包邮锅炉运行技术问答--超超临界火电机组技术问答丛书C2002

    超超临界发电技术是在超临界发电技术基础上发展起来的一种
成熟、先进、高效的发电技术，可以大幅度提高机组的热效率，在
国际上已经是商业化的成熟发电技术。近十几年来，世界上许多发
达国家都在积极开发和应用超超临界参数发电机组。超超临界发电
技术是我国电力工业升级换代，缩小与发达国家技术与装备差距的
新一代技术，因此随着超超临界火电机组的国产化，我国在今后新
增的火电装机结构中必将大力发展超超临界机组。超超临界火电技
术的发展，还将带动制造工业、材料工业、环保工业及其他相关产
业的发展，创造新的经济增长点，是电力工业可持续发展的战略
选择。
    为帮助从事超超临界火力发电机组设计、制造、运行和检修工
作的技术人员和管理人员尽快掌握超超l临界火力发电技术，山东省
电力学校组织编写了《超超临界火电机组技术问答丛书》。
    《超超临界火电机组技术问答丛书》以山东邹县发电厂超超临
界火电机组为例，编写内容紧密结合现场实际，知识点全面，数据
充分，可作为《超超临界火电机组丛书》的配套教材使用，既可供
从事超超临界火力发电机组运行、检修工作的技术人员培训使用，
也可供电厂管理人员和高等院校相关专业师生参考。
    《超超临界火电机组技术问答丛书》共五个分册：《超超临界火
电机组技术问答丛书·锅炉运行技术问答》、《超超临界火电机组技
术问答丛书·汽轮机运行技术问答》由山东省电力学校张磊主编，
《超超临界火电机组技术问答丛书·电气运行技术问答》由山东省
电力学校李洪战、霍永红主编，《超超临界火电机组技术问答丛
书·热工控制技术问答》由山东省电力学校柴彤主编，《超超临界
火电机组技术问答丛书·环境保护与管理技术问答》由山东省电力
 学校张磊、刘红蕾合编。
    在《超超临界火电机组技术问答丛书》的编写过程中，华电国
际、中国东方电气集团公司、西北电力设计院、山东省电建一公
司、山东省电建三公司、山东省电力研究院、山东省电力咨询院提
供了大量的技术资料和帮助，在此表示衷心的感谢。
    由于水平所限，加之时间仓促，疏漏之处在所难免，恳请广大
读者批评指正。
    《超超临界火电机组技术问答丛书》编委会
    2008年3月

燃烧优化技术及燃烧设备
    4。l什么是燃烧优化系统?
    燃烧优化系统，包括基本原理、硬件、软件架构及应用案例，
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。例如DeS控制逻辑的优化、控制模型的设计等。
    4—2锅炉燃烧优化技术可以分为哪几类?
    锅炉燃烧优化技术可以分为三类：**类是通过在线检测锅炉
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DeS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的成功应用，这类燃烧优化技
术发展迅猛。第三类燃烧优化技术是在设备层面上通过对燃烧器、
受热面等的改造实现锅炉的燃烧优化调整。
    4-3  国内早期的燃烧优化控制技术是什么?特点是
什么?
    国内早期燃烧优化控制技术主要为针对锅炉烟气含氧量的优化
控制研究。烟气含氧量代表了锅炉燃烧的风煤比，是影响锅炉燃烧
效率和污染排放的关键参数。锅炉效率与烟气含氧量成二次曲线关
系，早期的燃烧优化控制主要以提高锅炉运行效率为目的，因此早
期运行优化控制的研究都是采用这一关系曲线对锅炉的烟气含氧量
进行在线的寻优控制，以保证锅炉的*佳燃烧效率。由于早期锅炉
效率不可在线测量，因此很多研究采用了烟气中CO含量与锅炉效
率的关系作为间接寻找*优烟气含氧量的依据。
    这类控制系统简单、有效，但是比较粗糙，实际应用很少，这
 主要是由于早期锅炉可控性较差、各种分析测量仪表尚未成熟。
    4-4  闭环均衡燃烧控制系统与传统的燃烧控制系统相比
较，存在的优点是什么?
    传统的燃烧控制系统的主要任务是保证进入锅炉炉膛的燃料总
量与机组所需的燃料量相符，但这并不能确保燃料能平均分配至锅
炉的每个燃烧器。燃料分配的非均衡性造成了燃烧的不稳定、炉膛
火焰中心的偏移以及水冷壁的结焦等现象。均衡燃烧控制系统能在
风粉浓度在线监测系统的基础上，通过对每个给粉机转速进行控
制，较好地解决上述问题。若锅炉以四角切圆方式进行燃烧，均衡
燃烧控制系统能保证流经同层的每个燃烧器煤粉浓度相等，并能够
控制各个工况下总的煤粉量以*优的比例分配给各层燃烧器。
    4-5  闭环均衡燃烧控制系统的工作原理是什么?
    该系统是由以主蒸汽压力为被调节量、总给粉量(燃料)为调
节手段的主调节系统和以煤粉浓度为被调节量、给粉机转速为调节
手段的若干个副调节系统组成的一个闭环控制系统。该控制系统采
用一次风管的煤粉浓度作为反馈信号，增加独立的煤粉浓度控制回
路，不但可消除煤粉浓度变化增加的扰动，增加主蒸汽压力控制的
稳定性，同时可保证每层燃烧器风速、煤粉浓度均衡，达到优化燃
烧的目的。均衡燃烧控制系统已经在多家电厂得到应用，起到了燃
烧优化控制的效果。
    4-6燃烧优化控制软件针对我国电站锅炉的燃烧特点应
解决哪些问题?
    应解决以下问题：
    (1)锅炉燃烧煤质的自动检测问题。首先检测出不同的煤质，
进而进行相应的优化控制。    ．
    (2)锅炉运行特性的非线性动态建立模型问题，以及模型的自
适应更新问题。模型自适应是成功进行燃烧优化控制的关键。锅炉
燃烧是一个非线性的动态过程，如果只是建立线性模型或者稳态模
型，往往不能进行很好的燃烧优化控制。
    (3)基于多目标优化的锅炉运行优化控制问题。针对我国目前
 电力市场的特点，研究了多种优化目标(如锅炉效率*佳，NO
排放*低，锅炉运行成本*低等)下的优化控制算法。
    (4)实现了锅炉机组负荷大范围快速变化中的燃烧优化算法。
由于许多燃煤机组参与调峰，电站锅炉燃烧优化控制软件不仅考虑
锅炉燃烧的稳态优化，而且能够实现机组动态变化过程中的燃烧优
化控制。
    4-7  燃烧优化控制技术应用中存在哪些难点?
    燃烧优化控制技术应用中存在以下问题：
    (1)测量问题。
    1)飞灰含碳量的测量是锅炉效率计算的关键点。目前，国内
此类设备的测量滞后比较大，导致在线计算的锅炉效率不准确，成
为锅炉运行优化控制的一大障碍。
    2)要实现NO的闭环控制，要求能够精确和快速测量NOr，
这种烟气分析仪表虽然技术和应用都比较成熟，但是设备的价格比
较贵，运行维护工作量大，成为燃烧优化控制的又一个难题。
    3)现场安装了氧化锆氧量计来进行烟气含氧量的实时测量，
但是普遍存在测量误差大、短时间内波动大的问题，严重影响了锅
炉效率计算的准确性和闭环控制的效果。
    (2)建立模型问题。入炉煤种不稳定，再加上锅炉检修、积
灰、结渣等因素的影响，使得在性能试验数据基础上建立的锅炉模
型失真严重，所以如何利用*新的燃烧数据进行模型的在线自适应
修正显得格外重要。
    (3)如何保证燃烧稳定下实现*大范围的寻优问题。燃烧优化
控制的寻优范围太窄，优化后效果可能会不明显；寻优范围太广，
将可能影响燃烧的稳定性。近年煤炭资源紧缺，煤质经常得不到保
证，燃烧稳定性往往被优先考虑。这使得燃烧优化控制软件需要对
燃烧的稳定性进行充分考虑，而不只是简单的性能目标的寻优问题。