薛 彤 朱 磊

（哈爾濱鍋爐廠有限責任公司，黑龍江 哈爾濱150000）

我國在進入高速發(fā)展階段后，第二產業(yè)逐漸成為主導，重工業(yè)的地位日漸上升，隨之而來的便是嚴重的污染問題。為了響應國家節(jié)能減排的號召，我們將目光聚焦在處于能源主導地位的火力發(fā)電上。短時間內火力發(fā)電還離不開人們的實現，那如何提高燃燒效率，降低污染物排放為改良電站鍋爐燃燒系統(tǒng)的提供了一個思考方向。

1 電站鍋爐燃燒系統(tǒng)現狀

1.1 電站鍋爐燃燒系統(tǒng)運行原理

火電廠鍋爐燃燒系統(tǒng)可以將熱能轉化為電能，鍋爐是整個火電站的核心設備，鍋爐燃燒系統(tǒng)就是整個火電站的核心系統(tǒng)。整個系統(tǒng)詳細的運行過程如下：送料機先將煤塊送進碎煤機進行一次粉碎，完了再將碎成小塊的煤塊送進磨煤機進行二次研磨，經過兩道細化加工后，煤塊被制成了細煤粉，這時我們就可以將其吹入鍋爐的膛爐進行燃燒了。在燃燒的過程中會產生大量的熱量，我們可以將鍋爐用水浸沒，這樣水與鍋爐相接觸之后，兩個媒介之間進行熱量的傳遞，能把煤粉燃燒產生的熱量傳遞給水，使其由液態(tài)的水變成了氣態(tài)的水蒸氣，再對水蒸汽進行熱處理變成過熱蒸汽。過熱蒸汽攜帶者大量的熱能推動汽輪機，踏上了將熱能轉化為動能的路程。再依靠這動能進行發(fā)電，就完成了熱能向電能的轉化。鍋爐燃燒系統(tǒng)的穩(wěn)定性決定了火電站的固定產電量，它的穩(wěn)定性主要決定于以下三個指標，蒸汽壓力、爐膛負壓和煙氣含氧量。要保證保輪機所需動能充足，那蒸汽壓力就必須平衡；爐膛負壓的穩(wěn)定，可以確保爐膛煤粉的充分燃燒，防止氣溫過高導致的設備老化問題；煙氣含氧量是判斷煤粉充分燃燒的指標，如果含量比較小，則表示煤粉燃燒不充分，沒有達到最佳利用效率。

1.2 電站鍋爐燃燒系統(tǒng)的幾個改良思路

在當前階段，電廠鍋爐燃燒系統(tǒng)的優(yōu)化主要是從鍋爐燃燒的設備和鍋爐燃燒方法的創(chuàng)新，這兩個角度出發(fā)的。從設備上做到進一步的優(yōu)化需要大量的資金，所以我們?yōu)榱斯?jié)約成本，要從燃燒方法以及管理手段方面另進行創(chuàng)新。我們要從方法上進行創(chuàng)新就得有目前比較先進的檢測技術的基礎上。結合理論進行鍋爐燃燒的優(yōu)化，在燃燒的同時檢測燃燒的重要參數，將這些參數實時的反饋給鍋爐與運作人員。讓鍋爐運作人員能及時的通過這些重要參數將鍋爐調整至最佳燃燒狀態(tài)。這種模型也可以結合時下比較發(fā)達的智能算做到實時調控，使得各項數值達到最優(yōu)。說到維持鍋爐運行所需要的參數，業(yè)內公認的有這樣幾項，蒸汽壓力、爐膛負壓和煙氣含氧量。其中煙氣含氧量最為重要，因為它的數值大小不僅會影反映出煤粉是否充分燃燒，還可以體現出氮氧化物的生成情況，風機的耗電程度也可以根據這一數值判斷。同樣的爐膛負壓能反映鍋爐燃燒時的狀態(tài)，可以根據爐膛內負壓溫度，判斷是否有結煤塊，也可以判斷焰心位置。近幾年來，我國大型火力發(fā)電廠陸續(xù)引進相關先進技術，大大提高了鍋爐的燃燒效率。

1.3 電站鍋爐智能控制技術

隨著人工智能技術的發(fā)展，全球在這方面的研究也日漸成熟。國外對這項技術的研發(fā)起步較早，所以已經能做到將人工智能技術建立在燃燒優(yōu)化系統(tǒng)上，并將其搬出實驗室，放在電力發(fā)展的第一線了。在不久前我國也開始引入了此類產品，但是這項技術落地我國的時間還相對比較短，所以國內對這方面的研發(fā)速度比較緩慢。我國也因為引入了此類產品，推動了我國在這方面研究的發(fā)展，完成了從無到有的突破。雖然相比于國外，我國在這方面的技術還略顯青澀，但只要積極地投入人力，物力并加以重視這方面發(fā)展，那能為社會帶來的積極影響，遠不止一個杠桿能將其解釋。

2 電站鍋爐燃燒系統(tǒng)的優(yōu)化簡述

2.1 將神經網絡技術應用到鍋爐燃燒系統(tǒng)

神經網絡技術，是基于神經生理學和心理物理學的研究成果，從應用數學方法的層面，對具有大腦功能的信息處理的本質和能力進行描述。我們可以利用這種技術對電站鍋爐燃燒系統(tǒng)進行優(yōu)化改良，借助人工智能的強大處理能力來架構鍋爐燃燒系統(tǒng)的模型。因為神經網絡控制技術需要模仿人的大腦，但是人的大腦構造精妙復雜，在大腦的神經網絡中存在著大量的神經元，這些神經元構架了一個宏達的神經網絡，每個神經元之間都有節(jié)點進行信息傳遞。要架構這樣一個復雜的系統(tǒng)并對其運行狀態(tài)進行動態(tài)復制，只有人工智能能做到。利用人工智能強大的運算處理能力，在每個節(jié)點上設置一個特定的輸出函，把兩個節(jié)點之間的信號稱之為加權值，通過對加權值的傳遞來實現信息的傳輸與處理。遺傳算法是進化計算的一部分，是模擬達爾文的遺傳選擇和自然淘汰的生物進化過程的計算模型，可以作為一種方法來模擬自然進化過程去尋找最優(yōu)解。我們可以將這種技術與神經網絡技術相結合，在電站的燃燒系統(tǒng)進行運算網絡的架構。這樣就可以得出對能源合理分配，合理利用的最優(yōu)解了。目前國外有不少電力相關公司研發(fā)出能夠結合人工智能技術的燃燒優(yōu)化系統(tǒng)。英國著名蓄電池公司ULTRAMAX 公司，就研發(fā)出一種算法，它可以適用于火力發(fā)電站的鍋爐燃燒系統(tǒng)，這算法將貝葉斯數學統(tǒng)計算法與加權非線性的回歸分析相結合，為發(fā)電站后臺提供鍋爐燃燒情況的重要參數。我們將這種算法輸入系統(tǒng)之后，立刻就會建立起鍋爐的燃燒模型，通過數據的分析與處理，為鍋爐的后臺操控人員提供進行優(yōu)化的參數。后臺人員可以根據這些參數，來做出最準確的判斷，使鍋爐時刻保持最優(yōu)燃燒狀態(tài)。在運用人工智能技術進行輔助的前提下，我國的相關技術應用方面也有了一些成就。目前我國自主研制出來的電站鍋爐燃燒系統(tǒng)，可以在系統(tǒng)層面進行參數的調節(jié)，實現了閉環(huán)優(yōu)化控制，規(guī)范完成燃燒優(yōu)化軟件平臺各程序模塊之間的數據傳輸。

2.2 對于熱工檢測技術在燃燒方面的改良

電站鍋爐的爐膛溫度是一項重要數據，它可以為鍋爐燃燒的優(yōu)化提供必要信息。我們通過檢測出來的鍋爐溫度，制成溫度分布圖，這張分布圖的用處甚至可以說是將鍋爐燃燒系統(tǒng)提升了一個檔次。同時如何精準地測量出它的溫度一直是國內外爭相研究的話題。掌握了爐膛測溫技術，就等于掌握了鍋爐燃燒控制系統(tǒng)的核心技術。熱電偶測溫方法具有測溫范圍廣，性能穩(wěn)定以及價格低廉等優(yōu)勢。在掌握了這兩項技術的情況下，我們就可以獲取在單一波長下的形成的火焰輻射圖像，通過對比火焰輻射圖像，推算出火焰的二維圖像分布。這項技術不僅可以準確地判斷火焰中心的偏斜程度，也能反應出壁爐是否結扎或者有熄火現象。利用這項技術我們就能及時的發(fā)現問題并做出調整，在風險和浪費還沒發(fā)生的時候防患于未然，及時規(guī)避風險。這樣做不僅提高了電站鍋爐燃燒的效率，同時也降低了能源的報廢率。

2.3 電站鍋爐在未來的發(fā)展前景

對于電站鍋爐燃燒系統(tǒng)優(yōu)化發(fā)展，前文已做出了不少提議，我們希望在前文的提議上能結合當今社會的經濟發(fā)展，電力需求，資源利用高效化等方面。采用建模與優(yōu)化方案，提高熱效率和降低NOx 排放量，以改變燃燼風和二次風作為調整手段，來加快電站鍋爐燃燒系統(tǒng)的發(fā)展。但是考慮到電站鍋爐燃燒系統(tǒng)中各參量的強耦合性，實際運行中的結果會與預設方案有一定程度上的出入，今后還需要不斷完善電站鍋爐燃燒系統(tǒng)，并結合現場試驗以尋求更符合工程實際的建模與優(yōu)化方案。本文所使用的解決方案針對特定的研究對象，因為不同對象的燃燒特性及整體設備的運行方式不同，所以針對電站鍋爐的燃燒優(yōu)化技術的研方向也不同。我們也真摯的希望，在未來能通過將智能優(yōu)化控制技術普及到各種類型的電站鍋爐中這一方法，以達到提高燃燒效率與減少污染物排放的目的，通過在此方面不停地探索，來找到通用的電站鍋爐燃燒系統(tǒng)智能優(yōu)化控制技術。

結束語

這次我們就電站鍋爐燃燒系統(tǒng)的改良優(yōu)化為題，對電站鍋爐燃燒系統(tǒng)的研究現狀和理論進行了一番探究。我們發(fā)現，建立準確而有效的電站鍋爐燃燒系統(tǒng)模型，是對各種問題進行深化探討的前提。不管是提升電站鍋爐系統(tǒng)對能源的燃燒效率，還是降低污染物對環(huán)境的危害方面，只要你有了一個耗用的模型，對于工作效率的提升是巨大的。本文雖然對電站鍋爐燃燒系統(tǒng)提出了幾點優(yōu)化建議，但仍需進一步的完善，也希望在以后的發(fā)展中，我國對于能源能做到物盡其用。