火电厂锅炉燃烧控制的调整技术分析
张利邦
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张利邦,. 火电厂锅炉燃烧控制的调整技术分析[J]. 电力技术学报,20229. DOI:10.12721/ccn.2022.157087.
摘要: 电力作为基本能源之一,在人们的生产和生活中发挥着重要作用。电力主要由发电厂提供,发电厂类型多样,其中火力发电是主力军。火力发电主要通过燃烧煤炭资源将热量转化为电力。在火力发电机组中,锅炉是能量形式转换的重要设备。在每年消耗大量煤炭资源的同时,燃烧引起的污染问题也越来越严重。面对这种情况,如何提高锅炉燃烧质量成为研究的重点,不仅能够提高煤炭资源利用率,降低发电成本,还能减少对环境的污染。基于此,本文就火电厂锅炉燃烧控制的调整技术进行相关探究,以期为有关方面的研究提供参考借鉴。
关键词: 火电厂锅炉;燃烧控制;调整技术
DOI:10.12721/ccn.2022.157087
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引言

建立和保持稳定的燃烧火焰是电站锅炉燃烧的基本要求。火电厂锅炉运行的燃烧状态是影响整个锅炉运行参数的重要监测对象之一。不稳定燃烧不仅会降低锅炉热效率产生的污染物和噪音,在极端情况下还会导致锅炉炉膛灭火。如果处理不当,可能会引起炉膛爆燃,引发安全事故。随着燃料和能源的日益匮乏,大多数火电企业选择配煤作为降低生产成本的主要措施,这就增加了锅炉燃烧控制的复杂性,同时也使锅炉故障率上升。长期稳定保持锅炉良好的燃烧状态是提高电厂安全经济运行的基本保障。

1研究意义

在当今社会各部门贯彻可持续发展理念的时代,社会发展对电厂提出了更高的要求,推动电厂朝着高效环保的方向全面发展。对于火力发电厂而言,锅炉运行结构包括以下两个方面:一是锅炉本身;二是辅助设备。锅炉的主要燃料是煤,煤可以通过燃烧逐渐将化学能转化为热能。其热能通过受热面传递到锅炉水进行加热,从而产生高温热水和蒸汽。蒸汽动能是其他发电设备正常运行的主要驱动力。具体来说,锅炉中燃料的燃烧率和能量利用率是提高锅炉效率和性能的决定性因素。所以,在锅炉改造的时候,需要重视上述的几种原理,在不改变其原理的情况下,尽量符合当前的需求,从而实现火电厂的有效发展和进步,推动火电厂的革新。

2火电厂锅炉燃烧不完全的危害

(1)降低热效率。由于不完全燃烧的存在,在锅炉炉膛内形成了还原环境。此外,在高温环境下,煤中的高分子C组分开始碳化和积累,并停留在烟道管内壁或水管外侧,长时间会形成更多的烟尘,导致锅炉受热面热阻增大,换热率降低,排烟温度的逐渐升高,排烟环节热量损失过大,影响火电厂锅炉的运行效率。(2)产生大量CO。煤的不完全燃烧将产生大量CO,如果发生泄漏,将对锅炉设备的健康构成极大威胁,并将增加锅炉爆炸事故的风险,这对锅炉吹扫提出了更高的要求,具有更大的安全隐患。(3)增加煤炭消耗量。由于燃烧不完全,炉内部分煤没有真正参与燃烧,导致煤耗增加,严重影响锅炉的热效率和经济性。(4)生产炭黑。火力发电厂锅炉运行时,火焰区两侧的煤和氧化剂被加热。在煤的热分解过程中,原始化合物的脱氢和碳原子的逐渐积累会产生重烃,甚至小碳颗粒。碳粒燃烧需要一定的时间,因为煤炭不完全燃烧导致碳粒在尚未燃尽的情况下被燃烧产物带走,最终产生碳烟,给生态环境带来较大污染。

3火电厂锅炉燃烧控制的调整技术

3.1 燃料优化控制

在燃烧阶段,应加强对燃料的合理控制。从实际情况来看,锅炉的通风条件将极大地影响其运行效果,因此工作人员应从具体要求出发,科学合理地实施燃烧量的最优控制。科学合理的燃料控制工作可以最大限度地减少锅炉内部对其燃烧状态的干扰,进而促进系统运行效果的进一步提高。燃烧过程中的各种因素之间有着密切的联系,所以应当加强对于其中相互作用的重视,并保障其所选用燃料的实际质量以及通风设备的合理性。

3.2 锅炉设备调整优化

由于一些火电机组已投运多年,随着运行时间的延长,一些锅炉设备出现了不同程度的异常情况。最典型的是脱硫增压风机能耗高。基于此,火电厂需要从技术层面对部分设备进行改造和优化。例如,对于增压风机的高能耗,可以实施“加引一体”的改造。改造完成后,系统阻力将显著增加,以达到预期目的。当机组厂用电率显著降低时,风、烟气系统的电耗将显著降低;针对磨煤机分离器挡板卡住的问题,可以对磨煤机进行技术改造,即从原来的固定分离器改为旋转分离器。改造后可有效控制煤粉细度,大大降低制粉电耗,节能效果显著。过热器氧化皮剥落问题,换管维修周期长。目前,无法安排较长的维护期。此外,管道更换成本高,因此在改造过程中采用了过热器酸洗措施,此措施的优势是较低的成本和较短的工期。结合酸洗后控制氧化皮,再根据管子使用寿命,保证机组大修安排换管。从而用这样的方式实现燃烧效果增强。

3.3 送风量控制调整

送风控制改进的主要目标是确保送风和燃煤量保持在稳定状态,并提高火力发电厂锅炉运行的热效率。操作人员可以合理调整送风机的动叶片,送风量需要根据燃烧率需求与煤量的比例关系计算。如果煤量发生变化,也应及时调整送风量。由于炉膛氧含量的实际数据测量往往具有一定的滞后性,因此可以使用智能调节系统进行控制。送风量调节器和风门可设置为快速反应系统,依靠氧气调节器进行校正,确保炉内氧气含量处于稳定值,从而合理确定送风量。在此过程中,工作人员应综合考虑其供气流量控制系统的实际情况,并明确其在炉膛压力方面的控制要求。为了始终保持在标准范围内,必须正确处理送风和引风之间的平衡。此外,炉膛压力的具体情况直接影响到电站火电锅炉的燃烧,关系到其最终运行的经济性和有效性。如果其压力过大,则会增加爆炸的可能性,但如果一些压力较小的冷空气进入炉膛,则会直接显示出燃烧状态。基于此,工作人员可以根据送风量作为前馈信号,以便于进一步保障系统本身的实际调节能力,科学合理地开展对于燃料和风量的配比工作,确保可燃物燃烧的充分性,尽可能降低资源浪费现象出现的概率。

3.4 构建燃烧优化控制系统

预测控制技术已成为复杂工业过程中最成熟、应用最广泛的先进控制分支。模型预测控制是一种多变量先进控制技术。它使用由数据识别的过程模型来预测未来期间控制过程的变化趋势,并减少受控对象的波动。先进的测量数据,建立了多目标优化模型。基于声学测温技术,研究并建立了火电厂二维温度场信息与锅炉运行参数之间的关系。提出了一种能够表征炉膛温度场分布的适合燃烧优化控制的数学模型,并研究了该模型的燃烧优化控制策略。采用模型辨识的预测控制技术取代传统的前馈+PID反馈控制模式,解决了传统策略难以深入考虑AGC协调、蒸汽温度和压力、NOx、O2等多变量大滞后耦合过程控制中的调节速度和稳定性的问题,实现提升机组负荷跟踪性能,以及改善主汽压、主汽温、NOx等关键指标参数控制品质,同时提升电厂智能化控制水平。

结束语

综上所述,火电厂通过锅炉进行能源转换,不仅消耗大量煤炭资源,而且造成环境污染。通过火电厂锅炉燃烧控制的调整技术,有效地提升了火电厂目前的作用。在实际实施过程中,火电厂可以承担更多的社会责任,有效地促进我们社会的发展和进步,尤其是在社会层面有着非常重要的意义,因此值得大力地推广,可以有效保证系统的发展和进步。

参考文献:

[1] 赵殿瑞,裴振英,刘伟乾.火力发电厂低碳电力生产高效率的自动控制方法研究[J].沈阳工程学院学报(自然科学版),2019,15(03):255-259

[2] 蒋子阳,呼钰双,金茜,刘勇,于喜欢.探讨电厂锅炉燃烧优化控制系统的设计[J].黑龙江科技信息,2012(25):22.