电厂锅炉燃烧控制及优化研究

摘要：目前，我国对电能的需求不断增加，电厂建设越来越多。火电厂锅炉燃烧技术也在不断发展，已经在提高燃烧效率、降低污染物排放方面取得了显著的成绩，但同时也存在着燃料多样化、燃烧过程复杂化等挑战，尚需进一步推进锅炉燃烧技术优化调整。因此，为进一步提升火电厂经济效益与社会效益，推进火电厂锅炉燃烧技术优化调整就成为当前亟须解决的重要课题。本文就电厂锅炉燃烧控制及优化研究，进而为电厂锅炉燃烧质量的不断提高提供参考。

关键词：电厂；锅炉；燃烧；控制；优化

1电厂锅炉燃烧控制存在的问题

1.1煤粉分配不均匀导致燃烧不稳定

煤粉分配不均匀所导致的燃烧不稳定的根源通常在于燃烧器与燃烧器之间煤粉分配不均匀，导致在锅炉燃烧过程中出现区域性的燃烧偏差。具体而言，若燃烧器间的风速差异超过一定阈值，可能会引发煤粉浓度偏差，甚至导致部分燃烧器的煤粉浓度远高于或远低于理想值，在锅炉的不同层次及支管内尤为常见。煤粉分配不均匀直接影响到锅炉燃烧的稳定性和效率，可能导致部分区域燃烧不充分或过量，进而造成锅炉运行不稳定、烟气排放增加等问题。

1.2效率与稳定性方面的挑战

虽然循环流化床锅炉在燃烧效率上有其优势，但仍存在一些挑战。由于其燃烧方式的特殊性，需要精确控制床料的流化状态。循环流化床锅炉在负荷变化时，由于床料的热惯性，响应速度相对较慢，在一定程度上影响了锅炉的运行效率。

1.3污染物排放超标

燃料中硫、氮化合物长时间处于高温下，会转化为SO2、NO2等各种污染物，且还会面临颗粒物（PM）、重金属等排放问题。上述问题的产生，都受到燃料品质、燃烧条件、脱硫脱硝设施运行状况等相关因素的影响。

2电厂锅炉燃烧的优化策略

2.1降低燃料未完全燃烧带来的热损失影响

第一，控制和调整送风量与引风量，通过合理调节送风量和引风量，可以确保燃料与空气混合均匀，从而实现燃料的充分燃烧。调整送风量和引风量的大小和比例，可以根据锅炉的实际情况和负荷需求进行调节，以确保燃料燃烧的稳定性和完整性。第二，科学调节二次风量。通过调节二次风量的大小和分配，可以有效调节燃烧过程中的氧气供应，从而控制燃料的燃烧速率和程度，避免燃料过量供应或者不足，进而减少燃料未完全燃烧所带来的热损失。第三，提高内部燃料的燃烧时间。通过延长燃料在锅炉内的停留时间，可以增加燃料与空气的接触时间，提高燃料的燃烧效率。这可以通过优化燃料的供给方式、调整燃烧器的结构和布置等方式来实现。

2.2烟气净化装置的安装与调试

为了保证锅炉水循环系统的安装质量，需要对全部水冷壁管、主蒸汽管采用氩弧焊打底工艺，手工电弧焊盖面的焊接方式。对省煤器管和一级、二级过热器也应采用相应的焊接技术，建议在送风机出口风门、二次风机出口风门、引风机入口风门等关键位置选用电动执行器，对烟气系统设备进行空载单机调试，对反应器及烟道系统、灰循环系统进行热态调试，观察并调整系统在高温环境下的运行状态。调试过程中需要密切关注各项参数的变化，让系统的整体性能达到设计标准。

2.3洁净燃烧与污染物减排技术的应用

对火电厂锅炉燃烧技术的优化调整来说，可以积极引入循环流化床燃烧（CFBC）技术，通过将燃料颗粒悬浮在快速流动的空气或气体介质中，然后形成类似沸腾液体状态的流态化床层进行充分燃烧，因为该技术具有良好的燃料适应性和低温燃烧特性，可以在整个燃烧过程中有效控制硫氧化物排放，同时也能够减少氮氧化物生成，并且在燃烧过程中添加石灰石等脱硫剂，能够直接实现炉内脱硫的目标。与此同时，火电厂还可以引入整体煤气化联合循环（IGCC）技术，该技术将煤或其他固体燃料气化为合成气（主要成分为氢气和一氧化碳），通过净化处理以后，送入燃气轮机发电，这个过程中产生的高温烟气再进入余热锅炉产生蒸汽驱动蒸汽轮机二次发电，不仅具有理想的能源转换率，同时能够显著降低硫氧化物、粉尘和部分氮氧化物排放。此外，也可以采用选择性催化还原（SCR），相较于SNCR来说，SCR技术在催化剂的作用下，能够处于更低的温度下，高效地将氮氧化物转化为无害的氮气和水蒸气，能够进一步提升NO2去除率。火电厂还可以选择污染物减排设备，通过应用脱硝装置，将其安装于SCR或SNCR系统，能够把烟气中的氮氧化物含量降至法规标准；通过电除尘器，综合利用高电压静电场捕集烟气中的粉尘颗粒，本身的效率更高，可以大幅度降低粉尘排放量；火电厂也可以选择湿法或半干法脱硫设施，湿法脱硫（如石灰石-石膏法）主要是让烟气与吸收剂浆液接触，针对硫氧化物进行吸收处理；半干法脱硫则使用干燥反应条件下的固态吸收剂，同样能够有效地转化SO2，使其成为固态硫酸盐产物，最终从烟气中分离出来。

2.4引入智能化与自动化控制技术

（1）智能化燃烧控制系统的设计与实现。智能化燃烧控制系统利用先进的传感器技术和计算机控制技术，实现对锅炉燃烧过程的精确监测、自动调节和优化控制。第一，智能化燃烧控制系统通过大量的传感器对锅炉燃烧过程中的各项参数进行实时监测，包括燃料供给、燃烧温度、氧气含量、排放浓度等。第二，利用先进的控制算法和模型，对监测到的数据进行分析和处理，实现对燃烧过程的智能化控制。例如，根据实时监测到的燃料性质和燃烧条件，自动调节燃料供给量、空气流量和点火时间，以确保燃烧过程的稳定性和高效率。第三，智能化燃烧控制系统还可以通过与其他系统的联动，实现更加精准的控制和优化。例如，与电力系统联动，根据电网负荷变化调节锅炉负荷，提高电厂的运行效率和经济性。智能化燃烧控制系统的实现不仅可以提高锅炉燃烧效率和环保性能，还可以降低运行成本，提高设备的可靠性和安全性。（2）自动化控制技术在燃烧优化中的应用。自动化控制技术在燃烧优化中的应用，是通过自动化系统实现对锅炉燃烧过程的精确控制和优化，从而提高燃烧效率、降低排放，以及确保设备安全稳定运行。第一，自动化控制技术通过将传感器和执行器等设备与控制系统相连，实现对燃烧过程各项参数的实时监测和调节。例如，根据燃料的性质和质量、空气流量、燃烧温度等参数的变化，自动调节燃料供给和空气流量，以保持最佳的燃烧条件。第二，自动化控制技术可以利用先进的控制算法和模型，对监测到的数据进行分析和处理，实现对燃烧过程的智能化优化。第三，自动化控制技术还可以实现对设备的远程监控和远程操作，从而实现对整个锅炉系统的集中管理和控制，提高设备的运行效率和管理水平

结语

综上所述，火电厂锅炉燃烧技术的优化调整是各个火电厂研究的焦点，对于提高能源利用效率、减少污染物排放以及实现可持续发展目标等均具有重要的意义。这就需要我们从火电厂锅炉燃烧技术现状入手，针对现有技术进行全面的分析，然后充分结合科学技术、信息技术发展动态，通过燃料预处理与配比优化、炉内空气分级供风与燃料分散控制技术、燃烧器设计改进与布置优化、先进燃烧控制系统应用以及洁净燃烧与污染物减排技术的应用等多个方面优化设计，从而有效提升火电厂锅炉燃烧效率，降低燃烧过程中的污染物排放。

参考文献

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