顾帅奇
华能大庆热电有限公司 ，黑龙江省大庆市 163000
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。基于此，以下对火电厂锅炉燃烧优化关键技术进行了探讨，以供参考。
关键词：火电厂锅炉；燃烧优化；关键技术；研究
引言
火电厂不仅仅要注重经济效益，同时也要实现社会效益、环境效益并重。火电厂锅炉运行生产中，可以通过系统调节来控制废弃排放指标，积极采用低氮燃烧技术实现锅炉改造，加强污染气体排放总量、排放浓度控制，减少对自然环境的负面影响，提高火电厂锅炉运行的综合效益。
1火电厂锅炉燃烧问题分析
1.1运行稳定性不足，影响锅炉运行效率
锅炉内投放的燃烧物质以及运行时产生的负荷均会影响锅炉运行效率，且在运行效率发生变化的同时锅炉运行无法处于稳定的状态，如果使用的煤炭质量存在问题、同时未能保证输送的风量控制在稳定状态，均会影响到锅炉运行的稳定性，致使锅炉燃烧效率不断降低。
1.2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。
1.3环境条件影响存在煤粉分配不均
锅炉燃烧时极易受到自然条件的影响，其中自然界的风速对锅炉燃烧产生的影响较为明显，如风速与锅炉燃烧存在速度偏差，锅炉的运行效率将发生不同的变化。如产生的风速偏差超过每秒20米时锅炉内煤粉浓度会不断提高，通常会提高20%。如果风量较低会使锅炉内的煤粉无法充分融合，致使锅炉内煤粉无法充分的燃烧。此外许多热电电厂在生产过程中均会采用节煤降耗方式，但会使锅炉内煤粉出现较为严重的分配不均情况，在受到节煤降耗条件限制的同时，还由于锅炉风控系统运行能力有限，导致锅炉内煤粉出现分配不均的情况。
2火电厂锅炉燃烧优化关键技术措施
2.1一次风、二次风、周界风优化调整
在进行主燃烧区调整当中，要特别关注低氧燃烧的实际需求，做好二次风门实际开度控制，把控好燃尽风量、控氧量之间的关系，根据锅炉机组内部的实际运行状况，对锅炉优化参数进行调整，对比采用多种配风方案，采取多元化的锅炉运行模式，尽可能减少NOx实际排放量，控制锅炉生产带来的污染问题，提高火电厂生产的环境效益。对于二次风开度控制来说，通常最上层二次风开度要控制在35%以内，每层周界风开度要在15%20%范围内，最下层二次风开度不得低于70%，如果最下层二次风开度不足70%，则在煤粉燃烧过程中容易出现缺氧问题，快速增加烟气的生成量。考虑到二次风组合模式、NOx放量、锅炉汽体温度等存在着相互影响作用，因此在进行优化调整过程中，要根据这些数据参数综合进行调整。特别要关注制粉系统工作模式、锅炉负载情况、锅炉工作情况等，综合分析锅炉低氮燃烧实际效益，从中找出现现存问题，针对性对存在问题的参数展开调整。
2.2对于锅炉燃烧器的调节运行
首先，在空气分级燃烧技术中，主要是通过对锅炉设施中本身含有的低氮燃烧器及时进行改造，使其转化为水平或垂直浓氮燃烧器，因为这两种燃烧器是有效地降低氮氧化物排放量的燃烧设备。比如，垂直浓氮燃烧器就是主要通过垂直方向进行浓氮燃烧，而在高燃烧器的出口处本身就有稳定的回流效果，使得可以将产生的氮氧化物进行分离，又可以将燃烧火焰控制在一定范围内，从而使得锅炉处于持续稳定的状态。而垂直浓氮燃烧器的燃烧特点，主要有以下两个方面：第一，在垂直浓氮燃烧中，由于锅炉内的温度会随着煤粉浓度的增加而降低，这就使得燃烧着的火的热度也会降低，并且时间越短传播效率越高，这就说明煤粉的质量是决定火焰燃烧效率的关键。第二，在垂直浓氮器中的高煤粉和低煤粉会分别收到氧气和燃料的不足，两者最终生产的氮氧化物含量较少。那么，这就说明即便拥有垂直或水平浓氮燃烧器，如果不能合理调节，同样不能发挥积极作用。所以，这就需要企业在选择锅炉燃烧器时，不能盲目选择，既要掌握将锅炉内的浓氮煤粉清除，又要掌握燃烧器的参数、分离比例等详细数据，这样才能最终确保锅炉的燃烧质量。
2.3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。如图1所示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。
2.4送风控制优化
烟气含氧量是关系着锅炉热效率的重要指标，而煤种不同和生产负荷工况的变化，都有相对应的最佳含氧量αop。低于最佳氧含量，燃烧不充分，造成不完全燃烧损失增加;高于最佳氧含量，则空气过剩，烟气带走热量增加，引起排烟热损失增加。这两种情况下锅炉热效率都会下降。而当机械不完全燃烧损失q4和排烟热损失q2最小时，锅炉氧含量α在最佳值αop。建立风煤比校正函数，根据上一时刻风煤比、总送风量和总给煤量在线计算出这一时刻最佳风煤比，可由此建立一个自动寻优的风煤比模块，如图3所示。通过氧含量、送风量和燃料量，自动辨识，预测需要的风量，通过串级PID，调节二次风机变频，通过送风量与氧量的偏差进行解耦调节，送风量与煤量成正比，总给煤量变化时，通过氧含量修正总送风量。
2.5调整锅炉燃料量控制
对投入到锅炉内的燃料量进行控制，需按照以下要求进行：操作人员应掌握锅炉机组在运行时负荷状态，根据负荷状态向锅炉内投放燃料；根据投放燃料量控制送风量；调整粉煤的投入量可提高燃料的燃烧效率；设立监控系统，实时监控锅炉的燃烧状态，将监测数据传输至中控设备，由中控设备发出指令使锅炉可保持在稳定的运行状态。
结束语
火电厂锅炉燃烧改造工程具有工艺标准高、技术性强、专业严格、实施过程复杂等特点，因此必须要全方位加强低氮燃烧器改造方案的研究工作。通过科学改造、合理调整，提高锅炉燃烧效率，有效控制NOx生成量，提高了火电厂运行的经济效益、社会效益、环境效益。未来，随着我国对环境保护工作愈加重视，火电厂管理人员要将环境保护作为科学生产前提，根据政策要求、生产状况，对锅炉低氮燃烧系统进一步升级改造，确保锅炉运行能够满足社会可持续发展需求。
参考文献
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