢測技術和儀器有：煙塵連續監測系統（CEMS）；飛灰測碳儀；煙氣含氧量的檢測（包括熱磁式氧量儀和氧化鋯氧量計）；一氧化碳檢測以及其他參數的測量設備。

最近幾年，研究人員積極的研究排放物質的檢測工藝以及裝置，而且獲取了很多的成就，此類成就促使了設備燃燒優化工藝的進一步發展，其在相關的優化調節活動中發揮了非常關鍵的作用。由于人工智能等工藝的發展，軟測量技術作為新興的研究領域，它在鍋爐排放物檢測中的應用將會取得更加可喜的成果。

2.4.3 煤質在線分析技術的發展應用

進入到爐膛中的煤炭的品質的改變會在很大程度上影響到燃燒活動，電站鍋爐越來越多燃用低質煤或混配煤，偏離設計煤種過多，給運行調整帶來很大的困難。過去通過采樣化驗煤質的方法盡管具有很高的分析精度，不過其誤差很是顯著，并且最少要幾個小時才可以得到結果，對于調整實時燃燒等的促進意義并不是很明顯。所以發展煤質在線分析技術對于鍋爐燃燒實時優化具有重要意義。

3 電站鍋爐燃燒優化技術發展方向和前景

3.1 加強檢測技術的改進工作

鍋爐燃燒參數檢測技術是燃燒優化技術的基礎，檢測裝置和技術目前普遍存在品質和測量準確性的不足。該內容早已被相關的單位和工作者列為分析的重點內容，并且進行了很多的探索活動。此處要提出的時，要想處理好這個問題就要使用軟測量科技。在軟測量建模中，有基于工藝機理的方法、基于對象數學模型的方法、基于回歸分析的方法、基于模式識別的方法、基于粗糙集理論的方法、基于人工神經網絡、基于支持向量機的方法等。目前，人工神經網絡已經廣泛應用到工業過程建模和控制中，其中比較典型的是BP神經網絡建模、RBF神經網絡建模等。

3.2 燃燒控制系統向閉環控制和綜合智能控制發展

對基于檢測技術或智能控制技術的鍋爐燃燒優化技術而言，其走向系統化、工業化應用的關鍵是實現在線閉環運行，使之直接參與生產控制過程。隨著技術日趨成熟和鍋爐燃燒優化指導系統在電站的廣泛應用，實現燃燒優化的閉環控制正在成為人們關心和研究的新課題。針對要解決的困難，利用DCS硬件優勢和靈活方便的軟件組態功能實現這一控制系統，此時不但硬件花銷不大，而且體系的維護總量不高，穩定高效，是以后發展的關鍵趨向。

因為燃煤鍋爐本身的動態特征十分的繁瑣，燃燒控制體系的完善是一個十分繁瑣的工作，要使用高效的控制方法，進而從總體上提升體系的功效。所以，針對鍋爐此類的繁瑣體系來講，結合分級控制體系，建立在智能協調、局部優化的基礎之上，有針對性地采用經典和先進的控制策略，構成綜合智能控制，已經成為重要的發展趨勢。

參考文獻

[1]黃新元.電站鍋爐運行與燃燒調整[M].北京：中國電力出版社，2003.