锅炉集控运行中的燃烧优化与控制

锅炉集控运行中的燃烧优化与控制

马国良

大唐七台河发电有限责任公司 黑龙江省 154600

摘要：随着能源需求的不断增长和环保要求的日益严格，锅炉作为能源转换的重要设备，其燃烧效率与污染物排放控制成为关注的焦点。锅炉集控运行中的燃烧优化与控制旨在通过先进的控制技术和优化策略，提高锅炉的燃烧效率，降低污染物排放，实现锅炉的安全、经济、环保运行。本文将从燃烧优化的目标、影响因素、优化策略及控制方法等方面进行深入探讨。

关键词：锅炉集控运行；燃烧优化；污染物排放；控制策略

1引言

锅炉作为火电厂、化工厂等工业领域的重要设备，其燃烧过程涉及复杂的物理化学反应。传统的燃烧控制方式往往难以适应多变的运行工况和环保要求，导致燃烧效率低下、污染物排放超标等问题。因此，开展锅炉集控运行中的燃烧优化与控制研究，对于提高能源利用效率、减少环境污染具有重要意义。

2燃烧优化的目标

燃烧优化的目标旨在全面提升锅炉的运行性能，具体包括提高燃烧效率以充分利用能源、降低污染物排放以保护环境、增强燃烧稳定性以确保锅炉安全运行，以及提高锅炉运行的经济性和安全性以降低燃料消耗和运行成本，同时延长锅炉的可靠性和使用寿命。

3燃烧优化的影响因素

燃烧优化是一个复杂的系统工程，受到多种因素的共同影响。燃料的特性，如种类、热值、挥发分和灰分含量，对燃烧过程具有重要影响，不同燃料需采用不同的燃烧方式和优化策略。同时，燃烧设备的结构、布局和材质等特性也直接关系着燃烧效率和污染物排放。此外，锅炉的运行工况，包括负荷、压力和温度等参数的变化，也会直接影响燃烧过程，因此燃烧优化需根据运行工况进行动态调整。而控制策略作为燃烧优化的核心，其合理性直接决定了对燃烧过程的精确控制程度，是提高燃烧效率和稳定性的关键。

4燃烧优化的策略

4.1燃料优化

燃料优化是燃烧优化的重要一环，其核心在于通过精准调配燃料的种类和配比，以达到最佳的燃烧效果。对于高挥发分煤种，可以采用较低的过量空气系数和较高的炉膛温度，这样既能保证燃料的充分燃烧，又能减少热量的损失，从而提高燃烧效率。而对于低挥发分煤种，由于其燃烧难度较大，需要采用较高的过量空气系数和较长的燃烧时间，确保燃料能够充分燃烧，避免未燃尽损失。此外，通过混合不同特性的燃料，也可以实现燃烧过程的优化，进一步提高锅炉的燃烧效率和稳定性。燃料优化不仅需要对燃料本身有深入的了解，还需要结合锅炉的实际运行状况，进行科学的调配和调整。

4.2设备优化

设备优化是燃烧优化的另一重要方面，主要通过改进燃烧设备的结构和布局，来提高燃烧效率和降低污染物排放。例如，采用低NOx燃烧器可以有效减少氮氧化物的生成，优化燃烧器布局则能使火焰分布更加均匀，提高燃烧稳定性。同时，增加炉膛高度可以延长燃料在炉膛内的停留时间，使燃料得到更充分的燃烧，从而提高燃烧效率。设备优化还需要考虑材质的选择，耐高温、耐腐蚀的材质能够延长设备的使用寿命，减少维修和更换的成本。通过设备优化，可以实现燃烧过程的高效、环保和稳定。

4.3工况优化

工况优化是燃烧优化中不可或缺的一环，要求根据不同的运行工况，动态调整燃烧参数，以达到最佳的燃烧效果。在低负荷工况下，可以通过减少燃料量、降低风量等方式，来降低污染物排放和提高燃烧稳定性。而在高负荷工况下，则需要增加燃料量和风量，以确保锅炉的出力满足需求。工况优化还需要考虑锅炉的负荷变化、燃料质量波动等因素，通过实时的监测和调整，使锅炉始终保持在最佳的运行状态。这样不仅能提高燃烧效率，还能延长锅炉的使用寿命，降低运行成本。

4.4控制策略优化

控制策略优化是燃烧优化的核心部分，通过改进控制算法、增加传感器等方式，实现对燃烧过程的精确控制和优化。采用先进的控制算法，如模糊控制、神经网络控制等，可以根据锅炉的实际运行状况，自动调整燃烧参数，使锅炉始终保持在最佳的运行状态。同时，增加传感器可以实时监测燃烧过程中的各种参数，如烟气含氧量、飞灰含碳量等，为控制策略的优化提供准确的数据支持。通过控制策略优化，可以实现对燃烧过程的精准调节，提高燃烧效率和稳定性，降低污染物排放，实现锅炉的智能化运行。

5燃烧控制的方法

5.1常规控制方法

常规控制方法在锅炉燃烧控制中扮演着举足轻重的角色，其中比例-积分-微分（PID）控制和前馈控制尤为典型。PID控制以其简单、可靠且易于实现的特点，在稳定工况下能够保持较好的控制效果。前馈控制则通过提前介入，对可预见的扰动进行补偿，进一步提升了控制的稳定性。然而，面对锅炉燃烧这一复杂多变的过程，常规控制方法显得力不从心。难以准确捕捉运行工况的细微变化，对燃烧过程中的非线性、时变性等因素处理不够灵活。因此，尽管常规控制方法是锅炉燃烧控制稳健的基础，但仍需寻求突破，引入更先进的控制理念和技术，以适应日益复杂的燃烧控制需求。

5.2先进控制方法

先进控制方法的涌现，为锅炉燃烧控制带来了新的活力。模糊控制、神经网络控制、预测控制等先进方法，以其自适应、自学习的特性，展现出强大的控制潜力。模糊控制能够融合专家经验和模糊规则，对燃烧过程进行精确而灵活的控制。神经网络控制则通过训练学习，建立燃烧过程的数学模型，实现对燃烧状态的实时预测和精准控制。这些先进方法能够更好地应对多变的运行工况和复杂的燃烧过程，提升锅炉的燃烧效率和稳定性。

5.3智能控制方法

智能控制方法，如专家系统和遗传算法，将人工智能的技术融入锅炉燃烧控制之中。专家系统能够模拟人类的思维方式和决策过程，对燃烧过程进行智能化的故障诊断和优化调整。遗传算法则通过模拟自然选择和遗传机制，对燃烧过程的控制参数进行优化，寻找最优的控制方案。这些智能控制方法不仅能够提高锅炉的燃烧效率，还能降低污染物排放，提升锅炉运行的经济性和安全性。为锅炉燃烧控制带来了前所未有的智能化水平，推动了锅炉燃烧控制技术的不断进步和发展。

6燃烧优化与控制的实施

燃烧优化与控制的实施是一个综合考量多方面因素的过程，其中技术可行性、经济性和环保性是三大核心原则。在技术可行性方面，必须确保所提出的燃烧优化与控制技术方案能够在现有的设备和技术条件下得以实现，并且具备足够的可靠性和稳定性。这意味着技术方案不仅要理论上可行，还要经过实践验证，确保其在实际应用中能够保障锅炉的安全运行，避免因技术不成熟而带来的风险和隐患。经济性原则也是燃烧优化与控制实施中不可忽视的一环。需要全面考虑投资成本、运行成本等经济性因素，通过对比分析不同技术方案的经济效益，选择出最具性价比的技术方案进行实施。这既要求在技术方案选择时要注重成本效益分析，也要求在实施过程中要不断优化成本控制，提高资源利用效率。同时，环保性原则也是燃烧优化与控制实施中必须坚守的底线。必须确保所实施的技术方案符合环保法规的要求，能够有效降低污染物排放，改善环境质量。此外，随着全球对碳排放问题的日益关注，还应积极关注燃烧过程中的碳排放问题，推动绿色低碳发展，为构建美丽宜居的地球家园贡献力量。

7结语

锅炉集控运行中的燃烧优化与控制是提高能源利用效率、减少环境污染的重要手段。通过采用先进的控制技术和优化策略，可以实现对燃烧过程的精确控制和优化，提高锅炉的燃烧效率和稳定性，降低污染物排放。未来，随着科技的不断进步和环保要求的日益严格，燃烧优化与控制技术将得到更广泛的应用和发展。同时，也需要关注新技术、新材料的应用和研究，推动锅炉燃烧技术的不断创新和进步。

参考文献

[1]郭为.浅析电厂锅炉运行效率的影响因素及对策[J].科技创业家,2016,5(10):37-38.

[2]马楠,由聪.火力发电厂锅炉燃烧优化技术的研究探讨[J].电站系统工程,2017,33(02):37-38.

[3]张怀春.火力发电厂锅炉经济运行讨论及分析[J].锅炉技术,2011,42(04):38-40.