內蒙古霍煤鴻駿鋁電有限責任公司電力分公司 潘志剛 張 鐸 張玉江 張 勇 劉俊仁 張鵬林

可持續(xù)發(fā)展是我國長期執(zhí)行的戰(zhàn)略，其中對于環(huán)境保護方面的要求較高，因此在當前的運行過程中，火電廠需要不斷優(yōu)化自身的運行方式，豐富當前的燃燒優(yōu)化手段，保證燃燒能夠充分，減少排放造成的污染[1]。

隨著技術的進步，圍繞著鍋爐燃燒的提質增效和減少環(huán)境污染的總體目標，鍋爐燃燒優(yōu)化指導系統(tǒng)的內容逐步豐富，通過一系列的優(yōu)化手段，能夠有效提升當前的燃燒效率、降低火電廠的污染物排放量，促進火電廠水平的提升；此外，該類系統(tǒng)可擴展性強，可以根據(jù)最前沿的研究內容不斷優(yōu)化迭代，因此鍋爐燃燒優(yōu)化指導系統(tǒng)在火電廠之中得到了大量的應用[2]。

隨著我國經濟的不斷發(fā)展，火力發(fā)電廠作為我國重要的電能生產設施，在我國的發(fā)展之中有著重要的地位，因此優(yōu)化當前的火電廠系統(tǒng)成為了實現(xiàn)我國能源發(fā)展的關鍵所在?；痣姀S鍋爐燃燒不充分會造成煤炭能源的大量浪費，并使得NOx等污染物排放增加，嚴重影響環(huán)境，因此必須加強燃燒優(yōu)化指導系統(tǒng)的應用，以保證當前的鍋爐能夠充分燃燒，實現(xiàn)能源的有效利用，推動我國經濟可持續(xù)發(fā)展。

本文主要以某實際火電廠為例對鍋爐燃燒優(yōu)化指導系統(tǒng)在火電廠的應用進行分析，希望能夠為相關的從業(yè)人員提供一定的參考。

1 火電廠鍋爐燃燒優(yōu)化指導系統(tǒng)實施的概述

本次的案例主要是北方某公司生產的330MW亞臨界單爐膛自然循環(huán)平衡通風氣包爐，燃燒的方式主要為前后墻的對沖燃燒，設備主要采用的是分散控制系統(tǒng)，這種系統(tǒng)的好處是能夠執(zhí)行相對復雜的功能，從而在鍋爐燃燒的工程中可以優(yōu)先進行調整，在系統(tǒng)優(yōu)化實施之后，可以優(yōu)先對當前的機組性能進行提升，同時增強了經濟性、減少了成本方面的投入，并且在執(zhí)行的過程中，有較為完善的步驟保證了系統(tǒng)能夠充分發(fā)揮其本身的效果，實現(xiàn)當前對于燃燒方面的保證[3]。

但是在實際的改造之中，需要注重一些問題，做好這部分的調整，才可以保證系統(tǒng)有效地實施。最后就是運行流程的問題，在改造的過程中，流程是非常關鍵的內容，只有嚴密的計劃才可以保證最終的實施結果符合預期，因此在本次的改造過程中，將整個流程細化為以下八個環(huán)節(jié)：

項目啟動工作。火電廠本身關系重大，因此在項目的啟動過程中，需要進行多方面的協(xié)調，才可以保證項目的運行；實施調研。充分了解當前的情況，進行調研工作，保證后續(xù)的實施順利進行；進行功能的設備方案設計。在其中主要包括組態(tài)方案、通訊方案以及控制方案；進行參數(shù)的設置。了解當前的參數(shù)，并且符合參數(shù)的情況下執(zhí)行當前的工作。

進行建模的工作。了解了建模之后，才可以有效地開展相關的工作，保證當前工作能夠穩(wěn)定地運行；進行開閉環(huán)的測試。防止存在問題，影響火電廠的發(fā)展；專家的驗收工作。保證當前的運行能夠穩(wěn)定的進行；狀態(tài)的維護。保證改良之后的狀態(tài)能夠穩(wěn)定的運轉，從而實現(xiàn)火電廠的有效運行。

1.1 優(yōu)化系統(tǒng)項目實施第一階段

在系統(tǒng)改造的過程中，首先需要做的就是對當前的情況進行充分的調查，只有掌握好當前的情況之后，才可以有效對燃燒的項目進行研究，從而保證系統(tǒng)的正常運行。燃燒優(yōu)化項目考察主要包括對鍋爐DCS 控制系統(tǒng)、鍋爐儀表和檢測設備的考察，以及鍋爐日常運行中運行和熱控人員的實際情況[4]。鍋爐燃燒優(yōu)化系統(tǒng)是基于鍋爐DCS 控制系統(tǒng)的控制，屬于先進工藝范疇。因此，鍋爐DCS 控制邏輯本身的運行規(guī)律也是研究內容之一。

燃燒優(yōu)化控制系統(tǒng)通過不斷檢測從DCS 采集的實際參數(shù)來控制鍋爐燃燒系統(tǒng)的一些重要參數(shù)。因此輸入到優(yōu)化系統(tǒng)中的參數(shù)應該是穩(wěn)定的，并能反映一定時期內的趨勢。有必要調查優(yōu)化系統(tǒng)中涉及的鍋爐儀表和檢測設備的狀態(tài)，如果重要設備參數(shù)的數(shù)據(jù)偏差或波動過大，需要提前在工廠進行維修和日常維護。通過以上研究工作，一般需要對項目實施過程中電廠的準備工作做出詳細的報告，反映上述研究內容，并對電廠鍋爐設備的改造和維護提出要求。在此基礎上，提出了該機組鍋爐燃燒優(yōu)化系統(tǒng)的軟件選擇和初步方案。

1.2 優(yōu)化燃燒項目實施的第二階段

首先是硬件和軟件的控制，在運行的過程中，需要進行充分的調試，才可以保證接口方案能夠符合當前的系統(tǒng)。因此在實際的改造過程中，通過第一階段的研究和最終的文件，可以與用戶討論最合理的優(yōu)化系統(tǒng)服務器配置、接口轉換方案和DCS 配置方案，優(yōu)化系統(tǒng)服務器配置。一般可以根據(jù)軟件需求，考慮硬件升級需求，合理配置。優(yōu)化系統(tǒng)一般有兩種接口方案。對于支持OPC 接口的系統(tǒng)，優(yōu)化系統(tǒng)可以采用基于OPC 協(xié)議的通訊方式；另一種方式是特殊接口或硬連線通信，以上兩種方法各有優(yōu)缺點。項目中應根據(jù)客戶現(xiàn)有的網絡通信方式，選擇安全、可靠、性價比高的通信方案。

例如，某電廠優(yōu)化系統(tǒng)讀取數(shù)據(jù)采用OPC 通信方式，優(yōu)化系統(tǒng)寫入DCS 的優(yōu)化值采用有線通信方式。該方案不僅滿足電廠網絡的安全要求，而且將優(yōu)化系統(tǒng)的通信成本控制在一定范圍內。DCS的配置應基于用戶現(xiàn)有的DCS 控制方案，為用戶定制安全、簡潔、方便的配置模式和畫面。通過這樣的改造之后，可以有效對硬件以及軟件的情況進行布置，從而完成安裝工作，在安裝的過程中，由于火電廠本身的鍋爐情況較為特殊，因此在安裝的時候，需要注意安全問題，只有保證了安全的情況下，才可以實現(xiàn)當前的工作，推動機組的有效發(fā)展。

其次就是對火電廠的參數(shù)進行有效的測試，測試是為了保證運行過程中不會出現(xiàn)問題，讓系統(tǒng)能夠順利地完成當前的安裝流程，因此在實際的執(zhí)行過程中，可以采用預先測試數(shù)據(jù)的方式，在實施之中，精心設計的電廠試驗計劃可以高效廉價地收集必要的數(shù)據(jù)，選取歷史數(shù)據(jù)進行優(yōu)化系統(tǒng)建模，根據(jù)電廠試驗結果確定優(yōu)化系統(tǒng)方案并建立神經網絡模型。在測試過程中，用戶工程師參與測試，有助于避免不安全的鍋爐運行條件，并使他們了解鍋爐如何控制設置以及不同控制設置的成本。

最后則是建模的相關工作，建模能夠將當前系統(tǒng)的運行直接反饋到模型之中，從而在優(yōu)化的過程中，先對模型的情況作出充分的分析，保證當前的優(yōu)化能夠有效地實施。因此在實際執(zhí)行的過程中，經過參數(shù)測試，系統(tǒng)收集了一個非常有價值的數(shù)據(jù)庫。優(yōu)化系統(tǒng)通過對這些數(shù)據(jù)進行分析和處理，獲得如何設置鍋爐控制的信息，從而獲得預期的結果。目前許多優(yōu)化系統(tǒng)使用神經網絡來處理和學習數(shù)據(jù)，最后通過基于目標和運行約束的優(yōu)化算法，利用優(yōu)化程序和神經網絡模型計算出最優(yōu)方案。

1.3 優(yōu)化系統(tǒng)項目實施的第三階段

首先是進行開環(huán)測試工作，這項工作是為了保證運行的穩(wěn)定而執(zhí)行的一種操作手段。經過前期調研和測試，通過對歷史數(shù)據(jù)的分析，建立了基于用戶鍋爐的燃燒優(yōu)化模型，并將模型安裝在優(yōu)化系統(tǒng)服務器上。開環(huán)測試相當于在線顧問，優(yōu)化系統(tǒng)始終在線給出當前運行條件下的最佳設定值，用戶工程師可以根據(jù)優(yōu)化系統(tǒng)給出的設定值對鍋爐進行調整，以改善鍋爐運行狀況。

其次是閉環(huán)在線的控制，在正常運行條件下，鍋爐大部分時間可以滿足無排放和煤耗目標，但在某些階段無排放和煤耗會偏離目標值。這些偏差可能是由煤質波動、爐膛清潔度變化和設備狀態(tài)變化引起的。通過優(yōu)化系統(tǒng)的在線數(shù)據(jù)分析和優(yōu)化算法的計算，調整DCS 的鍋爐運行控制參數(shù)，保持煤耗和無排放目標水平。

最后一個階段就是維穩(wěn)階段，在這個階段中需要保證當前的運行平穩(wěn)，并且優(yōu)化控制能夠長期有效，因此在本階段之中，需要相關的人員做好報告，積極和相關的專家進行溝通協(xié)作，保證當前的運行工作能夠穩(wěn)定的進行，后續(xù)要定期收集整理報告，根據(jù)反應的問題進行維護，實現(xiàn)了火電廠優(yōu)化系統(tǒng)的長期運行。

2 實施階段之中需要注意的問題

2.1 安全方面的問題

在系統(tǒng)優(yōu)化方面，安全一直是最上層的控制，保證安全的前提下才可以進行后續(xù)的操作，因此在實際的項目優(yōu)化過程中，首先需要保證的就是安全方面的問題，包括通信的安全以及系統(tǒng)的安全，最好能夠配備相關的安全巡檢工作，一旦出現(xiàn)了安全方面的問題，可以有效對事態(tài)進行控制，保證當前的工作能夠安全進行，實現(xiàn)對安全的有效管理，讓整個系統(tǒng)能夠順利地進行。

除此之外，相關的工作人員也需要在工作的過程中，嚴格按照預定的相關執(zhí)行標準進行工作，保證當前的工作之中不會出現(xiàn)任何的意外情況，只有這樣才可以實現(xiàn)工作的有效發(fā)展，保證火電廠的改造有效進行。

2.2 實施項目的人員配置

項目本身的實施需要人員進行檢驗，因此在當前的配置過程中，需要保證人員數(shù)量滿足使用的需求，同時在每個項目實施過程中，專業(yè)人員的數(shù)量保證在合理的范圍內，其中包括熱動工程師，通訊工程師以及熱控工程師等，只有完善的人員配置，才可以保證當前的運行工作能夠有效地進行。

2.3 效果檢驗

為了保證項目的有效運行，最終進行項目的效果檢驗是十分關鍵的，在實際的執(zhí)行過程中，主要的檢查重點是以下的幾個方面：鍋爐的燃燒、轉化率和減低氮氧化物的排放目標等，只有嚴格制定相關的標準，才可以保證最終的改造效果，實現(xiàn)當前的改造目的。

2.4 狀態(tài)維持

狀態(tài)維持主要是包括培訓以及技術支持兩個方面。首先是培訓方面，為了保證技術能夠長期的進行使用，因此需要做好相關培訓工作，主要是在運行的過程中，針對當前的技術進行培訓，讓工作人員能夠盡快熟悉燃燒優(yōu)化系統(tǒng)，了解系統(tǒng)的主要功能，保證工作人員能夠充分、高效的使用新的技術系統(tǒng)，完成預期的效果。在實際執(zhí)行的過程中，需要做好技術方面的培訓，最好是能夠進行結合實際的實習工作，隨后采用老帶新的方式，最快速度讓整個火電廠能夠適應新的技術章程，保證不會出現(xiàn)意外的現(xiàn)象。

其次就是技術支持方面，在改造完成之后，火電廠也應該和改造的單位取得長期的聯(lián)系，主要對是其中的一些問題和改造中出現(xiàn)的不足等情況進行實時的反饋，通過及時調整讓整體系統(tǒng)能夠更好地符合使用的需求，從而保證當前的項目可持續(xù)發(fā)展。

上述優(yōu)化系統(tǒng)實施的三個階段是此類項目實施的重要環(huán)節(jié)。為了提高項目實施的成功率，在電廠實施鍋爐燃燒優(yōu)化，需要有成功案例可供借鑒。同時必須有經驗豐富的鍋爐操作人員或鍋爐燃燒工程師參加；實施人員可以與電廠的操作人員進行良好的溝通。有經驗的操作人員或鍋爐燃燒工程師可以根據(jù)具體的鍋爐工況推薦可行的優(yōu)化方案。

目前，我國火電機組供電煤耗仍處于較高水平，氮氧化物排放總量持續(xù)上升。為實現(xiàn)“粗放型經營”向“集約化經營”的轉變，將電廠運行水平提高到更高水平，適應國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，電廠必須采用先進技術，努力降低污染和供電煤耗。

3 結語

當前的電廠改造主要是針對鍋爐燃燒優(yōu)化的指導系統(tǒng)進行的，但是隨著我國對于環(huán)境方面的要求不斷增長，在未來的發(fā)展之中這樣的方式依舊存在其不足的部分，所以在未來的發(fā)展過程中需要積極改善各方面的不足，最好是能夠從調研、設計、實施、維護各個方面入手，實現(xiàn)整個鍋爐燃燒系統(tǒng)的全流程優(yōu)化；同時要充分關注當下的先進技術和相關研究熱點，探索鍋爐燃燒優(yōu)化系統(tǒng)的進一步發(fā)展方向。