电厂锅炉燃烧优化及应用解析

电厂锅炉燃烧优化及应用解析

任美琪 吴学佳

中国石油吉林石化公司炼油厂动力车间 吉林省吉林市 132000

摘要：科学技术发展到了今天，其科技水平有了很大的提高。人们日常生产生活当中所需要的电能也与日增加。在火电厂日常生产的过程当中非常并根据自身的实际情况进一步采取有效的措施，加大对于电厂锅炉燃烧优化的优化以及研究。锅炉是火力发厂三大主机设备之一，锅炉运行时的安全性、经济性直接决定着发电机组运行的稳定性与高效性，电厂锅炉燃烧的性能与方式又决定着锅炉在运行中的经济性。因此，提高锅炉燃烧效率，不仅可以保证发电机组正常工作，而且可以提高机组效率，节约能源，降低所需要的成本。

关键词：电厂锅炉；燃烧；优化；应用

前言：改革开放以来，由于我国经济不断向前发展，因此在实际工作的过程当中需要不断结合时代的变化采取积极措施促进电厂锅炉的发展，只有通过这样的做法才可以使得当前社会对电能的需求得到最大程度的满足。煤炭是目前火电厂发电的主要原料，煤炭一般不直接燃烧，而是将其变为煤粉之后再进行燃烧，煤粉在炉膛内燃烧的时间非常短，只有2～3秒钟左右，煤粉很难得到充分燃烧，因为煤粉的不充分燃烧使得燃料成本增大，因此需要要提高煤粉的燃尽率，其中解决的方式就是控制好煤粉气流在燃烧时的着火方式，使燃火更具有合理性。其中有多种原因会对煤粉气流着火产生影响，其中最主要，也是最重要的影响因素主要有以下四种：可燃物的着火温度、燃烧过程中的一次风量和风的温度、燃烧器的整体性能情况以及空气动力场。四种因素中燃烧器的影响最大，因为它是其他三种影响因素的前提。
　　1电力资源现状
　　随着我国电力资源需求量的不断加大，我国电力行业也在进行相应的改革。燃煤发电是火电厂的重要发电方式，锅炉燃烧方式和运行管理也在不断完善。使用锅炉燃烧煤粉来进行发电，最重要的是各个电厂必须要提升机组的安全水平，并且需要对锅炉煤粉系统进行优化，降低其在应用上所需要的成本。目前使用范围较广的是火力发电机组，在整个发电系统中需要对火力发电机组运行过程的安全以及结构模式进行综合分析，以此才可以保证火力发电机组能够在发电过程中稳定安全运行。保证锅炉在燃烧过程中整体运行状况良好以及效率较高，是保证机组运行安全性与经济性的关键。此外，还需要保证锅炉运行过程中的环保性。要保证锅炉燃烧过程中产生的废弃物的回收利用以及各种污染物的指标是否达到一定的标准，是保证企业经济与社会环境共同发展需要。需要注意的是，国家越来越注重绿色环保发展，因此各项要求和标准也更加严格，锅炉燃烧过程中会排出NOX，这是一种对大气有污染的排放物，需要电厂对该种气体的排放进行合理的控制，减少其对环境的影响。
　　2锅炉燃烧控制系统DCS的改进

燃烧系统DCS，是控制锅炉燃烧的重要方式，也是提高锅炉燃烧效率的技术前提，更是保证锅炉稳定安全的关键。对锅炉燃烧进行优化，主要是利用锅炉燃烧控制系统DCS来进行，通过对DCS的结构构成方式和它的组成模式进行改善，使其更加科学性、更加完善，以此保证锅炉燃烧的安全稳定。
　　2.1锅炉燃烧器改造
　　燃烧器的整体设计是否达标与运行性能对燃烧系统是否安全稳定运行起决定性作用，也直接影响着其经济性。要对锅炉燃烧器进行改造，就需要对煤粉燃烧的燃烧原理进行了解，同时还要考虑到如何可以降低NOX的排放。对锅炉燃烧器的改造首先在其选型上，不同的燃烧器适用的煤种不同，根据实际情况进行选择。
　　2.2锅炉静态燃烧优化
　　就是利用锅炉燃烧进行调整试验，记录下参数，并确定该燃烧系统在最佳运行状态时参数，以此达到使锅炉燃烧运行得到优化。第一步就是要对影响锅炉燃烧过程中的各种因素进行全面的分析，然后是在这个基础上对锅炉燃烧调整试验的内容与要求进行微调。最后进行锅炉燃烧调整试验，将试验中的前提条件以及试验时的数据进行测量和采样，再将采样到的数据进行计算和修正，最终达到锅炉静态燃烧的优化。
　　3燃烧优化措施
　　3.1预测模型构建
　　在对模型进行预测时，应该先借助RBF来预测模型构建。在系统网络中，输入、输出二者的维数主要取决于输入与输出变量。在单输入、单输出的系统中，可以描述为：
　　其中，yk代表系统输出;u（k）代表系统输入;e（k）代表系统误差;e（k）表示误差;ny代表系统输出量阶数;nu代表系统输入量阶数。
　　在预测模型中，系统输出和某个时刻、系统输出和之前的输出、控制量之间的相互关系可以认定为是单步预测关系：
　　最后的预测模型式子为：
　　其中，J=1，2，3…;P代表需要的预测步数。
　　3.2优化内容
　　锅炉燃烧优化大致包括以下内容：
　　（1）协调控制（主汽压力、电负荷及AGC的调节质量）
　　（2）给煤量调节控制

（3）一、二次风压及风量调节控制
　　（4）减温水调节控制（主汽和再热汽温）

　　（5）优化磨煤机运行
　　（6）吹灰系统优化
　　（7）优化锅炉排放烟气温度
　　4实现锅炉燃烧优化的工具
　　RBF网络在锅炉控制系统中应用的总体思路可以简要概括为：根据锅炉实际运行时的燃烧效率以及所节约的燃料费用，来合理减少相关污染物的实际排放，采取一些有关的函数来达到环保和经济效益最大化的目标。将对控制过程特性描述的模型、质量指标以及相关的设备负荷看做优化约束，将锅炉的参数设置在最合适的数值，并且通过最新型的控制分析软件来对得到的数据进行分析和优化处理，根据优化处理之后的数据使用正确的操作指令完成需要完成的工作。
　　核心控制是预测模型的主要控制算法，该算法采取的是滚动化的优化控制，也就是在线反复进行模型的分析和优化计算。此外，核心控制还是在工作中进行优化，可以保证工作中的畸变和一些干扰都可以得到有效的弥补，以提高整个模型的动态控制能力。RBF网络具有一个比较突出的特点，就是它的逼近性能很强，既是有些是非线性问题，但它也可以对其进行描述。RBF网络输出和与权值之间的关系是线性关系，可以通过合适的算法来辨识相关的参数，使得收敛速度加快，这可以克服一些实际问题，如进入局部极小点等等问题。通过离线辨识这种方法，可以很快找到中心向量，在这种情况下，借助最小二乘算法就可以对网络权值来进行在线训练，在线训练可以进一步解决模型自校正这一当面的问题。
　　在线控制单元位于控制模块的接口部位，它具有冗余备份功能。一旦控制系统出现了故障导致系统无法正常运行，冗余备份作用就是将控制系统接下来需要进行的操作由应急系统来继续进行过程控制。这样可以使效率提高，可靠性也得到了大大的提高。
　　5结束语
　　现在，RBF网络系统已经在电厂开始使用。这一系统使用之后，可将人为因素而导致的不利影响降低到最小，提高锅炉运行效，节约燃料，减少污染物排放量，也就是减少了对环境的污染。该系统具备着许多优点：稳定性较好，安全性较高，在生产过程中可以实现网络信息化、自动化，而且能大幅降低安全生产事故发生的概率。可见，这一系统能进一步提高我国电厂智能化管理水平，值得推广运用。
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