电站锅炉燃烧优化控制技术研究

电站锅炉燃烧优化控制技术研究

尹道烈

（哈尔滨电力职业技术学院黑龙江省哈尔滨市150030）

摘要：改革开放以后我国经济得到了快速的发展，电站锅炉作为电力行业的能量转换的主要场所更为关键。为了电力行业快速稳定的进行电力生产，对锅炉燃烧进行研究意义重大。优化锅炉燃烧的控制方式，能够增加电站的经济效益，减少排放。通过这种方式，可以有效的强化现阶段的锅炉稳定性，并增加燃烧效率，也是完善现阶段的自动化的关键步骤。

关键词：电站；锅炉燃烧；优化控制技术

引言：

我国目前正处于经济转型的重要阶段，而电力产业作为我国主要的民生产业，其在经济中占据较为重要的地位。电力企业市场化发展已经到了一定阶段，竞争的激烈性越来越强，并逐渐形成了竞价排名推广、大力扩建分厂的情况。加之家用电器应用越来越多，供电压力不断增大。现阶段煤能源逐步紧张，再加上环保管控力度逐步增大，造成了煤价上涨，发电企业成本也不断增加。为了发电企业能够实现可持续性发展，对电站锅炉燃烧的优化已经迫在眉睫。

一、电站锅炉燃烧优化的重要价值

（一）有助于提高经济效益

经济效益时电站锅炉的重要衡量指标之一，尤其是在现阶段市场化的背景下。增加燃烧效率，提高燃料的利用率，产生更多的经济效益是进行燃烧控制技术优化的主要对象之一。煤炭能源的紧缺使得现阶段火电厂经济压力逐步增大，为了有效的控制投入与产出的关系，对煤炭的使用量进行控制很关键。通过在工艺以及流程上的优化，能够较好的改善现有的燃烧效率，进而使煤炭发挥应有的经济效益。

（二）有助于运行稳定可靠

针对电站锅炉燃烧状况进行优化，还能够在整个系统运行稳定性方面实现较好保障，确保锅炉运行中的汽压、蒸发量以及汽温都能够得到较好控制，并且整体运行较为安全，燃烧相对较为合理，火焰分布较为均匀，不会出现较为明显的结渣现象，对于整个锅炉及其相关管道的损害相对较低，进而也就必然能够在整个电站运行中实现较为理想的运行优化效果，对于以往常见的燃烧器损坏或者是过热器超温问题形成规避，整体机组运行更为高效。

（三）有助于减少对于周围环境的污染

对于电站锅炉燃烧状况的优化控制，其还能够在环境保护方面表现出较强的积极作用，可以较好实现对于以往污染物质的有效降低，符合当前环境保护方面的基本要求。因为在电站锅炉燃烧优化中可以实现对于煤炭资源的充分燃烧，还能够对于煤炭的选择以及筛选予以优化，进而也就必然能够更好提升煤炭资源的利用率，对于以往燃烧不充分形成的不良气体予以规避，最终对周围环境的保护效果更为理想。

二、国内燃烧优化控制技术的研究和应用情况

（一）锅炉烟气含氧量的优化控制技术

要想让电站锅炉燃烧得到更好的优化，就必须对电站锅炉烟气中含氧量进行控制。电站锅炉烟气中的含氧量对电站锅炉的污染排放和锅炉燃烧效率有着非常大的影响，对电站锅炉进行优控制，可以进一步提高电站锅炉的运行效率。电站锅炉中烟气含氧量和锅炉的效率是成比例的，只有对锅炉中延期的含量进行优化控制，才能让锅炉保持在最佳燃烧状态，让锅炉的燃烧效率得到更好的提升。最开始锅炉的营销效率是不能被测量的，但是经过多次的实验发现烟气中的含氧量可以对锅炉的效率进行优化，因此有效让电站锅炉燃烧得到更好的优化，就必须优化烟气中氧气的含量，这是最简单提高电器锅炉燃烧效率的方法，但是电站锅炉实际应用过程中，并没有得到非常广泛的应用，有很大一部分原因是因为早期电站锅炉相关的设备并不是非常的先进，对电站锅炉烟氧气含量无法进行非常好的控制。

（二）闭环均衡燃烧控制系统

国内另一种可以被称为燃烧优化控制的技术为闭环均衡燃烧控制系统（BCCS）。传统的燃烧控制系统的主要任务是保证进入锅炉炉膛的燃料总量与机组所需的燃料量相符，但这并不能确保燃料能平均分配至锅炉的每个燃烧器。燃料分配的非均衡性造成了燃烧的不稳定、炉膛火焰中心的偏移以及水冷壁的结焦等现象。均衡燃烧控制系统能在风粉浓度在线监测系统基础上，通过对每个给粉机转速进行控制，较好地解决上述问题。若锅炉以四角切圆方式进行燃烧，均衡燃烧控制系统能保证流经同层的每个燃烧器的煤粉浓度相等，并能够控制各个工况下总的煤粉量以最优的比例分配给各层燃烧器。

该系统是由以主蒸汽压力为被调节量、总给粉量（燃料）为调节手段的主调节系统和以煤粉浓度为被调节量、给粉机转速为调节手段的若干个副调节系统组成的一个闭环控制系统。

由于该控制系统采用一次风管煤粉浓度作为反馈信号，增加独立的煤粉浓度控制回路，不但可消除煤粉浓度变化增加的扰动，增加主蒸汽压力控制的稳定性，同时可保证每层燃烧器风速、煤粉浓度均衡，达到优化燃烧的目的。

均衡燃烧控制系统已经在多家电厂得到应用，起到了燃烧优化控制的效果，提高了锅炉燃烧的效率和安全性。但由于该系统以燃烧器煤粉浓度测量为基础，而这一测量技术的研究目前进展很慢，只是在热风送粉的锅炉中得到实际应用，并且可靠性也不是很高，严重影响了均衡燃烧控制系统的实际使用效果和广泛推广。

（三）电站锅炉燃烧优化控制软件OCP3

我国燃煤电站机组拥有量是世界上最多的，这意味着我国电热能耗是非常高，为了能够更进一步的对于电站锅炉燃烧进行优化，也是为了积极响应国家节能减的号召，电力企业要不断加强对顶电站锅炉燃烧优化控制软件的研究力度，只有这样，才能降低电力企业的生产成本让电力企业实现可持续的发展。现阶段，我国电站锅炉在发展过程中就存在着很多问题，相比于燃煤电站锅炉而言，我国电力企业使用的煤质并不稳定，这在一定程度上增加了我国电站锅炉燃烧的负荷度，同时也使得很多进口的电站锅炉燃烧，优化控制软件出现了水土不服的现象，因此，我们必须要加大得电站锅炉燃烧优化控制软件的重视程度。

三、国外的燃烧优化控制技术及其应用

（一）Ultramax公司的燃烧优化技术

美国俄亥俄州Ultramax公司开发的Ultramax系统又称为先进过程管理系统，是一个对生产操作进行日常管理的系统，能应用于各种生产过程，在此只介绍其在电厂燃烧优化方面的应用。Ultramax燃烧优化系统是将一系列代表锅炉燃烧工况的参数，比如烟气氧量、排烟温度、烟气排放物等，作为系统的输入数据，当系统取得这些样本数据后，建立锅炉燃烧特性模型，并经过软件分析，给运行人员一个优化燃烧的操作指导，运行人员根据这些操作指导进行手动操作，或将操作指导纳入到自动控制系统中进行优化调整。

（二）Pegasus公司的燃烧优化技术

NeuSIGHT系统：Gunsight系统为美国Pegasus公司应用人工智能神经网络技术设计的燃煤电厂燃烧优化控制系统，其主要功能是以提高锅炉热效率和降低NOx排放为目标的稳态优化。

NeuSIGHT系统利用DCS本身具有的数据库的数据作为数据分析的基础，经过神经网络模型在线分析，迅速得出运行参数的最优值，然后输出到DCS，DCS系统通过控制偏移量，进而实现NeuSIGHT对锅炉燃烧的优化控制。但是，这种燃烧优化控制技术并没有考虑机组运行的动态特性和过程，所以这种优化也只是稳态优化。

四、结束语

在自动控制技术逐步完善的背景下，电站锅炉燃烧需要进行不断的优化，只有这样才能够逐步实现高度智能的自动化。这种自动化不是单纯的控制层面的优化，而是整体燃烧技术与控制系统共同作用，共同构建完善的锅炉燃烧流程。

参考文献：

[1]方浩.电站锅炉燃烧优化控制技术综述[J].城市建设理论研究：电子版，2016（6）.

[3]赵刚.面向电站锅炉燃烧优化控制的规则模型方法研究[D].华北电力大学，2016.