基于-声波测温的电站锅炉燃烧优化控制系统

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1、基于声波测温的电站锅炉燃烧优化控制系统项目建议书华北电力大学一目前电站锅炉燃烧系统存在的问题1.1共性问题1.1.1两对矛盾需要解决①锅炉效率(h)与污染排放(NOx)之间的矛盾当我们追求高的锅炉效率的时候，势必要使煤粉在炉内充分燃烧。要达到这一目的，则需要提高炉内燃烧温度以及使用较高的过量空气系数，而这两方面都会增加污染的排放。反之，则锅炉效率较低。炉内的高温燃烧还会带来水冷壁结渣等事故的发生。因此需要在两者之间做出最佳的折中选择。②锅炉排烟热损失(h2)和机械未完全燃烧热损失(h4)之间的矛盾对于锅炉效率影响最大的两项热损失—排烟热损失(h2)和机械未完全燃烧热损失(h

2、4)—而言，也存在类似的矛盾。提高炉内燃烧温度以及使用较高的过量空气系数，可以降低机械未完全燃烧热损失(h4)，但是排烟热损失(h2)则会随之增加。因此也需要在两者之间做出最佳的折中选择。1.1.2四个优化问题需要解决①锅炉效率(h)与污染排放(NOx)的联合优化通过寻找最佳的二次风门和燃尽风门组合，建立良好的炉内燃烧空气动力场，可以达到锅炉效率(h)与污染排放(NOx)的共赢。②锅炉排烟热损失(h2)和机械未完全燃烧热损失(h4)的联合优化通过寻找最佳的烟气含氧量(O2)设定值，可以达到锅炉排烟热损失(h2)和机械未完全燃烧热损失(h4)的共赢。③汽温控制方案的优化联合调

3、节燃烧器和喷水，尽量使用燃烧器摆角等方式来调节汽温而减少减温水的使用量，可以较大幅度的提高机组热效率。④防止炉内结渣的优化这可以通过以下方法实现：一是寻找最佳的煤粉和二次风门、燃尽风门的组合，调整均衡燃烧，防治火焰偏斜；二是调节炉膛出口温度目标值；三是组织合理的吹灰优化。1.1.3炉膛内三个参数的测量需要解决①炉膛温度场的测量②炉内O2浓度的测量③炉内CO浓度的测量炉膛温度、O2和CO与锅炉效率、污染物排放、炉内结渣等等关系密切，它同时还反映了燃烧是否均衡以及燃料的质和量的变化情况。通过炉膛温度测量可以达到a)监控炉膛出口温度，防止过热器结焦和管壁过热，防止启动时升温太快和

4、烧坏再热器管（干烧），监控炉膛水冷壁的吸热量情况，指导吹灰和调整风量，减少过热器和再热器喷水量（300MW，再热喷水减10t/h，降低煤耗1.91g/kwh）；b)矫正燃烧不均衡，防止两侧烟温、汽温偏差，防止一侧水冷壁磨损、结焦，防止汽包水位两侧严重偏差，防止局部过热而流渣；c)提高燃烧效率，均衡风量分配，优化风煤比，降低O2，控制火焰中心高度；d)降低污染物排放，防止局部火焰过热，降低NOx生成（1482℃时NOX成指数级增加），减少脱硝系统运行成本。这些参数对于炉内燃烧状况的实时监测和诊断具有十分重要的意义。对于炉膛温度场的测量，在声波测温装置问世之前还一直是个棘手的难

5、题。而对于炉内O2浓度和CO浓度，课题组将计算智能和炉膛温度场、尾部烟道氧量测量等气体分析装置相结合，所研究的相关软测量技术能够达到相当好的精度。1.2特殊问题不同的电厂、不同的运行人员或不同的运行水平，带来个不系统的问题，比如：有的厂，二次风的配风长期以来不正常(二次风挡板开得很少，甚至几乎不开)，结果造成排烟处的氧量只有2%-3%，炉内燃烧严重缺氧，飞灰、炉渣可燃物增加;还造成主汽温、再热汽温降低、二次风喷嘴烧坏、水冷壁高温腐蚀等一系列的负作用。有些厂的运行人员人为过多的压风量，造成低负荷下缺氧燃烧这样做的理由是怕熄火，认为风速低一点，风量少一点，有利于燃烧稳定，很多电

6、厂的司炉头脑中都持有这一观点。有的锅炉主汽温、再热汽温一直偏低，为了提高汽温，抬高燃烧器的倾角，结果造成煤粉在炉内停留的时间缩短，机械未完全燃烧热损失增大。1.3问题的复杂性以上所述表明：在数学上，燃烧系统是一个非线性的、多变量严重耦合的、复杂的问题，对一个目标的调节会矛盾地影响到其它目标的实现，属于多目标的优化问题。在测量手段上，需要开创性的引入炉膛参数测量设备，给我们的运行人员和优化系统配备一双“火眼金睛”。在运行方式上，我们需要对燃烧系统重新认识，合理组织燃烧，真正的做到节能减排。也正是在这种思想的指导下，我们基于课题组在该方面多年的探索、探寻和积累，终于研究开发出全

7、新一代的燃烧优化控制系统。二本项目实施的目的和意义在火力发电成本中，燃料费用一般要占70%以上，提高锅炉燃烧系统的运行水平对机组的节能降耗具有重要意义。同时，发电企业面临厂网分开、竞价上网的电力市场竞争,由于能源紧张导致燃煤价格上涨,进一步加大了发电企业的生产成本。一方面，就供电煤耗来说，根据中国电力企业联合会2008年的全国300MW机组煤耗评比数据，最佳供电煤耗是301.52g/Kw·h。300MW机组世界先进水平的供电煤耗是285g/Kw·h。我国当前供电煤耗相当于发达国家1990年左右的平均水平。大部分电厂