電廠鍋爐燃燒優化控制系統的設計

歐陽軍 文黎平

摘要：電廠鍋爐在實際運行過程中，很容易受到客觀因素的影響，如人為操作不當、運行環境不佳等，而出現不同程度隱患問題。一旦電廠鍋爐出現運行問題，系統燃燒水平勢必會受到一定影響。針對于此，研究人員為進一步解決電廠鍋爐運行效率不高的問題，選擇利用現代化技術手段，深化電廠鍋爐燃燒控制系統，以期達到預期的運行效果。文章主要結合電廠鍋爐燃燒控制系統現狀，進一步提出關于電廠鍋爐燃燒控制系統的優化設計方法，以供參考。

關鍵詞：電廠鍋爐；燃燒控制系統；優化設計；

電廠本身就屬于復雜的運行體系，隨時都有可能發生機組負荷變化問題，給電廠穩定運行帶來嚴重隱患。而對于這類問題，僅僅憑借人工操作難以得到有效解決。如果處理不當，甚至會進一步加劇運行隱患程度。結合實踐經驗來看，鍋爐燃燒控制問題是影響電廠安全運行的關鍵因素。可以說，唯有處理好鍋爐燃燒控制問題，才能夠確保電廠運行安全。目前，在電廠鍋爐燃燒控制設計方面，主要以調整風量、風箱與爐膛壓差以及其它變量為主，目的在于將鍋爐控制在最佳運行狀態當中。然而，鍋爐運行效率始終是一個比較復雜的曲面，制約因素較多。針對于此，我們必須尋求一種切實可行的設計方法，加以解決。

1 電廠鍋爐燃燒控制系統的基本概述

電廠鍋爐燃燒控制系統主要以主蒸汽壓力控制系統、風煤交叉限制回路、送引風控制系統等系統為主。其中，主蒸汽壓力控制系統在正式運行過程中，往往多以基于直接能量平衡DEB控制方案為主要設計內容，針對中間倉儲式制粉系統鍋爐設備的運行情況進行合理優化。結合多年的應用實踐來看，即便是多數電廠選用了DEB方案，但是介于自身技術因素或者參數選擇不當等影響，在變負荷過程中，仍舊需要人工手動處理，即利用手動方式輔助控制主蒸汽壓力范圍[1]。

其中部分機組壓力控制系統在實際運行過程中，難以消除粉直流造成的壓力隱患，往往會導致燃燒控制系統出現運行失誤問題。對于直吹式制粉系統而言，在煤機轉速過程中往往會引起主蒸汽壓力變化，并出現明顯的運行不足問題，一旦逃脫控制，很容易造成安全事故。由上述可知，傳統電廠鍋爐燃燒控制方法已經很難滿足電廠實際運行需求。針對于此，我們必須結合現代化技術，如信息化技術、自動化技術以及網絡化技術等，做好電廠鍋爐燃燒控制系統的優化工作。

2 電廠鍋爐燃燒控制系統的優化設計原則分析

鍋爐燃燒控制系統實行優化設計的主要目的在于確保鍋爐內的熱量不受損失，且滿足蒸汽負荷的實際需求，實現燃燒過程的經濟性與安全性。針對于此，我們在實行電廠鍋爐燃燒控制系統優化設計的過程中，必須嚴格遵守以下三方面原則：

第一， 在實際設計過程中，必須維持主氣壓數值，以確保運行過程的品質；第二，立足于電廠實際要求，確保空燃比的最佳效果。與此同時，必須確保燃燒過程的經濟性；第三，根據實際情況，維持爐膛內的負壓效果，并確保實際運行效果[2]。

3 電廠鍋爐燃燒控制系統的優化設計方案

3.1 壓力系統優化設計

燃油鍋爐燃料控制系統在實際運行過程中，主要以控制鍋爐爐膛燃油量的進出情況為主，以期滿足機組負荷的實際需求。一般來說，鍋爐壓力調節器的輸出與修正后的送風量，經過相關設備的處理作用后，基本上可以視為燃料調節器的設定值。這種方法主要根據主蒸汽壓力與壓力定值之間的偏差來調節鍋爐燃料的機組負荷需求，在實際操作過程中，比較容易受到運行環境以及人為操作因素的影響，而出現不同程度的隱患問題。針對于此，建議設計人員可以直接采用能量平衡方式，調節鍋爐的負荷指令內容。主要根據汽輪機的能量需求，調節好鍋爐熱量信號與能量要求之間的偏差問題。

以往DEB調節方法主要是在確保機組運行穩定之后，根據汽輪機能量需求與鍋爐熱量信號發出的指令進行合理調節。介于鍋爐內部串級系統的控制品質要比常規單回路控制系統高得多。針對于此，建議設計人員在具體設計過程中，最好嚴格遵循電廠鍋爐運行要求，利用自動化技術，優化DEB控制系統的燃燒率效果，解決以往的不足問題。與此同時，根據被控對象慣性時間的增加，在比例帶的設定方面盡量以實際情況為主，以便確保電廠鍋爐最終的運行效果，防止出現運行隱患問題。需要注意的是，對于中儲式鍋爐而言，必須克服給粉機的給粉量與轉速之間存在的非線性問題，修正燃料量信號以確保給粉機的轉速速率[3]。

3.2 送、引風控制系統優化

結合以往的情況來看，國內200MW及以下的容量機在送、引風控制系統的投運效果方面，往往難以達到理想化狀態。究其原因，主要是因為人為操作不當或者爐膛負壓過于靈敏等問題造成的。針對于此，建議設計人員應該采取合理的措施，優化送、引風控制系統內容。介于送、引風被控對象屬于慣性應用環節，對這兩個控制對象基本上不需要采用模糊控制等復雜算法，比較可行的方法可以基于常規PID控制系統上，加強運行人員的操作效果。

與此同時，設計人員必須對風、煤交叉限制回路的設計方案予以高度重視，目的在于進一步確保基于穩定負荷條件下，加強送風控制系統的風量效果。另外，在減負荷時，應該在實際煤量降低之后，才能夠減少風量指令。結合現狀來看，我國多數DCS中的風、煤交叉回路在實際運行過程中，存在的隱患問題較為明顯，最好直接解除風、煤交叉回路設置，確保鍋爐燃燒效果。必要時，可以采取自動化技術進行調控，降低以往人為操作的失誤[4]。

3.2 RBF神經網絡在鍋爐控制中的實踐應用

實行電廠鍋爐燃燒控制系統優化設計的主要目的在于提高鍋爐燃燒效率與降低煙氣等污染物的排放濃度，確保周圍環境安全。為進一步達成上述目標，建議設計人員在原有DCS控制系統的基礎上，利用RBF神經網絡對系統各項數據進行優化處理，以期達到預期的控制要求。在具體應用過程中，建議設計人員采取線性最小二乘算法辨別參數數據情況，解決神經元網絡在實際應用過程中存在的校正問題。

4結論

總而言之，實行電廠鍋爐燃燒控制系統優化設計方法，對于實現電廠安全運行而言，具有重要意義。根據文章所述的優化設計方法，基本上可以達到提升鍋爐燃燒效率以及節省燃料費用的目的。與此同時，還可以達到降低煙氣污染物排放程度的目的，利于環境保護戰略內容的有效落實。根據實踐經驗來看，通過應用上述控制系統設計方法，生產過程控制大體上充分體現出自動化、網絡化以及信息化的特點，有效規避了以往工作效率不高的問題，值得推行與應用。

參考文獻：

[1]應蕾，何星，張衛東，章立宗. 基于模糊控制策略的鍋爐燃燒優化控制系統設計[J]. 山東工業技術，2018（03）：182-183.

[2]張曉宇，范永勝，沈炯，李益國. 燃煤鍋爐燃燒優化控制發展趨勢[J]. 華北電力技術，2016（12）：31-37.

[3]蔣子陽，呼鈺雙，金茜，劉勇，于喜歡. 探討電廠鍋爐燃燒優化控制系統的設計[J]. 黑龍江科技信息，2012（25）：22.

[4]張曉宇，付林，王懋譞，王永富. 基于模糊調整的電廠鍋爐燃燒效率模型研究[J]. 控制工程，2016，23（10）：1597-1601.

（作者單位：中電建湖北電力建設有限公司）