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摘要：经济的发展，促进社会对电力的需求也逐渐增加，这有效地推动了电力企业的发展。火力发电是我国发电的主要方式，2019年我国电厂发电总量71422.1亿kWh，其中火力发电量为51654.3亿kWh，火力发电占总发电量的72.3%。锅炉作为电厂三大设备之一，其燃烧状态直接影响发电机组效率及锅炉的安全稳定性，并且炉内燃烧状态影响着污染物NOx的产生量。为了提高锅炉燃烧效率并有效降低污染物排放量，相关技术人员需要对锅炉进行燃烧优化，从而兼顾锅炉燃烧运行的经济性与环保性。本文就火电厂锅炉燃烧优化关键技术展开探讨。
关键词：火电厂；锅炉；燃烧优化；关键技术
引言
为进一步提高火力发电的能力，对锅炉燃烧运行方式进行优化，充分提高能源的利用率，减少污染物排放的同时还能获得更好的社会效益。
1目前电厂锅炉燃烧运行过程中存在的问题
1.1燃烧热效率问题
烟气含氧量是锅炉运行状态的重要表征参数，含氧量过小炉膛煤粉无法充分燃烧，含氧量过大又将导致炉温降低，影响炉膛热效率。
1.2测量手段欠缺，风、粉、灰测量不到位
为使锅炉运行更加稳定，需将风速、煤粉量及飞灰可燃物控制在合理范围内，采用测量方法对其进行测量。但热电厂在测量时，由于测量手段有限未能精准测量煤粉量，风速以及飞灰可燃物测量可能与实际偏差值较大，致使锅炉无法稳定的运行。以测量锅炉内的飞灰可燃物为例，主要测量灰中的碳含量，如碳含量超标证明锅炉内的煤炭未能充分燃烧。此外在实际测量工作中，受到锅炉运行状态、自然条件等因素的影响，会导致测量数据存在较大的误差，并且测量设备受到损害，长期使用测量精度不断下降。
1.3控制NOx排放与提高锅炉燃烧效率两者间的矛盾
为了解决炉膛煤粉燃烧不充分问题，需要提高烟气含氧量及炉膛整体温度，但含氧量增多及高温又引起了NOx的生成量增加。
2电厂锅炉燃烧优化技术
2.1引风控制优化
炉膛负压是锅炉生产安全与否的主要参数指标，而引风机是调节炉膛负压的主要环节。在热电厂中，挡板调节和液力耦合器调节是引风机的两种控制方式。液耦和挡板的区别在于，液耦可以精确控制引风机出力，相对节能，但另一方面这也对仪器精度提出更高的要求。因此，本文综合实际电厂生产条件，在液耦精度要求允许的情况下，此锅炉的负压控制系统是由双侧引风机的液力耦合器来调节。电流自平衡是指将双侧液力耦合器的电流控制在一个相近的范围内，以达到控制作用快速有效响应。当炉膛负压随着扰动偏离设定值，调节指令会送达到电流相对小的液耦，避免大电流的液耦控制器满开或者接近满开时，调节指令依然送达该液耦。该方法有效将两侧液耦电流的差值控制在DI以内(DI可根据实际运行工况改变)，从而达到调节效果快速有效。电流自平衡使炉膛负压能够迅速有效调节至设定值，响应引凤量和送风量变化，减弱内外扰动的影响。
2.2优化调整燃烧总风量
整体燃烧空气流通管理的主要工作是对煤和流化风的一次和二次空气流通进行管理。通过控制煤的风可以提高流化床流量的稳定性，可以为煤炭燃料的充分燃烧提供足够的氧气。粉煤灰的碳含量和燃烧总流量之间呈负相关关系，这是因为循环流化床锅炉在更新燃料的过程中以及在使用燃料的过程中，空气系数往往较高。此时，燃烧空气总量会对烟气的速度产生一定程度的影响，大大缩短颗粒在炉内所停留的时间，分离器的运行效率也会有所降低，粉煤灰的碳含量会出现增加的趋势。
2.3基于锅炉燃烧器改造的锅炉燃烧优化
燃烧器是保证锅炉稳定燃烧的重要设施，对锅炉进行低氮燃烧器改造，在不同的条件下进行空气分级燃烧、燃料分级燃烧或烟气再循环燃烧，可有效降低NOx生成量并提高锅炉燃烧效率。针对某电厂300MW亚临界锅炉机组提出了低NOx燃烧器改造，改造方案包括复合空气分级、低NOx燃烧器、高位分离燃尽风等减排措施，方案在满足低NOx排放的同时提高了燃烧效率并防止了结渣及高温腐蚀等问题。但在低氮燃烧器改造实际应用中，该技术会对锅炉的稳定性、水冷壁结焦、飞灰含碳量、运行效率等方面产生影响，因此在改造技术实施过程中需要根据影响锅炉稳定性的各类因素对二次风、氧量以及分级燃烧技术等进行调整。
2.4减少锅炉燃料未完全燃烧造成的热损失影响
如果锅炉内的燃料未能充分燃烧会出现较为严重的热损失情况，为此需对影响燃料燃烧的因素进行分析，包括燃料量、送风量、引风量及外界条件等。首先应控制输送至锅炉内的送风量，锅炉保持在稳定运行状态后调整引风量，并且调整锅炉内的空气系数，可以提高燃料的燃烧效率，避免锅炉内出现严重的热损失情况；其次应根据锅炉燃烧状态精准调控锅炉内的二次风量，在控制的同时还应保持锅炉内充足的氧气，使产生的高温烟气可以充分利用。
2.5基于智能控制算法的锅炉燃烧优化
锅炉智能燃烧优化的实质是通过先进检测装置检测锅炉各关键运行参数并对这些参数进行实时分析处理，然后采用AI优化控制算法在线调整锅炉运行参数，使锅炉燃烧的各类运行参数处于最佳状态。智能燃烧优化系统一般为基于电厂现有DCS控制系统的控制系统，无需对锅炉进行改造，投资少、风险小且优化效果显著。系统分为开环操作指导和闭环监控两种优化方式，开环方式为智能优化系统将各被控量的调节值提交给运行人员，由运行人员手动对DCS系统进行调节；闭环方式为智能优化系统将各被控量的调节指令直接上传至DCS系统中，自动完成优化调节。基于神经网络算法建立锅炉运行效率及NOx排放的预测模型，并采用遗传算法生成实时最优控制参数，然后通过与电厂DCS系统双向通信实现锅炉运行优化控制，从而实现经济与环保相协调的优化运行目标。该系统通过在某电厂试验，结果显示系统可在提高锅炉燃烧效率的同时降低NOx排放。将锅炉燃烧过程中的17个输入变量作为优化变量、7个输出变量为优化目标，采用粒子群算法求解优化控制参数，从而为锅炉优化控制提供依据。除此之外，还有其他学者将极限学习机、支持向量机模型等算法应用于锅炉优化控制中，这些智能优化算法适应性强、实时性强，在锅炉燃烧优化控制中有着很好的应用前景。
3火电厂锅炉燃烧优化主要技术的应用发展
节能燃烧理念应用在锅炉燃烧优化工作中，具体体现为：应对锅炉燃烧时内部燃烧量的燃烧状态进行精准控制，同时调整锅炉内送风量和引风量，使锅炉内可保持充分燃烧状态；根据发电生产要求综合调整锅炉内投放的燃料，使燃料的供给量保持在合理的比例，可减少燃烧时产生的热损失；应安排专业人员对锅炉燃烧过程进行监督，通过监督保证每个生产环节安全有序的进行，同时针对存在的安全隐患及时实施处理措施，避免锅炉运行出现安全事故。
4结语
锅炉的燃烧状态影响着整个机组的运行效率及电厂的发电效率，并且由煤粉燃烧产生的NOx会造成环境污染，因此对火电机组而言很有必要采用一定的优化技术对锅炉进行燃烧优化，在提高锅炉燃烧效率的同时控制污染物排放，从而保证锅炉经济、平稳、低污染的运行。
参考文献
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