火电厂锅炉运行中燃烧优化调整问题的研究

引言

在当前我国电力行业处于能源结构转型关键期，国家明确提出“碳达峰、碳中和”目标并要求火电厂在保障能源供应的同时降低能耗与污染物排放的背景下，作为火电厂核心设备的锅炉，其燃烧工况直接影响机组运行效率与环保水平。但现有锅炉运行常因煤质波动适配性差、配风比例不合理、燃烧器调节滞后等问题，导致热效率偏低、氮氧化物排放超标，制约火电厂绿色发展。所以，探索燃烧优化调整路径对推动火电厂践行国家能源战略、实现高质量发展具有重要意义。

一、火电厂锅炉运行中燃烧优化调整问题分析

（一）煤质波动适配不足，燃烧稳定性欠佳

火电厂锅炉运行时首要面临煤质波动适配能力严重不足致使燃烧稳定性欠佳的挑战，因我国火电厂煤源多样，不同产地及批次煤炭在发热量、水分、灰分、挥发分等指标差异显著，同一电厂同一时段所用煤炭特性也难一致，煤质波动幅度大且频率高给锅炉燃烧系统带来巨大适配压力，致燃烧参数难以精准匹配实际入炉煤质特性，而传统煤质检测方式的滞后性使许多电厂煤质分析周期长达数小时甚至一天，无法实时响应煤质变化，锅炉燃烧系统对煤质波动适应性不足，在入炉煤质变化时难以维持最佳燃烧工况，引发锅炉蒸汽温度波动、炉膛结焦严重、飞灰含碳量增加等一系列问题[1]。

（二）配风比例调控失衡，热效率提升受限

火电厂锅炉配风系统作为燃烧过程关键控制环节，其调控平衡状态直接影响燃烧质量与热效率，可目前众多火电厂锅炉配风比例调控失衡明显，制约热效率提升，锅炉一次风、二次风、三次风分配不合理，造成局部区域氧气过剩或不足，形成燃烧死角或高温区，引发不完全燃烧或高温氮氧化物大量生成，且锅炉风量调节精度不足，难以随负荷变化实现精细化配风，低负荷工况下配风失衡问题更突出，一次风与二次风风速匹配不当，导致煤粉与空气混合不均匀、燃烧反应不充分，风道系统存在漏风点，部分风量未有效参与燃烧过程致能量损失，配风比例调控失衡问题长期存在，使锅炉过量空气系数偏高，引起排烟温度升高、热损失增加，严重限制锅炉热效率提升。

（三）燃烧器参数调节滞后，污染物排放难控

火电厂锅炉燃烧器作为实现燃料与空气高效混合、稳定燃烧的核心部件，其参数调节精度与响应速度直接关系到污染物生成与排放水平，当前锅炉燃烧器参数调节普遍滞后，导致污染物排放难以有效控制，燃烧器喷口角度、旋流强度等关键参数调整机制落后，多依赖人工定期调整，无法适应煤质变化与负荷波动需求，燃烧器内部流场分布不均匀，局部区域氧气浓度过高或过低，形成高温区域引发热力型氮氧化物大量生成，或低温不完全燃烧区域增加一氧化碳排放，炉膛负压波动大时，燃烧器参数调节未能及时跟进，破坏炉内燃烧环境稳定性，燃烧器参数调节滞后致锅炉燃烧状态频繁偏离最佳工况，不仅增加氮氧化物、二氧化硫、粉尘等污染物排放，还引发炉膛温度场不均衡，加剧水冷壁结渣结焦，降低传热效率，严重影响火电厂环保达标与经济运行。

二、火电厂锅炉运行中燃烧优化调整问题的优化措施

（一）建立煤质动态监测机制，精准适配燃烧参数

针对火电厂锅炉面对煤质波动适配不足问题，亟需建立煤质动态监测机制以实现燃烧参数精准适配，使煤质监测系统从静态单一向动态全面转变，引入在线煤质分析仪实时监测入炉煤炭热值、水分、灰分、挥发分等关键指标，确保监测数据时效性与准确性，将煤质分析频率提高至每小时一次甚至更快，让取样点覆盖煤场、输煤皮带、煤仓等多个环节以形成完整煤质监测链条；电厂建立煤质数据库记录不同来源煤炭特性与最佳燃烧参数对应关系积累煤质适配经验，引入人工智能技术预测煤质变化趋势提前做好参数调整准备避免被动响应；根据实时煤质数据，锅炉自动调整一次风速度、二次风比例、给煤量等关键参数保持最佳空燃比，磨煤机出力、给煤机转速、排粉温度等参数也根据煤质特性动态优化确保煤粉细度与煤粉浓度适应当前煤质特点；当检测到煤质突变时，监测系统立即发出预警触发应急调整机制防止燃烧工况剧烈波动；电厂引入煤质均化技术通过预先混煤减小煤质波动幅度降低适配难度，建立闭环反馈机制根据锅炉实际运行效果不断修正煤质适配模型提高适配精度[2]。

（二）优化配风系统调控，提升燃烧热效率

火电厂锅炉配风系统调控优化作为提升燃烧热效率的关键途径需从多角度综合改进，锅炉一次风系统优化着重于稳定风压、均匀风量分配，通过改造一次风机变频调速装置实现一次风量精确控制，同时优化磨煤机出口挡板自动调节逻辑保证各磨煤机出力均衡确保煤粉分布均匀；二次风系统优化侧重风速与风量调节精度提升，建议改造二次风门调节机构将步进电机替换为高精度伺服电机提高风门开度控制精度，同时在关键风道安装超声波流量计实时监测实际风量形成风量闭环控制系统；三次风系统优化重点解决风量分配不均问题，通过重新设计风道结构减少弯头数量降低压力损失，结合计算流体动力学模拟技术优化风道内部挡板位置实现各燃烧器进风量均衡；配风系统整体调控策略建立基于负荷、煤质、燃烧状态的智能配风模型，运用模糊控制算法根据炉膛温度场分布、氧含量分布等实时数据动态调整一二三次风比例维持最佳燃烧状态；同步实施锅炉风量测量精度提升工程，通过更换高精度风速仪、改进风量计算模型等措施确保风量数据可靠性。

（三）升级燃烧器调节技术，降低污染物排放量

在燃烧器结构优化方面，首先应当积极推行分级燃烧技术。具体来讲，就是要在燃烧器的内部合理设置多级风区，让燃料富集区与贫燃区得以形成，进而切实有效地抑制氮氧化物的产生。与此同时，还要对燃烧器喷口的设计加以改进，采用双内锥切向喷口这种结构形式，以此来提高煤粉跟空气混合的均匀程度，降低不完全燃烧的情况。关于旋流器优化改造的相关项目，需要重点致力于提升旋流强度可以调节的范围。具体做法为，把传统的那种固定式旋流器替换成液压驱动的可调式旋流器，这样一来，运行的工作人员就能够根据实际的燃烧状况，随时对旋流强度做出调整，始终维持最佳的燃烧效果。对于燃烧器角度调节机构电动化改造这项工程，必须全面予以实施。也就是说，要将原本的手动调节方式提升为伺服电机驱动的自动调节方式，并且结合燃烧优化算法，达成对燃烧器喷口角度的精确控制，把调节滞后的问题彻底解决掉。而锅炉燃烧器智能调控系统，应当将炉膛负压、氧含量、温度场、烟气成分等多方面的数据进行整合，运用人工神经网络的技术手段，构建起污染物生成预测的模型，通过前瞻性地对燃烧器参数做出调整，从根源上抑制污染物的产生。

三、结束语

通过技术升级、机制完善与系统优化协同解决当前燃烧系统存在的适配性、调控性与排放性问题，进一步结合智能化技术深化燃烧优化研究，以推动火电厂实现高效、清洁、可持续运行，为我国能源结构转型与 “双碳” 目标达成提供有力支撑，这对于作为平衡能源利用效率与环保要求关键环节，且关乎电力行业低碳转型与国家能源战略落地的火电厂锅炉燃烧优化调整而言十分重要。

参考文献：

[1]方路林.火电厂锅炉燃烧优化调控技术在降低煤耗中的应用研究[J].锅炉制造,2025,(05):33-35.

[2]黄志武.火电厂锅炉运行优化与节能研究[J].能源新观察,2025,(08):106-107.