基于闭环控制系统的电站锅炉燃烧优化

范津湧

浙江浙能乐清发电有限责任公司

在电站锅炉燃烧中，其燃烧优化技术是实现电站锅炉高效燃烧的有效措施，同时也是对污染物进行控制的最经济的方法之一。在电站锅炉燃烧优化技术中，使用闭环控制系统进行燃烧优化是非常可行的和可靠的，具有较强的经济性。本文就针对闭环控制系统的应用基础和原理进行分析研究，并对锅炉燃烧中闭环控制系统的要求进行阐述，从而对闭环控制系统的经济性进行评估，以便有效的提高闭环控制系统在电站锅炉燃烧优化中的价值和作用。

1 引言

电站锅炉运行的经济性将会直接影响到锅炉燃烧的调整效果。目前，采用的调整控制通常无法完全的针对锅炉燃烧特点进行控制。其随机组负荷变化较大，同时运行的效率变化较大，无法有效的确保机组运行在最佳环境中。在电站锅炉燃烧的过程中，通过使用闭环控制系统，可以有效的解决上述问题。由于闭环控制系统是对锅炉燃烧情况进行实时监控和调整，从而可以让锅炉燃烧一直保持在最佳的运行环境中，从而对电站锅炉燃烧进行优化，有效的提高电站的运行效率和经济性。

2 闭环控制系统的应用基础和原理

在火力发电厂中，要想有效的实现节能降耗，减少污染的发生，就必须要加强发电机组锅炉的优化控制，对电站锅炉燃烧进行优化控制是达到节能环保的最直接、有效的途径之一。火力发电厂在运行的过程中，由于电网负荷变化较大，同时燃烧的成分含量起伏较大，因此，机组设备在实际运行的过程中，需要进行不断的调整。需要在确保蒸汽的品质和产量的安全条件下，对锅炉等设备的经济运行进行有效的维护和保障。同时，还需要对锅炉的送煤量、给风量以及给水量等燃烧和运行参数进行优化和调控。

锅炉燃烧优化系统通常分为开环和闭环，其中开环系统是一种有人工参与的控制系统，通过优化运行，将优化的结果通过用户图形界面传送给操作人员，操作人员根据这些参数进行修改，以便达到有效的调整和控制的效果。闭环系统是一种没有人工参与的封闭系统，系统的优化结果是直接与控制调节设备通信，并对控制参数进行修改，所有的操作均是通过系统自动完成的。闭环控制系统与开环控制系统相比，更具有高效率和稳定性。在国外发达国家，运用闭环控制系统进行锅炉燃烧优化比较早，均得到广泛的应用，然而我国该类系统的应用还处于起步阶段。要想实现锅炉燃烧优化闭环控制系统，就需要对电站锅炉设备进行优化，需要具备自动化检测和控制的能力，并且其调节响应能力需要达到标准要求。另外，燃烧优化闭环控制系统的执行软件需要安装在微机上，通过网管和控制系统相连。系统通过数据高速公路获取所需的数据，并对这些数据进行综合分析，从而研发出模型。利用动态模型进行实时运转，得出各回路优化偏置值。并将偏置值送回数据高速公路中，通过增加收益优化以便对锅炉燃烧进行优化。

3 锅炉燃烧对闭环控制系统的要求

需要提高机组的运行效率

电站锅炉燃烧闭环控制系统在调整的过程中，需要在满足机组安全运行的前提下对锅炉燃烧进行优化整合，并分析现有机组的运行情况，在锅炉燃烧中运用闭环控制系统，从而提高锅炉运行的效率，尤其是针对300MW 容量以下的机组，其效果更明显。在基于闭环控制系统的锅炉燃烧中还可以加入适当的汽机侧的计算内容，从而获取整个机组效率的变化情况，反映出全面的电站运行情况。

确保调整过程中的安全性

由于基于闭环控制系统的锅炉燃烧参与到了实际运行的设备调整工作中，其中每一个环节的操作均会影响到机组运行的安全性，因此，需要对闭环控制系统调整，在调整的过程中需要注意安全性问题。为了有效的提高闭环控制系统运行的安全性，在闭环控制过程中，需要对所有闭环控制系统的数据进行判断，对数据进行预先处理和过滤。另外，在系统计算输出调整的时候，要考虑到调整范围的限制，实施对输出进行计算分析，从而得到合理的参数调整范围，确保其安全性。

具有较强的煤种适应性

在电厂的运行期间通常会发生煤种变化的问题，人工控制无法对其进行改变。锅炉燃烧闭环控制系统对煤种变化具体较好的辨别和调节能力，可以对不同的煤种进行不同的调整，可以完成不同煤种情况下的最佳调整工作，因此，其具有较强的煤种适应性，能够提高锅炉燃烧的效率。

具备外延接口功能

基于闭环控制系统的锅炉燃烧还应该具备较强的外延接口功能，方便对今后系统进行必要的扩展和开发，以便使得该系统能够更好的顺应企业发展的需求，并不断完善系统的功能。在电站锅炉燃烧的运行过程中，通过使用闭环控制系统，并要求闭环控制系统需要符合上述各项要求，才能够使得电站锅炉燃烧得到更好的优化。

4 在电站锅炉燃烧中实施闭环控制系统的经济性评估

电站投入成本的构成

电站实施燃烧优化闭环控制系统的成本投入通常是由软件投入和设备改造投入组成，其中软件投入的成本较大，而设备改造的成本估算需要根据各个电站的实际情况进行分析。对燃烧优化闭环控制系统来说，其主要的控制参数包括给粉、配风、送风调节等，针对这些控制参数需要具备良好的调节响应能力。因此，需要针对各种电站的实际情况进行分析，对比较差的调节设备进行改造投入。

电厂收益估算

根据相关研究分析，假设燃烧优化闭环控制系统主要是以降低污染气体以及有毒气体的排放量和提高燃烧效率为目的。以某发电厂的300MW 机组为例，该机组在上半年的发电量约2300GW·h，平均煤耗约350g/（kW·h），排放的氮氧化物约为7800t，按照电煤400 元每吨来估算，如果燃烧的效率提高0.5%，就可以节省成本约150 万元。根据相关排污消费征收标准管理办法来分析，如果能够降低10%的氮氧化物的排放量，就可以减少排放收费近50万元。在电站锅炉燃烧的过程中，通常可以降低氮氧化物的排放量在20%以上，根据相关估算，其成本可以极大的降低。另外，在实施燃烧优化闭环控制系统的时候，不仅可以取得以上估算方式得到直接的经济收益，还可以在降低温水排放方面以及降低辅助机功耗等方面减少成本。同时，在潜移默化的过程中，有利于提高员工操作水平，可以实现节能降耗和降低污染的目标，从而有效的促进发展的可持续发展。

性能评估方式

在对基于闭环控制系统的锅炉燃烧优化中对其性能进行评估，可以分为统计评估方式和代表工况点评估方式两种。其中统计评估方式主要是在机组连续运转的情况下，对在燃烧优化闭环控制系统的统投状态，以及在停止运转的状态下，记录性能的数据，例如热效率和氮氧化物排放量等数据，并对相对时间内的这些数据进行积累，对这两种状态下的数据进行统计分析和比较。通过这种方式可以有效的对该系统的性能进行评估，具有较好的数据复效性特点。另外，代表工况点评估方式通常是选择几个代表工况点进行测试，对投、停两种状态下的情况进行比较，同时，对影响锅炉运行性能的数据进行对比分析。这种方式产生的结果容易受到外部因素的影响，具有一定的偶然性，其数据复效性较差。在两种评估方式中，由于氮氧化物数据相对比较容易测量和反馈，使用这两种方式进行评估均具有一定的作用，然而燃烧效率的效果评估的相对提升比例较小，代表工况点的数据容易与其他机组的改进效果相混淆，使用统计评估方式进行评估，其效果更好。

5 总结

基于闭环控制系统的锅炉燃烧优化，能够通过对锅炉运行的历史数据和实验数据进行分析研究，从而可以有效的降低氮氧化物排放量和热效率，同时，还可以有效的提高机组运行的安全性。在不断变化的特定系统运行情况下，寻找到最佳匹配的操作参数，选择最优化的系统运行方案，可以为实现节能降耗的目标提供前提和条件。燃烧优化闭环控制系统的使用，可以为电力企业提高自身的综合竞争力提供良好的基础，并为电力企业带来更多的经济效益和社会效益。目前，我国现行的燃烧优化闭环控制系统的应用还处于起步阶段，其中还存在一定的缺陷和不足，影响到优化的效果，需要对其进行改造，从而充分发挥闭环控制系统在锅炉燃烧中的优化作用，提高燃烧优化闭环控制系统在电站中的应用价值。