锅炉燃烧优化指导系统在火电厂的应用

内蒙古霍煤鸿骏铝电有限责任公司电力分公司 潘志刚 张 铎 张玉江 张 勇 刘俊仁 张鹏林

可持续发展是我国长期执行的战略，其中对于环境保护方面的要求较高，因此在当前的运行过程中，火电厂需要不断优化自身的运行方式，丰富当前的燃烧优化手段，保证燃烧能够充分，减少排放造成的污染[1]。

随着技术的进步，围绕着锅炉燃烧的提质增效和减少环境污染的总体目标，锅炉燃烧优化指导系统的内容逐步丰富，通过一系列的优化手段，能够有效提升当前的燃烧效率、降低火电厂的污染物排放量，促进火电厂水平的提升；此外，该类系统可扩展性强，可以根据最前沿的研究内容不断优化迭代，因此锅炉燃烧优化指导系统在火电厂之中得到了大量的应用[2]。

随着我国经济的不断发展，火力发电厂作为我国重要的电能生产设施，在我国的发展之中有着重要的地位，因此优化当前的火电厂系统成为了实现我国能源发展的关键所在。火电厂锅炉燃烧不充分会造成煤炭能源的大量浪费，并使得NOx等污染物排放增加，严重影响环境，因此必须加强燃烧优化指导系统的应用，以保证当前的锅炉能够充分燃烧，实现能源的有效利用，推动我国经济可持续发展。

本文主要以某实际火电厂为例对锅炉燃烧优化指导系统在火电厂的应用进行分析，希望能够为相关的从业人员提供一定的参考。

1 火电厂锅炉燃烧优化指导系统实施的概述

本次的案例主要是北方某公司生产的330MW亚临界单炉膛自然循环平衡通风气包炉，燃烧的方式主要为前后墙的对冲燃烧，设备主要采用的是分散控制系统，这种系统的好处是能够执行相对复杂的功能，从而在锅炉燃烧的工程中可以优先进行调整，在系统优化实施之后，可以优先对当前的机组性能进行提升，同时增强了经济性、减少了成本方面的投入，并且在执行的过程中，有较为完善的步骤保证了系统能够充分发挥其本身的效果，实现当前对于燃烧方面的保证[3]。

但是在实际的改造之中，需要注重一些问题，做好这部分的调整，才可以保证系统有效地实施。最后就是运行流程的问题，在改造的过程中，流程是非常关键的内容，只有严密的计划才可以保证最终的实施结果符合预期，因此在本次的改造过程中，将整个流程细化为以下八个环节：

项目启动工作。火电厂本身关系重大，因此在项目的启动过程中，需要进行多方面的协调，才可以保证项目的运行；实施调研。充分了解当前的情况，进行调研工作，保证后续的实施顺利进行；进行功能的设备方案设计。在其中主要包括组态方案、通讯方案以及控制方案；进行参数的设置。了解当前的参数，并且符合参数的情况下执行当前的工作。

进行建模的工作。了解了建模之后，才可以有效地开展相关的工作，保证当前工作能够稳定地运行；进行开闭环的测试。防止存在问题，影响火电厂的发展；专家的验收工作。保证当前的运行能够稳定的进行；状态的维护。保证改良之后的状态能够稳定的运转，从而实现火电厂的有效运行。

1.1 优化系统项目实施第一阶段

在系统改造的过程中，首先需要做的就是对当前的情况进行充分的调查，只有掌握好当前的情况之后，才可以有效对燃烧的项目进行研究，从而保证系统的正常运行。燃烧优化项目考察主要包括对锅炉DCS 控制系统、锅炉仪表和检测设备的考察，以及锅炉日常运行中运行和热控人员的实际情况[4]。锅炉燃烧优化系统是基于锅炉DCS 控制系统的控制，属于先进工艺范畴。因此，锅炉DCS 控制逻辑本身的运行规律也是研究内容之一。

燃烧优化控制系统通过不断检测从DCS 采集的实际参数来控制锅炉燃烧系统的一些重要参数。因此输入到优化系统中的参数应该是稳定的，并能反映一定时期内的趋势。有必要调查优化系统中涉及的锅炉仪表和检测设备的状态，如果重要设备参数的数据偏差或波动过大，需要提前在工厂进行维修和日常维护。通过以上研究工作，一般需要对项目实施过程中电厂的准备工作做出详细的报告，反映上述研究内容，并对电厂锅炉设备的改造和维护提出要求。在此基础上，提出了该机组锅炉燃烧优化系统的软件选择和初步方案。

1.2 优化燃烧项目实施的第二阶段

首先是硬件和软件的控制，在运行的过程中，需要进行充分的调试，才可以保证接口方案能够符合当前的系统。因此在实际的改造过程中，通过第一阶段的研究和最终的文件，可以与用户讨论最合理的优化系统服务器配置、接口转换方案和DCS 配置方案，优化系统服务器配置。一般可以根据软件需求，考虑硬件升级需求，合理配置。优化系统一般有两种接口方案。对于支持OPC 接口的系统，优化系统可以采用基于OPC 协议的通讯方式；另一种方式是特殊接口或硬连线通信，以上两种方法各有优缺点。项目中应根据客户现有的网络通信方式，选择安全、可靠、性价比高的通信方案。

例如，某电厂优化系统读取数据采用OPC 通信方式，优化系统写入DCS 的优化值采用有线通信方式。该方案不仅满足电厂网络的安全要求，而且将优化系统的通信成本控制在一定范围内。DCS的配置应基于用户现有的DCS 控制方案，为用户定制安全、简洁、方便的配置模式和画面。通过这样的改造之后，可以有效对硬件以及软件的情况进行布置，从而完成安装工作，在安装的过程中，由于火电厂本身的锅炉情况较为特殊，因此在安装的时候，需要注意安全问题，只有保证了安全的情况下，才可以实现当前的工作，推动机组的有效发展。

其次就是对火电厂的参数进行有效的测试，测试是为了保证运行过程中不会出现问题，让系统能够顺利地完成当前的安装流程，因此在实际的执行过程中，可以采用预先测试数据的方式，在实施之中，精心设计的电厂试验计划可以高效廉价地收集必要的数据，选取历史数据进行优化系统建模，根据电厂试验结果确定优化系统方案并建立神经网络模型。在测试过程中，用户工程师参与测试，有助于避免不安全的锅炉运行条件，并使他们了解锅炉如何控制设置以及不同控制设置的成本。

最后则是建模的相关工作，建模能够将当前系统的运行直接反馈到模型之中，从而在优化的过程中，先对模型的情况作出充分的分析，保证当前的优化能够有效地实施。因此在实际执行的过程中，经过参数测试，系统收集了一个非常有价值的数据库。优化系统通过对这些数据进行分析和处理，获得如何设置锅炉控制的信息，从而获得预期的结果。目前许多优化系统使用神经网络来处理和学习数据，最后通过基于目标和运行约束的优化算法，利用优化程序和神经网络模型计算出最优方案。

1.3 优化系统项目实施的第三阶段

首先是进行开环测试工作，这项工作是为了保证运行的稳定而执行的一种操作手段。经过前期调研和测试，通过对历史数据的分析，建立了基于用户锅炉的燃烧优化模型，并将模型安装在优化系统服务器上。开环测试相当于在线顾问，优化系统始终在线给出当前运行条件下的最佳设定值，用户工程师可以根据优化系统给出的设定值对锅炉进行调整，以改善锅炉运行状况。

其次是闭环在线的控制，在正常运行条件下，锅炉大部分时间可以满足无排放和煤耗目标，但在某些阶段无排放和煤耗会偏离目标值。这些偏差可能是由煤质波动、炉膛清洁度变化和设备状态变化引起的。通过优化系统的在线数据分析和优化算法的计算，调整DCS 的锅炉运行控制参数，保持煤耗和无排放目标水平。

最后一个阶段就是维稳阶段，在这个阶段中需要保证当前的运行平稳，并且优化控制能够长期有效，因此在本阶段之中，需要相关的人员做好报告，积极和相关的专家进行沟通协作，保证当前的运行工作能够稳定的进行，后续要定期收集整理报告，根据反应的问题进行维护，实现了火电厂优化系统的长期运行。

2 实施阶段之中需要注意的问题

2.1 安全方面的问题

在系统优化方面，安全一直是最上层的控制，保证安全的前提下才可以进行后续的操作，因此在实际的项目优化过程中，首先需要保证的就是安全方面的问题，包括通信的安全以及系统的安全，最好能够配备相关的安全巡检工作，一旦出现了安全方面的问题，可以有效对事态进行控制，保证当前的工作能够安全进行，实现对安全的有效管理，让整个系统能够顺利地进行。

除此之外，相关的工作人员也需要在工作的过程中，严格按照预定的相关执行标准进行工作，保证当前的工作之中不会出现任何的意外情况，只有这样才可以实现工作的有效发展，保证火电厂的改造有效进行。

2.2 实施项目的人员配置

项目本身的实施需要人员进行检验，因此在当前的配置过程中，需要保证人员数量满足使用的需求，同时在每个项目实施过程中，专业人员的数量保证在合理的范围内，其中包括热动工程师，通讯工程师以及热控工程师等，只有完善的人员配置，才可以保证当前的运行工作能够有效地进行。

2.3 效果检验

为了保证项目的有效运行，最终进行项目的效果检验是十分关键的，在实际的执行过程中，主要的检查重点是以下的几个方面：锅炉的燃烧、转化率和减低氮氧化物的排放目标等，只有严格制定相关的标准，才可以保证最终的改造效果，实现当前的改造目的。

2.4 状态维持

状态维持主要是包括培训以及技术支持两个方面。首先是培训方面，为了保证技术能够长期的进行使用，因此需要做好相关培训工作，主要是在运行的过程中，针对当前的技术进行培训，让工作人员能够尽快熟悉燃烧优化系统，了解系统的主要功能，保证工作人员能够充分、高效的使用新的技术系统，完成预期的效果。在实际执行的过程中，需要做好技术方面的培训，最好是能够进行结合实际的实习工作，随后采用老带新的方式，最快速度让整个火电厂能够适应新的技术章程，保证不会出现意外的现象。

其次就是技术支持方面，在改造完成之后，火电厂也应该和改造的单位取得长期的联系，主要对是其中的一些问题和改造中出现的不足等情况进行实时的反馈，通过及时调整让整体系统能够更好地符合使用的需求，从而保证当前的项目可持续发展。

上述优化系统实施的三个阶段是此类项目实施的重要环节。为了提高项目实施的成功率，在电厂实施锅炉燃烧优化，需要有成功案例可供借鉴。同时必须有经验丰富的锅炉操作人员或锅炉燃烧工程师参加；实施人员可以与电厂的操作人员进行良好的沟通。有经验的操作人员或锅炉燃烧工程师可以根据具体的锅炉工况推荐可行的优化方案。

目前，我国火电机组供电煤耗仍处于较高水平，氮氧化物排放总量持续上升。为实现“粗放型经营”向“集约化经营”的转变，将电厂运行水平提高到更高水平，适应国家可持续发展战略，电厂必须采用先进技术，努力降低污染和供电煤耗。

3 结语

当前的电厂改造主要是针对锅炉燃烧优化的指导系统进行的，但是随着我国对于环境方面的要求不断增长，在未来的发展之中这样的方式依旧存在其不足的部分，所以在未来的发展过程中需要积极改善各方面的不足，最好是能够从调研、设计、实施、维护各个方面入手，实现整个锅炉燃烧系统的全流程优化；同时要充分关注当下的先进技术和相关研究热点，探索锅炉燃烧优化系统的进一步发展方向。