電站鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)的發(fā)展趨勢

王少飛 張朝暉

摘 要：現(xiàn)代社會為了能夠?qū)崿F(xiàn)可持續(xù)的長遠(yuǎn)發(fā)展，對于環(huán)保問題的重視日益加重，電廠作為社會上主要消耗資源的部門，在燃燒技術(shù)上進行優(yōu)化研究是一項十分必要的事情，燃燒優(yōu)化技術(shù)是實現(xiàn)電廠鍋爐高效燃燒和污染物控制的最經(jīng)濟、最有效的方法之一，為了優(yōu)化不可再生資源的利用效率，文章筆者對電站鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)的發(fā)展趨勢進行了展望，提出了自己的觀點。

關(guān)鍵詞：電站；鍋爐燃燒；優(yōu)化技術(shù)；發(fā)展趨勢

1 電站鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和存在的主要問題

在以往，電站鍋爐的燃燒優(yōu)化目的最早是將提高鍋爐的燃燒安全性和經(jīng)濟性作為目的，但是這樣的鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)并不能提高資源的利用效率，對于城市內(nèi)生態(tài)環(huán)境的改善也造成了一定的消極影響，由此可見，電站鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)存在著很大的提升空間，電站鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)目標(biāo)應(yīng)當(dāng)改為安全性、經(jīng)濟性以及環(huán)保并存。

1.1 電站鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

電站鍋爐在實際燃燒的過程是一個十分復(fù)雜的物理化學(xué)過程，也同時與多個學(xué)科相互交叉，例如在燃燒的過程中使用到的燃燒學(xué)、流體力學(xué)、熱力學(xué)、傳熱傳質(zhì)學(xué)等學(xué)術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的知識，學(xué)科的交叉性使得電站鍋爐在燃燒的過程中存在著很多的可變因素，影響鍋爐燃燒效率的相關(guān)參數(shù)增加，每個影響參數(shù)之間存在的關(guān)系是非常復(fù)雜的，任何與燃燒相關(guān)的參數(shù)檢測以及與燃燒相關(guān)的設(shè)備的改造等問題都對電站鍋爐燃燒優(yōu)化有著密不可分的關(guān)系。目前鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)可以分為三類，一類是在線檢測影響鍋爐燃燒的重要參數(shù)，例如燃燒過程中對風(fēng)量風(fēng)速的測量、鍋爐煙氣含氧量數(shù)據(jù)、煤粉濃度細(xì)度、煤質(zhì)成分等問題都是影響電站鍋爐燃燒優(yōu)化進展的重要因素。例如現(xiàn)階段，我國很多火電廠都安裝了一次風(fēng)量風(fēng)速、飛灰含碳量檢測裝置等，工作人員可以以非常直觀的方式得到電站的燃燒數(shù)據(jù)，并且可以根據(jù)實際數(shù)據(jù)反映的狀況調(diào)節(jié)鍋爐燃燒狀況，實現(xiàn)鍋爐高效燃燒和最低的燃燒成本。另外一類是在DCS層面上實現(xiàn)電站鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)，采用理論超前的控制邏輯、控制算法甚至是人工智能技術(shù)，在這樣的背景下進一步提高電站鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)。最后，對于電站鍋爐燃燒技術(shù)的優(yōu)化，最基本的優(yōu)化層面就是基于電站鍋爐設(shè)備的改善，通過對燃燒器的優(yōu)化設(shè)計以及改造，在物理層面上進行優(yōu)化技術(shù)創(chuàng)新。

綜上所說，我國電站鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)已經(jīng)逐漸走向了成熟、穩(wěn)定以及可靠的發(fā)展趨勢，但是仍存在著一定的問題，下文介紹一下鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)存在的問題。

1.2 電站鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)發(fā)展存在的問題

電站鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)的發(fā)展過程中，由于材料技術(shù)、測量技術(shù)、電站設(shè)計或者是在電廠管理等方面種種原因，在電站鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)的研究過程中，仍存在著一定的問題，例如：電站鍋爐燃燒給用戶帶來的經(jīng)濟效益并不非常的明顯，由于材料技術(shù)的限制，電站鍋爐裝置的可靠性也存在一定問題。主要有以下幾個問題：

第一，鍋爐燃燒優(yōu)化系統(tǒng)雖然在燃燒優(yōu)化技術(shù)上占據(jù)了一定的領(lǐng)先地位，使用的裝置也是比較安全可靠的，即便如此，閉環(huán)的運行流程并沒有實現(xiàn)，也就是說，我國在電站鍋爐上安裝的燃燒參數(shù)測量表只是被電站內(nèi)的工作人員用作簡單的檢測數(shù)據(jù)，實際并沒有參與到生產(chǎn)的過程中，此外，檢測裝置的穩(wěn)定性以及測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性也存在著一定的問題。

第二，電站鍋爐燃燒優(yōu)化系統(tǒng)中，已經(jīng)實現(xiàn)自動控制的電站鍋爐在燃燒的過程中在參數(shù)調(diào)節(jié)以及控制的環(huán)節(jié)上還是完全的依賴于最初的鍋爐燃燒優(yōu)化參數(shù)，也就是風(fēng)以及煤這兩個變量，也就是說，電站鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)在優(yōu)化的空間上表現(xiàn)的并不明顯，經(jīng)濟效益的提高也不是很高。

第三，在電站鍋爐燃燒技術(shù)優(yōu)化的過程中，電站內(nèi)的工作人員的專業(yè)素質(zhì)也是一項很大的問題，國內(nèi)的工作人員對于電站鍋爐燃燒的相關(guān)理論知識并不是十分的熟悉，工作人員對于人工智能控制技術(shù)也還停留在研究以及實驗的階段，并沒有完全的實現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用。

2 電站鍋爐燃燒技術(shù)發(fā)展趨勢

鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)在很多方面存在著很多問題，面臨著不少的困難，因此電站鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)的發(fā)展方向應(yīng)當(dāng)通過不斷的解決其中出現(xiàn)的問題，結(jié)合燃燒、控制等方面的先進的理論知識和技術(shù)，使得燃燒優(yōu)化技術(shù)能夠走向最佳的方向。

2.1 在電站檢測技術(shù)上進行不斷地改進

鍋爐燃燒參數(shù)檢測技術(shù)是電站鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)優(yōu)化的基礎(chǔ)，目前的檢測裝置和技術(shù)也存在著很多問題，導(dǎo)致鍋爐燃燒參數(shù)的準(zhǔn)確性受到了很大的質(zhì)疑，為了促進電站鍋爐燃燒技術(shù)的長久發(fā)展，研究人員應(yīng)當(dāng)投入大量的關(guān)注，開展大量的工作進行研究。

在電站檢測技術(shù)之中，軟測量技術(shù)是最新的解決辦法。在軟測量建模的過程中提高在線測量系統(tǒng)的精度，否則測量的不準(zhǔn)確或者是測量滯后都將導(dǎo)致鍋爐效率下降或者是NOx氣體的排放檢測不準(zhǔn)確的狀況。在發(fā)展過程中，也可以使用智能復(fù)合測量進行控制，將先進的理論引入到其中，提高在線檢測的性能，并且能夠參與到系統(tǒng)的優(yōu)化控制中。

2.2 應(yīng)用電站鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)的專家系統(tǒng)

電站鍋爐燃燒優(yōu)化專家系統(tǒng)是對鍋爐燃燒的過程進行監(jiān)視，并對其中的問題進行分析，提出適當(dāng)?shù)慕鉀Q思路、方法、經(jīng)驗和策略的模擬，專家系統(tǒng)的組成有理論知識庫，推理機、動態(tài)數(shù)據(jù)庫和過程輸入輸出接口等基本組成部分，為了保障專輯系統(tǒng)的良好的進行目標(biāo)控制，在規(guī)劃電站鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)的時候應(yīng)當(dāng)注意關(guān)注理論知識庫中的知識的數(shù)量以及質(zhì)量問題。

2.3 使用非線性動態(tài)方法建模，改善鍋爐內(nèi)部燃燒機理的復(fù)雜性

電站鍋爐燃燒的過程是一個相當(dāng)復(fù)雜的物理化學(xué)過程，影響因素也是非線性和多元性，在這種情況下，非線性建模處理這類問題非常的準(zhǔn)確，非線性建模方法主要是數(shù)值模擬法、人工智能方法、統(tǒng)計學(xué)方法。

其中數(shù)值建模法使得電站內(nèi)的工作人員能夠較清晰的了解燃燒過程，并有效的將研究的方法與試驗、數(shù)值模擬結(jié)合在一起，但是在實際的應(yīng)用過程中，數(shù)值模擬法只能描述控制微分方程組，在獲得精準(zhǔn)結(jié)果的問題上還是存在著一定的難度。而人工智能方法建立的數(shù)學(xué)模型在燃燒優(yōu)化領(lǐng)域可以很好的將鍋爐運行數(shù)據(jù)與燃燒試驗數(shù)據(jù)結(jié)合，關(guān)注試驗的輸入與輸出數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，建立和測試針對機組的數(shù)學(xué)模型，將仿真的測試模型投入到實際的電站鍋爐燃燒優(yōu)化過程中。

3 結(jié)束語

燃燒優(yōu)化技術(shù)的目的是實現(xiàn)資源的最優(yōu)利用，降低對環(huán)境的污染，在實際燃燒過程中，采用在線監(jiān)測、目非線性動態(tài)建模方法、專家系統(tǒng)等技術(shù)方法對鍋爐燃燒技術(shù)進行優(yōu)化，大大提升燃料燃燒的優(yōu)化空間，使得燃料利用效率大大的提高。

參考文獻

[1]張毅，丁艷軍，張鴻泉，等.環(huán)保與經(jīng)濟相協(xié)調(diào)的鍋爐運行優(yōu)化控制[J].動力工程，2005，25（5）.

[2]王軍，章正林，姜書敏.SmartProcess燃燒優(yōu)化系統(tǒng)及其應(yīng)用[J].電力設(shè)備，2006，7（2）.

[3]劉軍，朱杰.復(fù)雜熱工過程智能復(fù)合控制與應(yīng)用[M].北京：兵器工業(yè)出版社，2005.