锅炉燃烧的优化设计方案

锅炉燃烧的优化设计方案

摘要：电能是最洁净的便于使用的二次能源，但是在生产电能的同时却消耗了大量的一次能源。并对锅炉节能改造给出了建议和节能策略分析。燃烧特性是锅炉运行的基础，对于锅炉设计及运行人员，必须了解锅炉燃烧的性能、特点，不断对其进行优化设计，才能保证锅炉运行的安全性，提高其经济性。

关键词：锅炉燃烧；优化方案

Abstract: electric energy is the most clean and convenient to use the two energy, but in the production of electric energy at the same time it consumes a lot of energy. And the boiler energy transformation is proposed and energy saving strategy analysis. Combustion in boiler operation foundation, for the boiler design and operation personnel, must understand the boiler combustion performance, characteristics, continue to optimize the design, to ensure the boiler operation safety, improve its economy.

Keywords: boiler; optimization scheme

采用新型密封技术改造锅炉空气预热器。空预器的漏风问题一直是影响锅炉燃烧，降低效率的威胁。通过采用新型密封技术，降低空预器漏风率，不仅减少排烟损失，降低飞灰含碳量，还可以节约厂用电，降低厂用电率。

锅炉制粉系统技术改造。通过改造磨煤机系统、密封系统，可以提高制粉效率，降低制粉单耗，从而降低煤耗。 电站循环冷却水余热再利用。通过凝汽器由循环冷却水带走的热量一般占输送总能量的15%以上，有的甚至高达25%以上，造成了能量的极大浪费。如果能采用余热利用技术把这部分能量利用起来，势必会对电厂效率提高产生明显的效果随着我国电力行业改革的不断深入，“厂网分开，竞价上网”的运行机制已成必然。对各电厂而言，保障机组的安全经济运行，努力降低发电成本，是参与竞争的必由之路。系统组成与结构一定时，机组运行的安全性和经济性主要取决于锅炉的安全经济运行，而锅炉运行的安全性和经济性主要取决于锅炉的燃烧运行调整。在火电发电成本中，燃烧费用一般要点70%以上，因此，提高锅炉燃烧系统的运行水平，对机组的节能降耗具有重要意义。

1设备概况

某厂8号炉为DG-670／13.7-8型自然循环煤粉炉，制粉系统为钢球磨中储式热风送粉系统。1991年1月投产，配200MW汽轮发电机组。设计带基本负荷，低于180MW时需投油助燃。1997年进行了分散控制系统(DCS)改造，2001年汽轮机通过通流部分改造扩充为220MW。自1992年下半年后，煤炭市场发生了变化，锅炉燃煤质量严重恶化，煤种杂乱无序，运行煤种偏离设计煤种，挥发分低、

灰分高，造成煤粉气流着火延迟。火焰中心上移，燃烧不完全损失增加，炉膛出口烟温升高，排烟损失增大。机组扩容后，燃料量增加，炉内温度提高，造成炉膛出口区域、屏区及燃烧器区域存在不同程度的结渣，影响了锅炉的安全经济运行。

2锅炉经济运行研究

2.1蒸汽参数

蒸汽参数的高低直接决定电厂热力循环的效率。运行中能否维持蒸汽参数的稳定主要取决于运行人员的责任心及热工自动装置的投入率。本机组经数字电液控制系统(DEH)和DCS改造后，设备自动化水平有了大幅度提高，能针对煤质、负荷、运行方式的变化及时调整，正常工况下能维持蒸汽参数在规定范围内。经试验表明，主蒸汽温度可平均提高10～14℃，平均可使全厂煤耗下降 1.44g／(kW·h)，再热汽温平均提高12℃，煤耗下降0.81g／(kW·h)。

2.2锅炉的各项损失

锅炉的各项热损失中排烟损失q2最大，约占5％-12％；其次是固体未完全燃烧损失q4，约占1％—5％。其它损失则很小。提高机组的经济性，主要应从减小q2和q4着手。

2.2.1排烟损失

影响排烟损失q2的主要因素是排烟温度和排烟容积。排烟温度越高，则排烟热损失越大，一般每增加10—15℃，会使损失增加1％。排烟温度偏高的原因有：受热面设计过小；实际煤种偏离设计煤种；运行不当，火焰中心偏高；受热面污染；制粉系统漏风，为保证合适的过量空气系数而减少空气预热器的送风量，其吸热减少及空气预热器漏风、堵灰严重。排烟容积过大的主要原因为：炉膛及烟道漏风；煤粉过湿，燃烧后产生大量水蒸汽及运行中送风量过大等。

3 锅炉燃烧优化的目的

提高机组热效率，降低煤耗；降低电厂用电；降低排放，减少对环境的污染和可能的排污费用；提高机组运行的安全性、稳定性，减少非计划停机损失。锅炉燃烧优化控制系统以提高锅炉运行经济性、降低污染物排放、降低厂用电为目的，寻求基于多目标的锅炉运行综合优化。炉侧的很多可控参数都可以用于多目标优化。典型的过程参数包括：飞灰含碳量、排烟温度、过热器喷水量、再热器喷水量、风机厂用电等。

4锅炉燃烧优化的操作变量

锅炉燃烧优化的潜在操作变量包括一次风量、二次风量、二次风压、二次分配、磨煤机出口温度、粉量分析等。

5锅炉燃烧优化控制的完整解决方案

锅炉燃烧调整的主要任务是根据不同的负荷和煤种，进行合理的配风、配煤、以保证锅炉燃烧的安全性和经济性。

锅炉燃烧是一个复杂的热工过程，锅炉燃烧的各种设定工况如二次风量、二次风分配、一次风量以及给粉分配等多种因素对锅炉燃烧的安全性、稳定性、经济性以及大气污染物排放都有直接的影响。锅炉燃烧优化控制系统是以提高锅炉燃烧的经济性、降低大气污染物排放为目的的高级应用系统。该系统基于锅炉可控参数的反馈（如飞灰含碳两、排烟温度排放等），通过对锅炉燃烧操作变量（如一次风、二次风等）的优化闭环控制，实现锅炉经济运行。

实现燃烧优化的关键是建立燃烧优化数学模型。由于锅炉内煤粉燃烧过程极其复杂，无法用理论方法建立燃烧模型。但是，锅炉的燃烧特性必然反映在锅炉的燃烧数据中，也就是说，锅炉实际燃烧运行数据中蕴涵了锅炉的燃烧运行特性。本系统应用先进的人工智能神经网络技术，根据锅炉燃烧过程历史数据，建立锅炉运行工况（负荷、煤种等）、配风配煤运行方式和燃烧性能之间的关系模型，并采用非线形寻优技术，从模型中找出不同负荷、不同煤种下最佳的配风、配煤运行方式，以次作为“专家”燃烧运行经验，指导锅炉燃烧调整，实现锅炉燃烧系统的优化运行。

锅炉效率优化功能在锅炉现行运行条件下，以提高炉效为目标，根据锅炉的负荷和煤种，在线优化锅炉的配风、配煤燃烧运行方式，并给出燃烧调整操作指导，实现锅炉燃烧系统优化运行。

结语   目前，面临着能源资源逐渐匮乏和能源需求总量日益增大的双重挑战，节能降耗刻不容缓，尤其是能耗大户行业。电厂热力系统首当其冲，且与发达国家相比，我国的热力系统节能降耗还是有很大的潜力和空间可以充分挖掘。有理由相信，随着相关热力系统分析方法的逐步发展和完善，电厂热力系统节能降耗将会取得更长远的进步。 

参考文献：

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[3]锅炉运行管理及测试技术实用手册[M].北京：中国环境科学出版社，1993

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