电站锅炉燃烧优化控制技术综述

2006年2月第7卷第2期

电　力　设　备　ElectricalEquipment

Feb12006Vo.l7No.2

电站锅炉燃烧优化控制技术综述

孔　亮,张　毅,丁艳军,吴占松

(清华大学热科学与动力工程教育部重点实验室,北京市100084)

摘要:电站锅炉燃烧优化控制技术能在不进行锅炉设备改造的前提下,利用锅炉运行数据和集散控制系统(DCS),通过一系列先进建模、优化和控制技术的应用,提高锅炉运行效率,降低NOx排放。由于这种技术投资少,能够充分挖掘机组运行的节能潜力,使机组始终处于最佳的运行工况,因而受到电站用户的广泛关注,方向。文章就这一新技术在国内外的研究和应用情况做了阐述,课题组在这方面所进行的一些研究和实践工作。关键词:燃烧优化;神经网络;预测控制;在线监测;均衡燃烧中图分类号:TP273

制技术的应用,直接提高锅炉运行效率,降低NOx排

0　引言

当前,,发电企业一方面面临厂网分开、竞价上网的电力市场竞争,另一方面由于能源紧张导致煤价上涨,进一步加大了发电企业的生产成本。因此发电企业迫切要求挖掘机组运行的潜力,提高机组运行效率,降低生产成本,提高企业竞争能力。同时,随着国家对电站NOx排放的限制,如何有效降低NOx排放的技术也是电厂当前关注的热点。由于锅炉燃烧优化技术能够有效提高机组运行效率,降低发电成本,并能够降低锅炉NOx排放,因此得到发电企业的普遍关注。

电站锅炉燃烧是个复杂的物理化学过程,涉及到燃烧学、流体力学、热力学、传热传质学等学科领域。任何与燃烧相关参数的检测、与燃烧相关设备的改造,都可以称为燃烧优化,包括DCS控制逻辑的优化、控制模型的设计[1]。从锅炉燃烧优化技术角度看,锅炉燃烧优化技术可以分为三类:第一类通过在线检测锅炉燃烧的重要参数,指导运行人员调节锅炉燃烧,这类燃烧优化技术目前在国内占据着主导地位。第二类燃烧优化技术是在DCS的基础上,作为锅炉运行的监督控制系统,通过采用先进的控制逻辑、控制算法或人工智能技术,实现锅炉的燃烧优化。随着先进控制和人工智能技术的逐步成熟和在工业上成功的应用,这类燃烧优化技术发展迅猛。第三类燃烧优化技术在设备层面,通过对燃烧器、受热面等的改造实现锅炉的燃烧优化调整

[2]

放,具有投资少、风险小、效果明显的优点,因而成为很多电厂首选的燃烧优化技术。本文主要阐述这一燃烧优化控制技术在国内外的研究、应用和发展,以及作者所在课题组在这方面所进行的一些研究和实践工作。

1　国外的燃烧优化控制技术及其应用

1.1　Ultramax公司的燃烧优化技术

美国俄亥俄州Ultramax公司开发的Ultramax系统又称为先进过程管理系统,是一个对生产操作进行日常管理的系统,能应用于各种生产过程,在此只介绍其在电厂燃烧优化方面的应用。Ultramax燃烧优化系统是将一系列代表锅炉燃烧工况的参数,比如烟气氧量、排烟温度、烟气排放物等,作为系统的输入数据,当系统取得这些样本数据后,建立锅炉燃烧特性模型,并经过软件分析,给运行人员一个优化燃烧的操作指导,运行人员根据这些操作指导进行手动操作,或将操作指导纳入到自动控制系统中进行优化调整。该系统的工作原理如图1所示

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