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一、火电厂锅炉燃烧优化的意义和关键

       锅炉是火电运行中重要的设备之一，其燃烧性能的优劣直接影响到锅炉的运行效率，从而影响到整个发电效率。研究锅炉的燃烧过程并对锅炉燃烧技术进行优化，便携燃烧效率分析仪设备的使用，能够从一定程度使锅炉燃烧效率最大化，提高产电率，降低污染物排放量，促进火电行业健康发展。通过对锅炉燃烧的优化调整，以确保锅炉燃烧系统保持内部稳定的燃料供给、送风量，保持稳定的压力、温度和蒸发，这样既能促进燃料的充分燃烧，提高燃料利用率，降低成本，还能避免燃料结渣，防止烧毁燃烧器材，避免发生意外事故。提高锅炉机组的运营经济性、安全性及环保性。对于火电厂锅炉燃烧优化技术，其关键首先在于必须依托准确的检测数据。检测数据的精准程度，直接影响到优化方案的制定，从而影响到优化结果。另外，锅炉燃烧的效率优化，还要在燃烧器的优化设计上大下功夫，可以加强煤炭二次燃烧技术的研发，利用机组温热技术，提高能源利用率，降低企业成本，降低排放。
二、锅炉燃烧优化主要技术
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，通过实时在线检测炉膛火焰温度、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。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。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。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，通过在某680 MW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。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。

2.基于锅炉燃烧器改造的锅炉燃烧优化

       燃烧器是保证锅炉稳定燃烧的重要设施，对锅炉进行低氮燃烧器改造，在不同的条件下进行空气分级燃烧、燃料分级燃烧或烟气再循环燃烧，可有效降低NOx生成量并提高锅炉燃烧效率。针对某电厂300 MW亚临界锅炉机组提出了低NOx燃烧器改造，改造方案包括复合空气分级、低NOx燃烧器、高位分离燃尽风等减排措施，方案在满足低NOx排放的同时提高了燃烧效率并防止了结渣及高温腐蚀等问题。但在低氮燃烧器改造实际应用中，该技术会对锅炉的稳定性、水冷壁结焦、飞灰含碳量、运行效率等方面产生影响，因此在改造技术实施过程中需要根据影响锅炉稳定性的各类因素对二次风、氧量以及分级燃烧技术等进行调整。
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。

       清华大学张毅等人基于神经网络算法建立锅炉运行效率及NOx排放的预测模型，并采用遗传算法生成实时最优控制参数，然后通过与电厂DCS系统双向通信实现锅炉运行优化控制，从而实现经济与环保相协调的优化运行目标。该系统通过在某电厂试验，结果显示系统可在提高锅炉燃烧效率的同时降低NOx排放。将锅炉燃烧过程中的17个输入变量作为优化变量、7个输出变量为优化目标，采用粒子群算法求解优化控制参数，从而为锅炉优化控制提供依据。除此之外，还有其他学者将极限学习机、支持向量机模型等算法应用于锅炉优化控制中，这些智能优化算法适应性强、实时性强，在锅炉燃烧优化控制中有着很好的应用前景。
三、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。

结语：

       锅炉的燃烧状态影响着整个机组的运行效率及电厂的发电效率，并且由煤粉燃烧产生的NOx会造成环境污染，因此对火电机组而言很有必要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控制污染物排放，从而保证锅炉经济、平稳、低污染的运行。

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