張紀(jì)春

【摘 ?要】在鍋爐的運行中，時常發(fā)生鍋爐偏離最佳工況的現(xiàn)象，所以須根據(jù)實際情況討論鍋爐燃燒系統(tǒng)的優(yōu)化控制運行問題。電廠鍋爐運行時要保證滿足外界負(fù)荷對鍋爐蒸發(fā)量和蒸汽參數(shù)的要求，同時保護鍋爐本體及附屬設(shè)備不受損壞。因此，加強電廠鍋爐設(shè)備運行與維護管理，不斷對鍋爐的燃燒進行優(yōu)化，有利于提高電廠的生產(chǎn)效率，降低電廠的生產(chǎn)成本，從而提高電廠的經(jīng)濟效益。本文主要通過討論燃燒優(yōu)化的目的和意義，從而指出其存在的問題，并提出鍋爐燃料量控制調(diào)整，鍋爐燃燒送風(fēng)量的調(diào)整，引風(fēng)控制系統(tǒng)優(yōu)化，以及燃用劣質(zhì)煙煤的調(diào)整等優(yōu)化和運行調(diào)整的方法。

【關(guān)鍵詞】電廠鍋爐;燃燒優(yōu)化;運行調(diào)整

當(dāng)前我國經(jīng)濟開始向集約型方向發(fā)展，這也對電廠鍋爐燃燒的安全性、經(jīng)濟性和環(huán)保性提出了更高的要求。鍋爐燃燒過程中，燃料在爐膛中燃燒會釋放大量的熱能，這些熱能經(jīng)過金屬壁面?zhèn)鳠崾瑰仩t中的水轉(zhuǎn)化為過熱蒸汽，這些蒸汽被送入到汽輪機中，從而驅(qū)動汽輪機進行發(fā)電。通過對鍋爐燃燒運行進行優(yōu)化，可以有效的提高鍋爐燃燒的效率，降低鍋爐燃燒過程中所帶來的污染，實現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)。

1 燃燒優(yōu)化的目的和意義

煤粉燃燒在我國大型電廠鍋爐上的應(yīng)用十分廣泛。燃燒優(yōu)化實際上就是在滿足安全運行和外界負(fù)荷要求的前提，提高燃燒效率、減少鍋爐熱損失，同時減少污染物的排放。鍋爐通過燃燒和傳熱將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為蒸汽的熱能。鍋爐效率是其能量轉(zhuǎn)換的重要經(jīng)濟性指標(biāo)，一般來說，對于大型火力發(fā)電機組，鍋爐效率每提高1%，整套機組的效率可以提高0.3-0.4%，供電煤耗可以降低0.7-1%。而鍋爐效率又與爐內(nèi)的燃燒工況密切相關(guān)，組織好爐內(nèi)的燃燒，可以有效地提高鍋爐效率，實現(xiàn)機組的高效運行。

鍋爐燃燒優(yōu)化控制系統(tǒng)的最終目的是在保持鍋爐自身設(shè)備運行參數(shù)的情況下，使鍋爐燃燒處于最佳運行工況，降低熱量損失，提高熱能效率，并通過運行人員在線實時的調(diào)整各項參數(shù)，來降低含碳量和再熱器超溫問題。因此建立適應(yīng)現(xiàn)代化的電站鍋爐燃燒優(yōu)化控制系統(tǒng)，使得鍋爐燃燒過程在不同負(fù)荷、不同工況、不同擾動的條件下都能保證處于最佳狀態(tài)，對于提升電廠經(jīng)濟效益意義重大。

2 鍋爐燃燒調(diào)整存在的問題

當(dāng)前，鍋爐在燃燒過程中存在的問題主要有以下幾種：

（1）由于現(xiàn)場條件，燃燒器之間煤粉分配不均。當(dāng)鍋爐燃燒的風(fēng)速偏差達到20m/s 以上，煤粉濃度偏差則達到22%。在同一層的各支管，風(fēng)速偏差也達到了23m/s，濃度偏差達到了18%。煤粉分配不均主要原因是風(fēng)量分布不均造成的。

（2）風(fēng)、粉、灰缺少有效的測量手段。飛灰含碳在線測量裝置，無法提供實時的測量數(shù)據(jù)。在線測量煤粉濃度和流速的裝置，由于設(shè)備質(zhì)量本身問題，不能準(zhǔn)確標(biāo)定，得到的測量結(jié)果有波動，測量數(shù)據(jù)異常。二次風(fēng)量測量裝置，隨著使用年限的增加，傳感器部分磨損嚴(yán)重，測量數(shù)值波動異常，維護量增大。

（3）鍋爐運行時，隨著負(fù)荷改變，燃料量、送風(fēng)量及爐膛壓力均受到影響，跟著改變。

綜合上述問題，鍋爐燃燒過程中無法對鍋爐風(fēng)、粉、灰的參數(shù)進行有效測量，運行人員只能憑借多年的工作經(jīng)驗，調(diào)整數(shù)據(jù)，使其最小程度的偏離最佳工況。因此，迫切需要設(shè)計鍋爐燃燒優(yōu)化控制系統(tǒng)以改善上述問題。

3 電廠鍋爐燃燒優(yōu)化和運行調(diào)整的方法

3.1 鍋爐燃料量控制調(diào)整

鍋爐燃料量控制調(diào)整是鍋爐燃燒控制系統(tǒng)中最重要的子系統(tǒng)，其主要作用是維持主蒸汽壓力穩(wěn)定，并同時根據(jù)機組負(fù)荷的變化來調(diào)節(jié)進入鍋爐爐膛的給煤量，燃料量控制系統(tǒng)設(shè)計要求鍋爐粉倉要保持煤粉儲量一定，當(dāng)汽輪機負(fù)荷改變時，一次風(fēng)機的入口擋板跟著改變，使通過一次送風(fēng)量的改變滿足煤粉使用量，使負(fù)荷響應(yīng)得到有效快速提高。在鍋爐燃料量控制系統(tǒng)中，充分結(jié)合現(xiàn)代控制理論和智能控制理論的優(yōu)點，一起來減少主蒸汽壓力的變化。由于預(yù)測控制和模糊控制都是針對不確定系統(tǒng)進行的有效控制法，所以兩種方法的結(jié)合將會大大提高控制效果，消除系統(tǒng)純滯后的影響。

3.2 鍋爐燃燒送風(fēng)量的調(diào)整

當(dāng)鍋爐燃燒系統(tǒng)剛開始運轉(zhuǎn)時，當(dāng)空氣量偏多，會引起鍋爐內(nèi)部結(jié)焦，達不到規(guī)定溫度;當(dāng)空氣量不足，會引起不完全燃燒。

針對現(xiàn)有鍋爐燃燒現(xiàn)場的二次風(fēng)量無法反映實際風(fēng)量的問題，送風(fēng)量控制系統(tǒng)設(shè)計采用煙氣含氧量法。以煙氣含氧量為校正參數(shù)對二次風(fēng)門的開度進行控制，機組要求含氧量范圍為0-10%。當(dāng)含氧量大于最佳值時，說明此時送風(fēng)量偏大，此時調(diào)節(jié)器輸出增加，即送風(fēng)修正系數(shù)增大，總風(fēng)量信號增大，使送風(fēng)調(diào)節(jié)器輸入偏差為負(fù)，關(guān)小送風(fēng)機擋板開度以減少送風(fēng)量;當(dāng)含氧量小于最佳值時，控制系統(tǒng)動作，開大送風(fēng)機擋板開度以增加送風(fēng)量。

3.3 引風(fēng)控制系統(tǒng)優(yōu)化

引風(fēng)系統(tǒng)的主要任務(wù)是保證爐膛負(fù)壓維持在一定的范圍內(nèi)，而引風(fēng)機主要作用是為避免送風(fēng)變化而引起爐膛負(fù)壓的波動，控制爐膛負(fù)壓穩(wěn)定。因為爐膛負(fù)壓嚴(yán)重制約于鍋爐負(fù)荷控制，同時引風(fēng)系統(tǒng)還有一定的滯后時間，所以優(yōu)化策略是在系統(tǒng)開發(fā)中引入送風(fēng)信號作為前饋信號，并通過計算機的相關(guān)的控制模型計算出燃燒時燃料變化比，在給粉的實際控制中，必須保持引風(fēng)與送風(fēng)成比例，送風(fēng)擋板的開度和排粉機擋板開度是比較明顯的兩個信號標(biāo)志。其控制的難點在于送粉啟/停的過程中，當(dāng)采取是負(fù)荷發(fā)生擾動時，給粉環(huán)節(jié)的適時調(diào)整的改變排粉機擋板開度大小，可以通過前饋補償系數(shù)來消除一次風(fēng)對爐膛負(fù)壓造成的強干擾。

3.4 燃用劣質(zhì)煙煤的調(diào)整

一是采用合適的一次風(fēng)率和一次風(fēng)速。一次風(fēng)速過高也會推遲著火，引起燃燒不穩(wěn)定，一次風(fēng)速過低，又會造成一次風(fēng)管氣粉分層、氣粉分布不均、堵管等，如果煤的揮發(fā)份較高，還會因著火點距離噴口太近而造成燃燒器燒壞。所以燃燒劣質(zhì)煙煤時，一次風(fēng)速過高和過低都是不合適的，一般選取24m/s-28m/s。

二是采用合適的二次風(fēng)速。燃用劣質(zhì)煙煤時，二次風(fēng)的調(diào)整對燃燒的影響很大。一般在著火、燃燒工況允許的條件下，最好能保證一、二次風(fēng)的動量比為1.4-2.0，二次風(fēng)速控制在40m/s-50m/s的范圍內(nèi)。

三是適當(dāng)降低三次風(fēng)量。燃用劣質(zhì)煙煤時，由于水分和灰分較高，熱值較低，使得三次風(fēng)風(fēng)量和風(fēng)速往往比設(shè)計值高得多，容易擾亂爐內(nèi)正常的空氣動力場，使火焰延長，造成爐膛上部火焰溫度降低、燃燒不穩(wěn)、受熱面結(jié)渣、飛灰可燃物增加、爐膛出口煙溫及過熱汽溫升高等諸多問題。降低三次風(fēng)量的措施主要有：減少制粉系統(tǒng)漏風(fēng)、提高制粉干燥劑溫度、提高三次風(fēng)再循環(huán)風(fēng)量比例等。

4 結(jié)束語

電廠鍋爐是火力電廠的三大主機設(shè)備之一，在當(dāng)前的運用中，由于設(shè)備本身質(zhì)量及操作管理不善等方面的原因，致使其存在熱效率低、耗煤高等問題，嚴(yán)重影響了電廠生產(chǎn)的高效進行，節(jié)約煤炭資源，提高電廠鍋爐的熱效率，已成為新時期火電廠發(fā)展的趨勢。鍋爐燃燒運行是一項十分復(fù)雜和系統(tǒng)性的工作，需要在實際鍋爐運行過程中，采取先進的燃燒優(yōu)化措施，對燃燒過程中的各項參數(shù)進行精確，實現(xiàn)鍋爐燃燒的優(yōu)化運行，全面提升煤炭的燃燒效率，為鍋爐安全、高效及環(huán)保運行奠定良好的基礎(chǔ)。

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（作者單位：淮滬煤電田集發(fā)電廠）