火電廠鍋爐燃燒優化技術探討

劉濤

（國能平羅發電有限公司，寧夏 石嘴山 753400）

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

1 火電廠鍋爐燃燒優化

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

2 火電廠鍋爐燃燒調整與優化的重要性

2.1 確保火電廠鍋爐燃煤負擔最優

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

2.2 實現鍋爐高效穩定運行

采用優化調節火電廠高壓鍋爐燃燒，能夠全面協調鍋爐發電機組的功能，達到發電機組功效最大化，進而實現鍋爐的高效率平穩運轉。

3 鍋爐燃燒優化技術現狀分析

當前，新一代科學技術的發展為大型火電廠鍋爐燃燒優化提供了支持。廢熱火力發電廠中運用科學技術不但優化了鍋爐發展燃燒技術，還在一定程度上提升廢熱火力發電廠運營的智能化管理水平。例如，廢熱火力發電廠鍋爐燃燒中各種監測裝置和技術的使用，可對廢熱火力發電廠中的所有裝置工作狀況實施監測；廢熱火力發電廠中DCS 控制系統和數據庫的使用，可在調度設備時提供數據信息的參考，使廢熱火力發電廠運營部門便于管理。總而言之，上述最新技術的使用，不僅大大提高了火電廠的生產效率，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，所以當前的技術水平還面臨著一定的問題。基于此，為了完全實現鍋爐燃燒優化的效果，就必須把整個鍋爐工作的狀態調節到最優化。當今，火電廠鍋爐所用到的改善設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，而廢熱火力發電廠則受設備、燃煤效率等諸多條件的制約，使其不可能獲得最佳的狀態。綜上所述，在火電廠高溫鍋爐的設計工作中，燃燒優化方法的應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，進一步減少對環境的危害，還必須針對當前面臨的技術難題做出進一步的完善。

4 火電廠鍋爐燃燒優化技術

4.1 采用現代控制技術

現代科技的進展，為鍋爐的改善提供了信息技術、網絡數據、技術支撐，極大地提高了廢熱火力發電廠鍋爐的自動化、智能化、網絡化和信息化程度，利用現代信息技術能夠大幅度提升廢熱火力發電廠鍋爐的情況。利用新型的監測裝置，可及時地對與鍋爐燃燒有關裝置的運行狀態、工作參數、環境狀態等實施監測，為技術人員進一步改善鍋爐燃燒情況奠定了基礎；利用現代計算機技術以及DCS 管理系統，能夠把廢熱火力發電廠鍋爐的參數設置、檢修情況和工作狀況等有關數據匯集在一起，從而大大提高了廢熱火力發電廠鍋爐運行的工作效率和服務質量；新型的風力發電系統控制技術為設備工作的穩定性、安全和運轉的高效率提供技術保證，通過完善的控制系統、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所在。當前，有不少廢熱火力發電廠的鍋爐控制煤倉水壓是要對送風流量加以控制，并通過送風流量的輸入降低煤倉的內干擾，減少動蕩狀況的發生。但是，這樣的控制方法相對片面，不適應現代大中型火電廠的發展需要。所以應運用模糊控制的方法，對模糊控制方法的充分利用，掌握和統計引風流量的真實情況，得到的相應的控制流量相關數據。通過經驗可以得知，如果僅僅通過模糊控制方法監管爐膛壓力，可以讓該控制系統生成更大的超調量，并且可以延長控制系統平穩工作的時間，可是二者的有機組合，才能對系統安全性和超調率做出顯著提升。

4.3 依據先進燃燒理論進行鍋爐建模

廢熱火勢發電機鍋爐燃煤優化措施的制定，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計的方法，進行廢熱火勢發電機鍋爐的燃煤優化方案，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。該技術的應用，必須設計員在大量的離線研究和模擬基礎上展開，使模擬技術和鍋爐燃燒技術充分融合，為廢熱火力發電廠鍋爐燃煤設計提供技術數據。此外，研發技術人員應確保參數設計和電站實際工況相符合，并提出較好的技術對策。

4.4 基于檢測技術的燃燒優化技術

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化調節，就必須對影響鍋爐燃煤的各種因素進行數據分析，從而采取相應措施加以調整。檢測技術手段是掌握鍋爐燃煤參數的主要技術手段，可在燃燒鍋爐適當部位配備監測設備來獲得相應的技術參數。比較常見的監測技術主要有火災監測技術、煙塵含氧量、飛灰含碳量、污染物在線檢測系統等，當得到每項技術參數后，經過對數值的技術分析，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整，以改善鍋爐燃煤。由于監測技術只是為調整燃煤提供有關技術參數，故而可以成為鍋爐燃燒調整的輔助手段。但在實際操作過程中，要得到比較準確的數值，所用的測量設備要具備較大的精確度、可靠性和實時性，設備的選點要合理，可以客觀全面地反映測量參數的實際狀況。基于上述實際要求的約束，會影響這項技術在實際中的應用。

4.5 閉環與智能化發展

在技術發展成熟的進程中，火電廠已經應用于鍋爐中燃燒的控制，許多專家都在研究對燃燒優化的閉環控制。經過研究的實際情況表明，利用分步式控制系統管理上的優點、程序配置靈活多樣等，即可形成一個更加完善的控制系統。其硬件成本較低，系統檢修和保養的工作量少,且具有較高可靠性和穩定性,現已成為燃燒控制器的設計重點。但因為鍋爐中發展的過程具有動態復雜特性，導致燃燒控制器的設計過程復雜，因此需要應用更加科學的技術方法，以提高燃燒系統的運行效益。就鍋爐尾部的過程而言，需要根據不同分級實施控制，以局部優化和智能協同為原則，適當選用成熟、先進的控制手段，以保證控制系統的整體性和自動化程度。

4.6 基于人工智能的燃燒優化系統技術

在當前計算機高速發展的時代背景下，人工智能技術在火電廠鍋爐設備燃燒優化工作過程中起到了關鍵的作用。人工智能技術主要特點是利用計算機科學技術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習能力、邏輯推理能力、策劃才能等。現階段，利用人工智能技術在火電廠鍋爐設備燃燒煙氣優化工作中的運用，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。由于廢熱火力發電廠鍋爐燃料的特性是多種多樣，而不同的煤質所表現的燃燒特點又是不同的，從而也會影響燃燒效果。人工智能技術可以對煤質特征進行自動識別，進而針對煤質特征實施適當的優化管理；（2）對于燃煤鍋爐運行特征的非線性動態模型。鍋爐燃燒問題是一種非線性的動力學問題，為了可以對燃燒過程中所生成的氮氧化物和燃煤質量加以有效管理，還可以利用計算機技術對鍋爐的特性進行非線性動力學模擬，以此實現對系統的有效管理與優化；（3）采用多目標設計的鍋爐進行過程管理。將計算機信息技術運用到廢熱火力發電廠鍋爐的優化領域，就能夠利用基于神經網絡和專家系統的科學方法，對廢熱火力發電廠鍋爐的燃燒過程，實現優化管理。人工智能技術還可以通過鍋爐氣壓的改變來保證蒸汽壓的穩定性，從而合理調節鍋爐燃煤總量和蒸汽能量的配比。

5 結語

根據上文的整體介紹，對火電廠鍋爐燃煤進行優化，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，同時降低對周圍環境的污染程度，避免燃油結渣，從而有效改善鍋爐溫度燃燒環保的性能，達到火電廠綜合經濟效益最優化。所以，火電廠就必須針對企業的實際發展情況，選用合適的鍋爐燃燒運營優化技術、基于設計改進的鍋爐燃燒優化技術，以及基于大數據指標監測的鍋爐燃燒優化技術，從全方位進行鍋爐燃燒運營優化管理工作。