火电厂锅炉燃烧优化技术探讨

刘涛

（国能平罗发电有限公司，宁夏 石嘴山 753400）

火电厂在发电的过程中，承担发电工作的燃煤锅炉主要负责向机组内提供发电站所需要的蒸汽供应，并利用燃料在锅炉炉膛内燃的形式实现能量释放。锅炉发展燃煤对火电厂发电运行具有关键性的影响。开展废热火力发电厂锅炉燃煤的优化实现，能够在提高废热火力发电厂锅炉的工作质量的同时，尽可能减少废热火力发电厂锅炉工作中的环境污染，提高废热火力发电厂锅炉的燃煤质量，促进废热火力发电厂企业的发展壮大。

1 火电厂锅炉燃烧优化

因为锅炉运行的燃煤效果会影响锅炉运行设备和工厂运营效率，所以燃煤的改善调整主要任务就是满足外界负荷要求，以达到蒸汽品质要求，并保障锅炉运转经济性和安全。针对于一般的固态排渣式煤粉锅炉，燃煤调整改变主要涉及如下：（1）提高汽温、汽压、蒸汽能力的稳定性，整个压煤系统完全燃烧，火焰分配平衡，以防止损伤过热器以及燃烧器。（2）保证发电机组正常运转热量，降低燃煤废气排放量。同时，为提高燃煤过程的经济效益，通过进一步优化风煤匹配、送吸风联合、二次风机联合，以提高锅炉运行的稳定性。

2 火电厂锅炉燃烧调整与优化的重要性

2.1 确保火电厂锅炉燃煤负担最优

对废热火力发电厂锅炉的进行调控和优化，配置锅炉燃油，并针对废热火力发电厂锅炉的特点选择合理的参数和功率，以便合理调整废热火力发电厂锅炉燃煤的调控方法，促使高压锅炉燃料的燃烧速度提高，从而产生相对平衡的能量，进而实现废热火力发电厂锅炉的负荷最优化。

2.2 实现锅炉高效稳定运行

采用优化调节火电厂高压锅炉燃烧，能够全面协调锅炉发电机组的功能，达到发电机组功效最大化，进而实现锅炉的高效率平稳运转。

3 锅炉燃烧优化技术现状分析

当前，新一代科学技术的发展为大型火电厂锅炉燃烧优化提供了支持。废热火力发电厂中运用科学技术不但优化了锅炉发展燃烧技术，还在一定程度上提升废热火力发电厂运营的智能化管理水平。例如，废热火力发电厂锅炉燃烧中各种监测装置和技术的使用，可对废热火力发电厂中的所有装置工作状况实施监测；废热火力发电厂中DCS 控制系统和数据库的使用，可在调度设备时提供数据信息的参考，使废热火力发电厂运营部门便于管理。总而言之，上述最新技术的使用，不仅大大提高了火电厂的生产效率，也在一定程度上减少了有害气体的排放量，不过，毕竟提高的效率是很有限的，所以当前的技术水平还面临着一定的问题。基于此，为了完全实现锅炉燃烧优化的效果，就必须把整个锅炉工作的状态调节到最优化。当今，火电厂锅炉所用到的改善设计手段只能是改善了部分特性，尽管从一定意义上克服了燃烧困难，但由于考虑因素不够充分，问题仍然是暂时的解决。另外，锅炉燃煤的优化过程，有的只是在特殊的条件下才可以提高效率，而废热火力发电厂则受设备、燃煤效率等诸多条件的制约，使其不可能获得最佳的状态。综上所述，在火电厂高温锅炉的设计工作中，燃烧优化方法的应用虽然在一定程度上提升了工作效率，也减少了对空气污染的直接排放，但是，为了进一步提升效率，进一步减少对环境的危害，还必须针对当前面临的技术难题做出进一步的完善。

4 火电厂锅炉燃烧优化技术

4.1 采用现代控制技术

现代科技的进展，为锅炉的改善提供了信息技术、网络数据、技术支撑，极大地提高了废热火力发电厂锅炉的自动化、智能化、网络化和信息化程度，利用现代信息技术能够大幅度提升废热火力发电厂锅炉的情况。利用新型的监测装置，可及时地对与锅炉燃烧有关装置的运行状态、工作参数、环境状态等实施监测，为技术人员进一步改善锅炉燃烧情况奠定了基础；利用现代计算机技术以及DCS 管理系统，能够把废热火力发电厂锅炉的参数设置、检修情况和工作状况等有关数据汇集在一起，从而大大提高了废热火力发电厂锅炉运行的工作效率和服务质量；新型的风力发电系统控制技术为设备工作的稳定性、安全和运转的高效率提供技术保证，通过完善的控制系统、管理决策以减少火电厂高温锅炉排放废气的总量，改善高温锅炉燃煤的质量。

4.2 炉膛压力

对锅炉的煤仓水压的实际控制，是保证整个安全工作的基础所在。当前，有不少废热火力发电厂的锅炉控制煤仓水压是要对送风流量加以控制，并通过送风流量的输入降低煤仓的内干扰，减少动荡状况的发生。但是，这样的控制方法相对片面，不适应现代大中型火电厂的发展需要。所以应运用模糊控制的方法，对模糊控制方法的充分利用，掌握和统计引风流量的真实情况，得到的相应的控制流量相关数据。通过经验可以得知，如果仅仅通过模糊控制方法监管炉膛压力，可以让该控制系统生成更大的超调量，并且可以延长控制系统平稳工作的时间，可是二者的有机组合，才能对系统安全性和超调率做出显著提升。

4.3 依据先进燃烧理论进行锅炉建模

废热火势发电机锅炉燃煤优化措施的制定，通常需要通过运用锅炉燃烧模型进行锅炉模拟，并利用此模型进行锅炉燃烧设计的方法，进行废热火势发电机锅炉的燃煤优化方案，以进一步提高煤气的焚烧效率，并使锅炉燃煤所释放的大气污染物量减至或最小化。该技术的应用，必须设计员在大量的离线研究和模拟基础上展开，使模拟技术和锅炉燃烧技术充分融合，为废热火力发电厂锅炉燃煤设计提供技术数据。此外，研发技术人员应确保参数设计和电站实际工况相符合，并提出较好的技术对策。

4.4 基于检测技术的燃烧优化技术

在火电厂高压锅炉燃烧过程中，影响燃烧效果的各种因素较多，所以要想对锅炉燃煤做出优化调节，就必须对影响锅炉燃煤的各种因素进行数据分析，从而采取相应措施加以调整。检测技术手段是掌握锅炉燃煤参数的主要技术手段，可在燃烧锅炉适当部位配备监测设备来获得相应的技术参数。比较常见的监测技术主要有火灾监测技术、烟尘含氧量、飞灰含碳量、污染物在线检测系统等，当得到每项技术参数后，经过对数值的技术分析，可以确定影响锅炉燃煤的各种因素及其危害的程度，从而采取合理的措施加以调整，以改善锅炉燃煤。由于监测技术只是为调整燃煤提供有关技术参数，故而可以成为锅炉燃烧调整的辅助手段。但在实际操作过程中，要得到比较准确的数值，所用的测量设备要具备较大的精确度、可靠性和实时性，设备的选点要合理，可以客观全面地反映测量参数的实际状况。基于上述实际要求的约束，会影响这项技术在实际中的应用。

4.5 闭环与智能化发展

在技术发展成熟的进程中，火电厂已经应用于锅炉中燃烧的控制，许多专家都在研究对燃烧优化的闭环控制。经过研究的实际情况表明，利用分步式控制系统管理上的优点、程序配置灵活多样等，即可形成一个更加完善的控制系统。其硬件成本较低，系统检修和保养的工作量少,且具有较高可靠性和稳定性,现已成为燃烧控制器的设计重点。但因为锅炉中发展的过程具有动态复杂特性，导致燃烧控制器的设计过程复杂，因此需要应用更加科学的技术方法，以提高燃烧系统的运行效益。就锅炉尾部的过程而言，需要根据不同分级实施控制，以局部优化和智能协同为原则，适当选用成熟、先进的控制手段，以保证控制系统的整体性和自动化程度。

4.6 基于人工智能的燃烧优化系统技术

在当前计算机高速发展的时代背景下，人工智能技术在火电厂锅炉设备燃烧优化工作过程中起到了关键的作用。人工智能技术主要特点是利用计算机科学技术来模仿人的思维过程和行为模型，从而获得了较强的机器学习能力、逻辑推理能力、策划才能等。现阶段，利用人工智能技术在火电厂锅炉设备燃烧烟气优化工作中的运用，重点解答了以下3 个方面的实际提问：（1）可以自动判别高压锅炉的燃烧煤质。由于废热火力发电厂锅炉燃料的特性是多种多样，而不同的煤质所表现的燃烧特点又是不同的，从而也会影响燃烧效果。人工智能技术可以对煤质特征进行自动识别，进而针对煤质特征实施适当的优化管理；（2）对于燃煤锅炉运行特征的非线性动态模型。锅炉燃烧问题是一种非线性的动力学问题，为了可以对燃烧过程中所生成的氮氧化物和燃煤质量加以有效管理，还可以利用计算机技术对锅炉的特性进行非线性动力学模拟，以此实现对系统的有效管理与优化；（3）采用多目标设计的锅炉进行过程管理。将计算机信息技术运用到废热火力发电厂锅炉的优化领域，就能够利用基于神经网络和专家系统的科学方法，对废热火力发电厂锅炉的燃烧过程，实现优化管理。人工智能技术还可以通过锅炉气压的改变来保证蒸汽压的稳定性，从而合理调节锅炉燃煤总量和蒸汽能量的配比。

5 结语

根据上文的整体介绍，对火电厂锅炉燃煤进行优化，将能够有效提高燃煤效果，降低使用，从而减少有害废气排放量，同时降低对周围环境的污染程度，避免燃油结渣，从而有效改善锅炉温度燃烧环保的性能，达到火电厂综合经济效益最优化。所以，火电厂就必须针对企业的实际发展情况，选用合适的锅炉燃烧运营优化技术、基于设计改进的锅炉燃烧优化技术，以及基于大数据指标监测的锅炉燃烧优化技术，从全方位进行锅炉燃烧运营优化管理工作。