火电厂锅炉燃烧优化关键技术研究

火电厂锅炉燃烧优化关键技术研究

衣凯

阜新发电有限公司 辽宁省阜新市 123000

摘要：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。因此列出锅炉燃烧现在存在的问题，并对现有的锅炉燃烧优化主要技术及发展趋势进行具体的阐述。通过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降低污染物排放量，对火电厂的高效稳定运行具有重要作用。

关键词：火电厂；锅炉；燃烧优化；关键技术

引言

在火电厂生产运营过程中，锅炉属于重要运行设备，燃烧效率会对锅炉运行效率造成较大影响，还会决定发电效率。为了全面提升锅炉运行效率，降低燃烧所致环境污染，技术人员必须优化火电厂锅炉燃烧方式，以此实现火电厂长久发展目标，还可以确保燃料充分燃烧，所以讨论火电厂锅炉燃烧优化技术具备现实意义。

1火电厂锅炉燃烧优化

一般来说，锅炉燃烧必须确保持续性与稳定性，优化调整燃料配比与送风参数。同时，为了确保锅炉膛内燃料处于充分燃烧状态，必须转变锅炉燃烧控制模式，以此承载锅炉机组负荷变化。通过优化调整锅炉燃烧方式，可以确保锅炉燃烧系统内部的压力、蒸发量与温度的合理性，以此充分燃烧燃料，维护燃料输出的稳定性与安全性，避免出现燃烧器烧毁、燃料结渣等问题。同时，可以提升机组运行经济性与技术性，降低污染物排放量，避免污染大气环境。由于锅炉燃烧效率会直接影响锅炉机组与发电厂运行效益，所以燃烧优化调节任务在于适应外界负荷需求，满足蒸汽质量要求，维护锅炉运行经济性与安全性。针对一般固态排渣煤粉炉，燃烧调节主要包括以下内容：第一，保证汽温、气压、蒸发量的稳定性，整个燃煤充分燃烧，火焰分布均匀，避免损坏过热器与燃烧器；第二，确保机组运行热量，减少燃烧污染物排放量。同时，提升燃烧过程的经济性，优化风煤配合、送吸风配合、二次风配合，保证炉膛稳定。

2火力电厂锅炉燃烧运行中存在的问题

2.1环境条件影响，煤粉分配不均的问题

在火力发电厂锅炉燃烧运行过程中，其运行的环境比较复杂，影响了燃烧效率，降低节能降耗的效果。其中煤粉分配不均的问题是造成运行不稳的主要原因之一，在锅炉燃烧时，风速的偏差会直接影响煤粉的浓度偏差。如果风量没有得到合理控制，导致存在分布不均的问题会引起煤粉分布不均，从而出现锅炉燃烧不稳、运行效率下降的问题。必须进行风控系统的优化设计合理调整燃烧送风量，满足锅炉燃烧运行要求，减少煤粉分配不均的问题。

2.2煤粉燃烧不稳定

煤粉燃烧不稳定，火焰中心偏移炉膛中心，火焰贴墙将引起水冷壁结渣、燃烧器受损，极端情况下甚至会诱发锅炉爆炸造成安全事故等。另外燃烧不稳定会导致炉膛热效率降低，产生更多的NOx。

2.3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。

3电厂锅炉燃烧优化技术

3.1锅炉燃烧优化

锅炉燃烧优化的主要目的是提升炉膛煤粉燃烧效率及减少NOx的排放量，其实质是在锅炉燃烧过程中对风煤比进行调整，并在不同的机组负荷状态下改变锅炉的燃烧控制方式，使得锅炉系统具有稳定的温度及蒸发量，从而在保证煤粉充分燃烧的同时减少NOx的排放，并有效防止由于燃烧不均匀引起的水冷壁结渣及燃烧器受损问题，在考虑锅炉燃烧经济性的同时保证锅炉的安全性。

3.2锅炉燃烧优化主要技术

3.2.1基于先进检测技术的锅炉燃烧优化

基于先进检测技术的燃烧优化技术是火电厂锅炉燃烧优化的主要方式，在锅炉的燃烧过程中，通过实时在线监测炉膛火焰温度、烟气的含氧量、飞灰的含碳量、NOx的浓度等锅炉运行重要参数，并对这些参数进行分析处理用以指导运行人员对锅炉的燃烧进行实时调整，从而在提高锅炉燃烧效率的同时降低NOx排放量。近年来大量火电技术研究者采用如炉膛火焰检测、煤质分析、风煤检测及炉膛排放物检测等先进检测技术对锅炉进行燃烧优化，其中火焰检测技术应用最多。对于电厂锅炉，炉膛火焰检测可实时反映炉内不同区域的温度，火焰中心所处位置等信息，对掌握炉膛内煤粉燃烧状态及降低污染物排放有着重要作用。炉内温度检测及温度场重建技术多年来一直是火力发电方面技术人员的重要研究方向。张青等利用红外热像技术对炉膛水冷壁上亮点的大小进行监测用以判断水冷壁的结焦情况，从而实时调整炉内煤粉的燃烧。王帅利用红外辐射测温原理设计了一种无接触式炉内二维温度场重建方法和温度场上位机展示系统，系统可直观地反映火焰的中心位置从而防止火焰中心偏移，并且系统求出的各分区温度值可为锅炉SCR及SNCR脱硝技术提供一定的控制依据，从而在调整炉膛燃烧效率的同时控制NOx排放量，但红外测温的缺点在于测温仪的保护套管在高温下容易结焦，因此需要配备吹灰装置。王东升等利用激光吸收光谱方法对炉膛参数进行测量并重建温度场，通过在亚临界300MW机组燃煤锅炉测试表明激光测量系统可对炉内多个参数如炉温及不同烟气成分浓度等进行测量，根据测量结果可有效指导锅炉燃烧优化运行从而使煤粉稳定燃烧及温度场均匀分布。蒲学森等利用声波测温技术对W火焰锅炉烟温进行测量，并以测量结果为依据对锅炉进行燃烧调整，从而有效地避免了燃烧不充分及结焦问题，提高了锅炉热效率。

3.2.2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。为智能燃烧优化控制系统结构图，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。

4燃烧优化技术发展趋势

先进检测技术与智能控制技术，这两种技术在锅炉优化方面都已有很多应用且取得了较好的优化效果，但目前两者并没有被很好地结合并应用在锅炉优化中，如果可以将这两种技术紧密结合、互为支撑，炉膛检测结果为智能算法提供优化数据依据，智能算法对检测结果进行分析并生成优化指令，锅炉将取得更好的燃烧优化效果。例如根据炉膛平面各区域的温度值及火焰中心偏向，并结合智能算法实时生成优化指令，从而调整煤粉燃烧参数及锅炉脱硝系统尿素喷洒量，则可实现在提高锅炉燃烧效率及稳定性的同时降低污染物排放量及减排成本。

结束语

综上所述，通过分析火电厂发展现状可知，火电厂属于我国主流发电行业。由于锅炉对于火电厂发电影响比较大，在机组运行中必须确保高温运行状态，以免影响机组运行工作。火电厂燃料燃烧时会产生环境污染，所以必须优化锅炉燃烧过程，通过有效措施提升燃烧效率，维护火电厂供电稳定性，同时，降低燃烧所致污染，满足社会发展需求。

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