电厂锅炉燃烧控制系统优化

郝纪尹

华能临沂发电有限公司

电厂锅炉燃烧控制系统优化

郝纪尹

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近年来我国环境污染特别是雾霾问题日益严重，燃煤锅炉排放污染气体是环境的主要污染源之一，因此如何设计实现高效率低排放的锅炉燃烧优化技术成为自动控制研究的热点之一。锅炉燃烧过程是一个非线性、强耦合的多输入输出过程。所以我们必须要通过非线性寻优技术，找出不同负荷下、不同燃烧状况下的锅炉燃烧最佳的参数设定值，指导锅炉燃烧优化调整，以此实现锅炉燃烧系统的经济运行。基于此，本文将着重分析探讨电厂锅炉燃烧控制系统优化措施，以期能为以后的实际工作起到一定的借鉴作用。

电厂锅炉；燃烧；优化

1 电厂锅炉燃烧控制系统概述

1.1 锅炉燃烧控制系统的组成具有复杂性，其中燃烧控制系统是锅炉控制系统的主要组成部分之一。燃烧控制系统由主蒸汽压力控制系统、燃烧效率控制系统组成。燃烧控制系统主要对主燃料的给煤量、辅助燃料及风量进行控制。另外燃烧控制系统的每个子控制系统通过不同的测量手段、控制手段，保证燃料的安全性和经济性。气压、过剩空气系数以及炉膛负压是燃烧调节系统的被调参数。

1.2 锅炉喷燃器控制系统的主要目的。作为锅炉燃烧器的重要组成部分，喷燃器是锅炉运行控制的关键，对锅炉燃烧的稳定性、锅炉汽包压力有巨大影响，而传统控制和人工监测难以满足现代化生产要求。气压特性调节与燃烧系统具有耦合关系，将直接影响锅炉蒸汽生产流程的优化设计及锅炉喷燃器的运行效果。

1.3 锅炉送风控制系统。锅炉的送风量直接关系到锅炉的经济燃烧状况。送风量过小，不仅会造成锅炉的不充分燃烧，还会使锅炉煤气混烧的效果恶化，增加热损失，影响锅炉的整体热效率；当送风量太大时，锅炉将出现富氧燃烧情况，导致锅炉结焦以及锅炉水冷壁系统的氧化腐蚀加剧，对锅炉的长期运行有极大的影响，降低锅炉的经济效益。

1.4 炉膛负压的自动调节系统。引风机的电机变频器、风机出口挡板开度控制炉膛负压。炉膛负压的大小决定火焰中心的高度以及燃料烟气流的形状，直接影响炉膛的辐射黑度与锅炉的水汽循环。当炉膛负压过小，火焰温度上升，造成烟气流速上升，过热器被烧坏现象发生，影响锅炉过热器的换热效率，增加锅炉排烟热损失；炉膛负压太大，会造成锅炉燃带区域温度上升，烧坏喷燃器，影响锅炉的安全运行。

2 电厂锅炉燃烧控制系统优化措施

2.1 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。

2.2 主干蒸汽母管构件的压力强度调节

在锅炉设备燃烧状态控制系统中，原煤燃烧过程中产生的热值状态。对系统优化控制技术目标的最终实现中状态具备着深刻影响，由于原煤物质本身在质量状态方面存在一定的不稳定性特征，且锅炉炉膛燃烧位置的实际给煤数量本身存在动态变化，使得技术控制人员较难精确确定原煤燃烧过程中实际产生的热值参数水平。在这样的技术背景之下，技术人员只能运用热量参数测量结果作为系统中内部循环结构中的主要技术反馈信号，并以此为基础，计算转化获取炉膛燃烧结构中的实际给煤量水平。

2.3 炉膛结构的负压状态调节

为切实保障炉膛结构内部的负压状态，能够始终保持平稳有序的技术状态，保证火电厂整体性的安全生产状态，技术人员应当基于二次风量参数的反映状态，对炉膛结构的实际负压水平展开控制。在炉膛结构的压力负荷较低、且给煤量较少、燃烧强度较低的技术条件下，应当降低炉膛内部的实际压力负荷水平，并在炉膛集合的压力负荷较高，给煤量较大，燃烧强度较大的技术条件下，适时提高炉膛内部的实际压力负荷水平，并以此保证锅炉设备在实际运行过程中，能够始终保持较高的热效率。

2.4 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。

总而言之，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。

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