电厂锅炉燃烧优化控制的设计方式分析

胡超

【摘  要】針对电厂锅炉系统优化控制目标，在简单介绍优化控制系统基本结构的基础上，对基于RBF网络的优化控制系统设计进行深入分析，并提出锅炉燃烧及其控制过程对RBF网络的具体应用，最后通过实践，得出这一优化控制系统合理可行，可大幅提高锅炉燃烧运行效率，减少污染物实际排放的结论，为该系统广泛应用和推广提供可靠参考依据。

【关键词】电厂;锅炉;燃烧;优化控制;设计方式

引言

电厂是一套极其复杂的系统，机组负荷会由于诸多因素的干扰而发生变化，只利用人工难以保证机组始终处于最佳状态，这方面问题最典型的即为锅炉系统的燃烧控制。在电厂中，燃料费用在总发电成本中占据很大比例，而烟气又是电厂生产过程中的主要污染，怎样连续且熟练地对风量进行调整，使风箱和炉膛压差等变量均处在最佳状态，这无论是对人员自身技术水平，还是工作量，都提出了极高的要求。对于锅炉运行效率，它属于复杂曲线，有许多影响和干扰因素，并且此类因素都伴随时间的变化而变化，单纯依赖运行人员无法确定曲面最高点。在DCS系统中，存在数千点数据，其中一部分用于系统控制，另一部分提供给运行人员进行机组实际运行状态的动态监视，其作用并未得到最大限度的发挥。PC微机是现阶段应用十分广泛的控制设备，若将其替换上位机，使优化控制方面的软件运行于PC微机，同时辅以集成平台的研制和开发，这对优化控制而言是具有重要作用和现实意义的。

1 锅炉控制对RBF网络的应用

这一应用的总体思想为：以锅炉燃烧运行效率及节省的燃料费用为依据，减少污染物的实际排放，以环保和创造更多经济效益为根本目标而采用的一系列函数。将可对过程特性进行描述的模型、质量指标及设备负荷视作优化约束，充分利用锅炉参数，并借助新型控制分析软件，对数据进行优化分析和处理，进而为工作人员提供正确的操作指令，同时将其作为控制回路运行设定值，以此实现最终的优化目标。核心控制为模型的主要控制算法，采取滚动化的优化控制，在线反复实施优化分析和计算，并予以滚动实施，确保畸变和干扰都得到有效弥补，提高动态控制能力。网络具备很强的逼近性能，可对多数非线性问题予以描述。网络输出和权值间存在线性关系，利用适宜的算法对参数进行辨识，加快收敛速度，克服进入局部极小点等实际问题。采用离线辨识的方法，能找出中心向量，在这一情况下，借助最小二乘算法能对网络权值进行在线训练，进而解决模型自校正方面的问题。该网络采用的是“输入层+隐含层+输出层”基本结构，其中，输入层包括所有对锅炉运行效率有影响的因素，如氧气工作点、一次风和二次风;输出量为可对锅炉燃烧效率进行综合评价的所有指标，如送风量和排烟温度等。在线控制单元于控制模块接口部位，设置了冗余备份。如果控制系统出现故障，或崩溃无法正常运行，则可由应急系统来对控制过程进行接管。这样能有效提高可靠性，满足所有用户对系统控制提出的要求。在线优化控制见下图。

2 发电机锅炉燃烧的调节策略

（1）通过对锅炉内部的燃烧器和燃烧技术的优化，实现锅炉燃烧的调节。我国的电网铺设面一般较大，在锅炉运行中，阻燃机的稳定性是非常关键的，将锅炉的原理进行完全燃烧的煤种的设定，对于煤炭的质量进行挑选，在实际应用中要按照符合我国电厂运行需求的标准进行燃料的选择，对于难以燃烧的问题，应予解决，处在大力发展清洁动力的前提下，进行烟气净化技术以及低污染燃烧技术的研发。通过技术的演进和改善，有效解决环境污染的问题。

（2）改进锅炉燃烧技术，这就需要对锅炉燃烧参数进行检测技术的改进。对于发电厂锅炉燃烧检测技术的改进，首先要对技术中存在的测量精度步骤和品质的问题进行分析。在软测量技术提升的前提下，在实际的工作中实时监控燃烧锅炉中的燃烧情况。如果燃烧不充分，应及时进行警报，由工作人员及时地将问题进行解决。在建模测量的过程中，采用人工网络智能方式，运用其工艺机理，建立对象数学模型，典型的技术就是bp神经网络建模，这种技术方式，可以有效地控制电力锅炉在燃烧过程中的环节运行。

（3）对于发电厂燃烧的处理方式应该采用粉末状的煤炭，还是在燃烧的过程中，对于供热源进行烟气生成的解决，这是发电厂锅炉燃烧处理方式的一种选择。在发电厂中使用的锅炉炉膛以及锅炉的制粉设备中，对于锅炉供风设备的重要组成部分要进行分析。通过对制粉设备的应用，将粉煤锅炉的炉膛里面进行二次通风的设定，加工成粉末状，在粉煤灰炉中进行锅炉的燃烧部分的操作，经过第一次封的操作，卷入到煤粉锅炉的炉膛中，然后再进行二次的锅炉内部的清理。在锅炉送风量上考虑到预热器受热面容易在热面传热量增加的情况下增加风量。因此在两方面综合研究的基础上，对排液引起体积增大引起的送风机耗电量增大的问题进行了解决。经过改善之后，锅炉的风量辐射和对流换热等相应发生的减少，对受热密出现玷污的情况。采用清洁系统对炉膛辐射换热量进行了清理，传染链减少的情况得到了改善。经过改善之后，对流受热面传热量增多，隔断岩温升高。因此风机的耗电率也相应地降低。

在给水温度的改进上，为了保持锅炉蒸发量不变的情况下，燃料能够增加。在对机组的负荷进行了控制，降低给水温度，同时降低锅炉排烟温度。这样做的结果是增加了锅炉蒸发受热面热量，使得锅炉各部分烟气温度回升，提高了汽轮机循环热效率。对于煤粉细度的问题进行了改进，当煤粉过细时，火焰中心容易下降，此时容易对气温调整产生影响，增加制粉系统的电耗，因此将染粉煤粉燃尽，时间缩短，火箭中心下移，适当降低锅炉排烟温度这样做的结果是保证煤粉吸入的同时，降低了机组负荷。

最终粉末状的煤炭被运送到粉煤锅炉的锅炉燃烧器在做锅炉燃烧器的作用下，粉末状的煤炭材料经过混合，通过二次吹风的措施，形成了高效的空气动力场，这个空气动力场可以保证煤炭能够进行充分的燃烧。

结束语

这一系统目前已正式用于电厂生产。系统正式运行以后，有效减少和避免了人为因素造成的影响，在提高燃烧运行效率的同时，减少了燃料消耗，并降低了污染物的实际排放，对环保十分有利。该系统具有良好的稳定性，且安全可靠，能为生产过程及其控制实现网络化、自动化奠定良好基础，能大幅提高劳动效率，降低全体人员实际劳动强度，避免发生安全和质量事故，保证安全生产率。可见，这一系统具有良好的推广和应用价值，在电厂锅炉技术改进和升级中发挥了重要作用。

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（作者单位：大唐国际张家口发电厂）