电厂锅炉燃烧优化控制系统的设计

欧阳军 文黎平

摘要：电厂锅炉在实际运行过程中，很容易受到客观因素的影响，如人为操作不当、运行环境不佳等，而出现不同程度隐患问题。一旦电厂锅炉出现运行问题，系统燃烧水平势必会受到一定影响。针对于此，研究人员为进一步解决电厂锅炉运行效率不高的问题，选择利用现代化技术手段，深化电厂锅炉燃烧控制系统，以期达到预期的运行效果。文章主要结合电厂锅炉燃烧控制系统现状，进一步提出关于电厂锅炉燃烧控制系统的优化设计方法，以供参考。

关键词：电厂锅炉；燃烧控制系统；优化设计；

电厂本身就属于复杂的运行体系，随时都有可能发生机组负荷变化问题，给电厂稳定运行带来严重隐患。而对于这类问题，仅仅凭借人工操作难以得到有效解决。如果处理不当，甚至会进一步加剧运行隐患程度。结合实践经验来看，锅炉燃烧控制问题是影响电厂安全运行的关键因素。可以说，唯有处理好锅炉燃烧控制问题，才能够确保电厂运行安全。目前，在电厂锅炉燃烧控制设计方面，主要以调整风量、风箱与炉膛压差以及其它变量为主，目的在于将锅炉控制在最佳运行状态当中。然而，锅炉运行效率始终是一个比较复杂的曲面，制约因素较多。针对于此，我们必须寻求一种切实可行的设计方法，加以解决。

1 电厂锅炉燃烧控制系统的基本概述

电厂锅炉燃烧控制系统主要以主蒸汽压力控制系统、风煤交叉限制回路、送引风控制系统等系统为主。其中，主蒸汽压力控制系统在正式运行过程中，往往多以基于直接能量平衡DEB控制方案为主要设计内容，针对中间仓储式制粉系统锅炉设备的运行情况进行合理优化。结合多年的应用实践来看，即便是多数电厂选用了DEB方案，但是介于自身技术因素或者参数选择不当等影响，在变负荷过程中，仍旧需要人工手动处理，即利用手动方式辅助控制主蒸汽压力范围[1]。

其中部分机组压力控制系统在实际运行过程中，难以消除粉直流造成的压力隐患，往往会导致燃烧控制系统出现运行失误问题。对于直吹式制粉系统而言，在煤机转速过程中往往会引起主蒸汽压力变化，并出现明显的运行不足问题，一旦逃脱控制，很容易造成安全事故。由上述可知，传统电厂锅炉燃烧控制方法已经很难满足电厂实际运行需求。针对于此，我们必须结合现代化技术，如信息化技术、自动化技术以及网络化技术等，做好电厂锅炉燃烧控制系统的优化工作。

2 电厂锅炉燃烧控制系统的优化设计原则分析

锅炉燃烧控制系统实行优化设计的主要目的在于确保锅炉内的热量不受损失，且满足蒸汽负荷的实际需求，实现燃烧过程的经济性与安全性。针对于此，我们在实行电厂锅炉燃烧控制系统优化设计的过程中，必须严格遵守以下三方面原则：

第一， 在实际设计过程中，必须维持主气压数值，以确保运行过程的品质；第二，立足于电厂实际要求，确保空燃比的最佳效果。与此同时，必须确保燃烧过程的经济性；第三，根据实际情况，维持炉膛内的负压效果，并确保实际运行效果[2]。

3 电厂锅炉燃烧控制系统的优化设计方案

3.1 压力系统优化设计

燃油锅炉燃料控制系统在实际运行过程中，主要以控制锅炉炉膛燃油量的进出情况为主，以期满足机组负荷的实际需求。一般来说，锅炉压力调节器的输出与修正后的送风量，经过相关设备的处理作用后，基本上可以视为燃料调节器的设定值。这种方法主要根据主蒸汽压力与压力定值之间的偏差来调节锅炉燃料的机组负荷需求，在实际操作过程中，比较容易受到运行环境以及人为操作因素的影响，而出现不同程度的隐患问题。针对于此，建议设计人员可以直接采用能量平衡方式，调节锅炉的负荷指令内容。主要根据汽轮机的能量需求，调节好锅炉热量信号与能量要求之间的偏差问题。

以往DEB调节方法主要是在确保机组运行稳定之后，根据汽轮机能量需求与锅炉热量信号发出的指令进行合理调节。介于锅炉内部串级系统的控制品质要比常规单回路控制系统高得多。针对于此，建议设计人员在具体设计过程中，最好严格遵循电厂锅炉运行要求，利用自动化技术，优化DEB控制系统的燃烧率效果，解决以往的不足问题。与此同时，根据被控对象惯性时间的增加，在比例带的设定方面尽量以实际情况为主，以便确保电厂锅炉最终的运行效果，防止出现运行隐患问题。需要注意的是，对于中储式锅炉而言，必须克服给粉机的给粉量与转速之间存在的非线性问题，修正燃料量信号以确保给粉机的转速速率[3]。

3.2 送、引风控制系统优化

结合以往的情况来看，国内200MW及以下的容量机在送、引风控制系统的投运效果方面，往往难以达到理想化状态。究其原因，主要是因为人为操作不当或者炉膛负压过于灵敏等问题造成的。针对于此，建议设计人员应该采取合理的措施，优化送、引风控制系统内容。介于送、引风被控对象属于惯性应用环节，对这两个控制对象基本上不需要采用模糊控制等复杂算法，比较可行的方法可以基于常规PID控制系统上，加强运行人员的操作效果。

与此同时，设计人员必须对风、煤交叉限制回路的设计方案予以高度重视，目的在于进一步确保基于稳定负荷条件下，加强送风控制系统的风量效果。另外，在减负荷时，应该在实际煤量降低之后，才能够减少风量指令。结合现状来看，我国多数DCS中的风、煤交叉回路在实际运行过程中，存在的隐患问题较为明显，最好直接解除风、煤交叉回路设置，确保锅炉燃烧效果。必要时，可以采取自动化技术进行调控，降低以往人为操作的失误[4]。

3.2 RBF神经网络在锅炉控制中的实践应用

实行电厂锅炉燃烧控制系统优化设计的主要目的在于提高锅炉燃烧效率与降低烟气等污染物的排放浓度，确保周围环境安全。为进一步达成上述目标，建议设计人员在原有DCS控制系统的基础上，利用RBF神经网络对系统各项数据进行优化处理，以期达到预期的控制要求。在具体应用过程中，建议设计人员采取线性最小二乘算法辨别参数数据情况，解决神经元网络在实际应用过程中存在的校正问题。

4结论

总而言之，实行电厂锅炉燃烧控制系统优化设计方法，对于实现电厂安全运行而言，具有重要意义。根据文章所述的优化设计方法，基本上可以达到提升锅炉燃烧效率以及节省燃料费用的目的。与此同时，还可以达到降低烟气污染物排放程度的目的，利于环境保护战略内容的有效落实。根据实践经验来看，通过应用上述控制系统设计方法，生产过程控制大体上充分体现出自动化、网络化以及信息化的特点，有效规避了以往工作效率不高的问题，值得推行与应用。

參考文献：

[1]应蕾，何星，张卫东，章立宗. 基于模糊控制策略的锅炉燃烧优化控制系统设计[J]. 山东工业技术，2018（03）：182-183.

[2]张晓宇，范永胜，沈炯，李益国. 燃煤锅炉燃烧优化控制发展趋势[J]. 华北电力技术，2016（12）：31-37.

[3]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.

[4]张晓宇，付林，王懋譞，王永富. 基于模糊调整的电厂锅炉燃烧效率模型研究[J]. 控制工程，2016，23（10）：1597-1601.

（作者单位：中电建湖北电力建设有限公司）