电厂锅炉的燃烧优化和运行调整探微

刘强

摘 要：讨论了燃烧优化的目的和意义和指出了存在的问题，提出了锅炉燃料量控制调整，锅炉燃烧送风量的调整，引风控制系统优化，以及燃用劣质烟煤的调整等优化和运行调整的方法。

关键词：电厂锅炉；燃烧优化；运行调整

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

在锅炉的运行中，时常发生锅炉偏离最佳工况的现象，所以须根据实际情况讨论锅炉燃烧系统的优化控制运行问题。电厂锅炉运行时要保证满足外界负荷对锅炉蒸发量和蒸汽参数的要求，同时保护锅炉本体及附属设备不受损坏。因此，加强电厂锅炉设备运行与维护管理，不断对锅炉的燃烧进行优化，有利于提高电厂的生产效率，降低电厂的生产成本，从而提高电厂的经济效益。

1 燃烧优化的目的和意义

煤粉燃烧在我国大型电厂锅炉上的应用十分广泛。燃烧优化实际上就是在满足安全运行和外界负荷要求的前提，提高燃烧效率、减少锅炉热损失，同时减少污染物的排放。锅炉通过燃烧和传热将燃料的化学能转化为蒸汽的热能。锅炉效率是其能量转换的重要经济性指标，一般来说，对于大型火力发电机组，锅炉效率每提高1%，整套机组的效率可以提高0.3-0.4%，供电煤耗可以降低0.7-1%。而锅炉效率又与炉内的燃烧工况密切相关，组织好炉内的燃烧，可以有效地提高锅炉效率，实现机组的高效运行。

锅炉燃烧优化控制系统的最终目的是在保持锅炉自身设备运行参数的情况下，使锅炉燃烧处于最佳运行工况，降低热量损失，提高热能效率，并通过运行人员在线实时的调整各项参数，来降低含碳量和再热器超温问题。因此建立适应现代化的电站锅炉燃烧优化控制系统，使得锅炉燃烧过程在不同负荷、不同工况、不同扰动的条件下都能保证处于最佳状态，对于提升电厂经济效益意义重大。

2 锅炉燃烧调整存在的问题

当前，锅炉在燃烧过程中存在的问题主要有以下几种：

（1）由于现场条件，燃烧器之间煤粉分配不均。当锅炉燃烧的风速偏差达到20m/s 以上，煤粉浓度偏差则达到 22%。在同一层的各支管，风速偏差也达到了23m/s，浓度偏差达到了18%。煤粉分配不均主要原因是风量分布不均造成的。

（2）风、粉、灰缺少有效的测量手段。飞灰含碳在线测量装置，无法提供实时的测量数据。 在线测量煤粉浓度和流速的装置，由于设备质量本身问题，不能准确标定，得到的测量结果有波动，测量数据异常。二次风量测量装置，随着使用年限的增加，传感器部分磨损严重，测量数值波动异常，维护量增大。

（3）锅炉运行时，随着负荷改变，燃料量、送风量及炉膛压力均受到影响，跟着改变。

综合上述问题，锅炉燃烧过程中无法对锅炉风、粉、灰的参数进行有效测量，运行人员只能凭借多年的工作经验，调整数据，使其最小程度的偏离最佳工况。因此，迫切需要设计锅炉燃烧优化控制系统以改善上述问题。

3 电厂锅炉燃烧优化和运行调整的方法

3.1 锅炉燃料量控制调整

锅炉燃料量控制调整是锅炉燃烧控制系统中最重要的子系统，其主要作用是维持主蒸汽压力稳定，并同时根据机组负荷的变化来调节进入锅炉炉膛的给煤量，燃料量控制系统设计要求锅炉粉仓要保持煤粉储量一定，当汽轮机负荷改变时，一次风机的入口挡板跟着改变，使通过一次送风量的改变满足煤粉使用量，使负荷响应得到有效快速提高。在锅炉燃料量控制系统中，充分结合现代控制理论和智能控制理论的优点，一起来减少主蒸汽压力的变化。由于预测控制和模糊控制都是针对不确定系统进行的有效控制法，所以两种方法的结合将会大大提高控制效果，消除系统纯滞后的影响。

3.2 锅炉燃烧送风量的调整

当锅炉燃烧系统刚开始运转时，当空气量偏多，会引起锅炉内部结焦，达不到规定温度；当空气量不足，会引起不完全燃烧。

针对现有锅炉燃烧现场的二次风量无法反映实际风量的问题，送风量控制系统设计采用烟气含氧量法。以烟气含氧量为校正参数对二次风门的开度进行控制，机组要求含氧量范围为0-10%。当含氧量大于最佳值时，说明此时送风量偏大，此时调节器输出增加，即送风修正系数增大，总风量信号增大，使送风调节器输入偏差为负，关小送风机挡板开度以减少送风量；当含氧量小于最佳值时，控制系统动作，开大送风机挡板开度以增加送风量。

3.3 引风控制系统优化

引风系统的主要任务是保证炉膛负压维持在一定的范围内，而引风机主要作用是为避免送风变化而引起炉膛负压的波动，控制炉膛负压稳定。因为炉膛负压严重制约于锅炉负荷控制，同时引风系统还有一定的滞后时间，所以优化策略是在系统开发中引入送风信号作为前馈信号，并通过计算机的相关的控制模型计算出燃烧时燃料变化比，在给粉的实际控制中，必须保持引风与送风成比例，送风挡板的开度和排粉机挡板开度是比较明显的两个信号标志。其控制的难点在于送粉启/停的过程中，当采取是负荷发生扰动时，给粉环节的适时调整的改变排粉机挡板开度大小，可以通过前馈补偿系数来消除一次风对炉膛负压造成的强干扰。

3.4 燃用劣质烟煤的调整

一是采用合适的一次风率和一次风速。一次风速过高也会推迟着火，引起燃烧不稳定，一次风速过低，又会造成一次风管气粉分层、气粉分布不均、堵管等，如果煤的挥发份较高，还会因着火点距离喷口太近而造成燃烧器烧坏。所以燃烧劣质烟煤时，一次风速过高和过低都是不合适的，一般选取24m/s-28m/s。

二是采用合适的二次风速。燃用劣质烟煤时，二次风的调整对燃烧的影响很大。一般在着火、燃烧工况允许的条件下，最好能保证一、二次风的动量比为1.4-2.0，二次风速控制在40m/s-50m/s的范围内。

三是适当降低三次风量。燃用劣质烟煤时，由于水分和灰分较高，热值较低，使得三次风风量和风速往往比设计值高得多，容易扰乱炉内正常的空气动力场，使火焰延长，造成炉膛上部火焰温度降低、燃烧不稳、受热面结渣、飞灰可燃物增加、炉膛出口烟温及过热汽温升高等诸多问题。降低三次风量的措施主要有：减少制粉系统漏风、提高制粉干燥剂温度、提高三次风再循环风量比例等。

参考文献：

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