燃烧系统论文：火电厂锅炉燃烧优化方法分析与研究

第一篇：燃烧系统论文：火电厂锅炉燃烧优化方法分析与研究

燃烧系统论文：火电厂锅炉燃烧优化方法分析与研究

【中文摘要】目前我国仍以火电为主,火电在电力装机比重分别高达70%多,发电量比重分别高达80%多,火电厂耗煤占全国煤炭消耗量的50%以上,这就直接导致火电企业排放二氧化硫占全国排放量45%,排放的二氧化碳占全国碳排放量的40%。因此,火电企业,在低碳经济发展中面临着严峻的节能减排压力。锅炉燃烧过程,是一个极其复杂的物理化学反应过程。在火力发电厂的运行中,由于电网负荷、燃料成分含量等各种实际因素的影响,所以锅炉和机组的实际运行状态在不断的进行调整。在确保锅炉蒸汽的品质、产量和安全运行的同时,实现锅炉的经济运行,就必须要对锅炉的送煤、给水、给风等运行参数进行实时的优化调整和控制。目前国内一些电厂所采用的调节控制大多无法根据锅炉燃烧的特点达到最佳的运行工况。而且随着机组负荷变化,运行效率变化也非常大,很难保持机组运行在最佳运行状态。随机组长期运行,如果还是按原来运行控制基准,运行人员也会表现出不适应机组变化。基于种情况,锅炉的燃烧优化控制系统备受研究人员的关注。而火力发电厂要实现节能降耗,减少污染排放,加强锅炉燃烧侧的优化控制则是最行之有效的方法之一。本文研究了锅炉燃烧优化系统的两项关键技术:模型预测技术和最优搜索技术。并且参照一些国外的先进锅炉燃烧优化系统,讨论实时闭环控制的锅炉燃烧优化系统的软件结构及其技术特点。

【英文摘要】At present,China is still dominated by thermal

power.,and is about 75% of the total of Generation.But thermal power consumption accounts for more than 50% of national coal consumption.Led to emissions of sulfur dioxide is about 45% of the country’s total.While the emissions of carbon dioxide accounts for about 40% of the total.Therefore, thermal powers are facing greater pressure of energy saving in the low-carbon economy.Combustion process is a very complex physical and chemical reactions.The actual state of the boiler and crew is in the constant adjustment because of the change of grid load and so on when power plant is in operation.Therefore, to ensure that the steam quality, production and safe operation, and achieve the boilers and other equipment in the economic operation at the same time, we must optimize and adjust the operating parameters of the boiler which is in operation.Currently used by the regulation control are often not fully control for the characteristics of boiler operating the best conditions.Moreover, with the unit load changing , the change in efficiency operating is also very large, which can not keep unit operating in the best running curve.Over time, the original operational control basis will change ,and the experience of operating personnel will not meet the unit changes.In this case, optimization control system of the

boiler combustion has been more and more attented.In order to achieve saving energy, reducing pollution of thermal power , enhancing optimal control of combustion side of unit is one of the most direct and effective method.In this paper,we desguss two key technologies boiler combustion Optimization System: prediction model technology and optimal search technology.And reference to overseas advanced combustion optimization system discuss the software architecture and technical characteristics of the real-time closed-loop control of the boiler combustion optimization system.【关键词】燃烧系统 神经网络 遗传算法 目标函数 【英文关键词】combustion control system neural networks genetic algorithm objective function 【目录】火电厂锅炉燃烧优化方法分析与研究5-6绍9-10Abstract6

第1章 绪论9-15

摘要1.1 背景介1.3 燃烧优化闭1.2 锅炉燃烧优化现状10-11环控制技术11-13键点13

1.4 成功实施燃烧优化闭环控制软件的关

第2章 锅炉燃烧特性的2.2 电站锅炉燃烧过1.5 本章小结13-15

2.1 概述15神经网络模型15-30程建模的要求15-1717-19

2.3 人工神经网络基本原理

2.3.2 2.3.1 人工神经网络的数学模型17-18人工神经网络的特点18-192.4 BP 神经网络模型设计

19-242.4.1 BP 神经网络模型19-22

2.4.3 模型的层数22-232.4.5 代价函数和激励函数232.5 BP 算法的改进24-25

2.4.2 模型的输2.4.4 模型的拓2.4.6 学习2.6 BP 网络的泛

2.8 入与输出22扑结构23速率23-24化能力25-26本章小结29-30术30-43简介31-3233-34骤35-36

2.7 神经网络模型的训练过程26-29

第3章 基于预测模型的锅炉燃烧最优搜索技

3.2 遗传算法3.3.1 编码3.1 最优搜索技术综述30-313.3 遗传算法的步骤32-363.3.2 适应度34-35

3.3.3 遗传算法的基本步

3.4 遗传算法在3.3.4 遗传算法的收敛性36锅炉燃烧优化中的应用36-4236-37小结42-4343-48

3.4.1 锅炉燃烧优化模型

3.5 本章3.4.2 遗传算法的设计和应用37-42

第4章 锅炉燃烧闭环优化系统探讨4.1 锅炉燃烧优化软件结构43

4.2 国外先进锅炉燃烧优化系统现状43-47优化控制系统44-45最优化技术45-464646-4748-5048-49

4.2.1 Power Perfecter 锅炉燃烧

4.2.2 ULTRAMAX 生产过程的在线辨识与4.2.3 GNOCIS PLUS 燃烧优化系统4.2.4 NeuSIGHT 神经网络燃烧优化闭环控制系统4.3 本章小结47-485.1 研究工作总结485.3 展望49-50

第5章 总结5.2 今后研究的重点

攻读硕

参考文献50-52

致谢士学位期间发表的学术论文及其它成果52-53

53-54详细摘要54-62

第二篇：锅炉燃烧的优化措施

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锅炉燃烧的优化措施

锅炉燃烧的优化措施

摘要: 燃烧设备是锅炉整体的重要组成部分。锅炉燃烧方式的作用在于针对不同燃料的燃烧特性，为燃料的完全燃烧创造良好的条件，使燃料中的化学能最大限度地转化为热能。因此，锅炉燃烧方式选择的合理与否，不仅影响锅炉效率，而且直接影响锅炉运行的安全性、可靠性和经济性。

关键词: 锅炉；燃烧方式；分析

中图分类号： TK22 文献标识码： A

我们通过对我国燃煤锅炉燃烧效率的现状的分析，以及对燃煤锅炉中煤炭的燃烧质量、利用排烟控制力而技术降低排烟中的热量损失、查明锅炉运行中的影响因素，保证锅炉系统的密封性、加强水质控制，提高燃煤燃烧效率的同时延长锅炉使用寿命、加强锅炉人员的培训，全而掌握锅炉的运行操作，进而提高锅炉燃烧效率

一、我国燃煤锅炉燃烧效率的现状

能源消耗大、燃烧效率低是我国燃煤锅炉普遍存在的问题，造成原因有以下几方面:

1、多数企业为了长期发展，燃煤锅炉长期在高负荷下运行，有些燃煤锅炉单台锅炉容量很小，能量的转化率低，不能在最佳情况下运行，使能量不能得到最优利用，能效降低同时，部分燃煤锅炉配套设施质量不好，造成适应能力差，无法实现能源消耗在高效率区域运行，造成更多的能源浪费。

2、锅炉的燃煤来源以原煤为主，煤质上和颗粒度方面很难与燃煤锅炉的设计用煤相匹配，这要求燃煤锅炉有更好的适应性，但我国燃煤锅炉主要以层燃燃烧为主，这种特点使其很难适应国内燃煤的供应现状，导致锅炉产生热量的效率下降燃煤锅炉在运行时热损失严重主要表现在:(1)煤炭燃料的不完全燃烧，(2)锅炉的自身散热和排出废烟、残渣、废灰带走了热量，(3)燃煤产生的热量传递的效率低下，(4)受热面积的灰尘不及时清理，导致传热阻力加大，热传导损失加

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剧，(5)锅炉维护的不及时等问题。

3、部分锅炉操作人员操作技能较低，锅炉设计中存在的缺陷和设备老化等问题，造成燃煤锅炉燃烧效率普遍低下，也导致了更多的环境污染锅炉操作人员片面认为锅炉只要安全运行就一切大吉，却忽视了锅炉的节能，无法做到锅炉的维护保养和根据煤种小同调整锅炉的燃烧工况。

二、提高燃煤锅炉燃烧效率的几点措施

根据燃煤锅炉燃烧效率低、热量损失严重的现状，要全面提高燃煤锅炉燃烧效率，我们需要采取以下有针对性的措施：

1、提高燃煤锅炉中煤炭的燃烧质量，最大程度的减少不完全燃烧造成的损失，燃煤锅炉中煤炭不完全燃烧的损失表现为煤炭灰渣、锅炉漏煤和飞灰三种形式，可以采取的力法有:第一，采取增加燃料表面积的方式，可以提高煤炭的燃烧速度，理论上讲，对于煤炭等固体燃料来说颗粒越小，对于燃烧的效果越有利，但破碎过程需要消耗更多的能量，所以使破碎过程同增加燃料表面积相协调是提高燃烧效率的办法之一，第二，根据锅炉的类型、燃烧的方式等参数选择合理的燃煤种类，以降低锅炉的运行成本，第三，煤炭能够完全燃烧的充分且必要条件是炉膛内燃料与进入到炉膛的空气充分混合，严格控制过量空气进入炉膛，并提供足够的燃烧时间。

2、利用排烟控制力而技术降低排烟中的热量损失

燃煤锅炉通过排烟烟道排出的烟气中还含有一部分热量，这些热量的损失降低了锅炉的燃烧效率可以通过如下方式予以解决:第一，通过吹灰，减少燃煤锅炉受热而的灰尘沉积程度，避免出现堵灰现象，加大受热而的传热温压，降低排烟温，减少热损失，在燃煤锅炉自身上，可以通过加大锅炉设计时的受热面，同时保持锅炉受热而的清洁，以提高的热传导率，避免排烟温度升高和锅炉燃烧效率的降低第三，防止结焦，合理控制火焰高度要防止结焦，要保证炉膛温度合适，因为温度过高会造成锅炉内炉渣熔化导致结焦，在操作上要注意观察，出现结焦就立即处理，防止焦块越来越大第四，锅炉使用段时间后，管束和烟室内会产生积灰与结垢现象，会影响锅炉的燃烧效率，保持烟道畅通，定期的对烟道的灰尘进行清理，降低锅炉排烟的最新【精品】范文 参考文献

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阻力，提高热传导率。

3、查明锅炉运行中的影响因素，保证锅炉系统的密封性

燃煤锅炉在运行过程中的维护小及时、炉门安装质量问题上也常出状况及差、炉排侧密封烧坏等原因会造成锅炉系统的密封性下降，改变燃料和空气比例系数，把炉膛温度降到最低，造成燃料燃烧质量降低只有过剩空气符合设计值时，锅炉中燃料才能在最高效状态下燃烧，因此要采取防止锅炉本身及烟道风道漏风的措施，改善锅炉本身及烟道风道的密封性，降低多余空气来提高锅炉的效率

4、加强水质控制，提高燃煤燃烧效率的同时延长锅炉使用寿命

燃煤锅炉用水通过水处理设备进行软化、脱盐和除氧程序后，达到国家锅炉使用规程规定的水质标准力可使用，严禁向锅炉内直接补入自来水或河水这个过程可以保证高的热传导率，提高燃烧效率通过对水的软化处理，可以减少炉内水对管道的腐蚀，防止发生爆管事故锅炉内水垢的热阻是钢板热阻的40倍，应当建立和健全锅炉水质管理制度，保证锅炉用水的水质，以提高燃煤燃烧效率和锅炉的使用寿命。

5、加强司炉人员的培训，全而掌握锅炉的运行操作，提高锅炉燃烧效率

锅炉人员需要通过技术监督部门的技术培训，并且获得人力资源和社会保障机关的考试合格证书力可上岗通过培训，使其掌握如何控制炉膛温度的技术，合理利用风量控制设备调整风量，合理控制煤层的厚度，做好锅炉的维护和清洁工作，以保证锅炉的正常运行建立锅炉定期维修和保养制度，制定切实可行的司炉人员操作流程，要求司炉人员严格按照燃煤锅炉的操作规程操作，提高锅炉燃烧效率的同时延长锅炉的使用寿命。

三、选择原则

1、对燃料的适应性要好

不同的燃料因其性质各异，需采用不同的燃烧方式和燃烧设备。燃料的种类和特性与锅炉造型、运行操作以及锅炉工作的安全性和经济性有着密切的关系。因此，了解锅护燃料的分类、组成、特性以及分析这些特性在燃烧过程中所起的作用是有重要意义的，我国能源结

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构以煤为主，针对燃煤锅炉来说因煤的种类不同，所含有的各种成分也同，由于一定的燃烧设备往往要求一定性质的燃煤，燃煤的改变通常给燃烧设备的工作带来困难，为使燃烧设备能更好地适应不同煤种，我们首选的是循环流化床锅炉。若某地区燃油、燃气资源丰富优先考虑室燃炉，同样室燃炉也可以燃烧煤。

2、消烟、除尘、脱硫效果好

锅炉燃烧过程中产生灰尘、二氧化硫、氮氧化物造成了大量的环境污染，其中二氧化硫、氮氧化物是产生酸雨的主要成分，所以在选择锅炉燃烧方式时应响应国家节能减排的环保政策，减少污染气体的排放，采取清洁的燃烧技术，循环流化床锅炉就是一种清洁的燃煤技术，可以实现炉内脱硫，脱硫率高，而且我们可以用水煤浆技术，煤的采取室燃烧也是一种清洁的燃煤技术。

小结

总之，从发展的眼光看，无论是新上的锅炉项目还是对旧锅炉的改造项目，在选择锅炉的燃烧方式时要重点考虑到节能、环保的原则，这是保证人类社会和国民经济发展协调发展的根本。

参考文献:

[1].袁福林.在层燃炉上高效燃烧高灰份、低热值劣质烟煤的几点思考.[J].节能技术.2011.[2].姜详山.燃油燃气锅炉与锅炉房设计.[M].北京:机械工业出版社.2011.[3].李安.水煤浆技术发展现状及其新进程.[J].煤炭科学技术.2012.------------最新【精品】范文

第三篇：探讨循环流化床锅炉的燃烧调整方法

探讨循环流化床锅炉的燃烧调整方法

摘要：总结燃烧工况，特别是调整循环灰量和保持适当的返料风压对J型阀的稳定性这两方面研究，深入探讨循环流化床锅炉的燃烧调整方法，降低飞灰和炉渣含碳量，提高锅炉效率。

关键词 ：循环流化床 循环灰量 返料风压 J型阀放灰管改造

我公司现运行的三台130吨四川锅炉，系UG——9.81/540——MX8型。从运行情况看，投产以来，锅炉燃烧基本稳定，出力也能得到设计要求，所剩不足的是各项指标不理想，锅炉效率只有80％左右，飞灰含碳量高时能达到15％左右，炉渣含碳量高时能达到5％左右。吨煤产汽视煤质情况在5.5---7.0之间。总结前一段时间的燃烧工况及运行调整，认为本锅炉燃烧指标不理想的原因，存在两个关键因素：一是循环灰量的多少，二是返料系统的稳定性。

一．循环灰量

循环灰量这个概念，可以说是循环流化床外循环中的物料,也可以说是旋风分离器收集下来的返料量。在循环流化床密相区中约有50%的燃料被燃烧，释放出热量，这些热量除一部分被用来加热燃料和空气外，其余大部分热量必须被循环物料带走，才能保持稳定。如果循环物料不足，就会导致床温过高，也就是说，足够的循环灰量是控制床温过高的有效手段。相反，如果循环灰量过多，就会导致燃烧不充分，床温偏低。

此循环灰量也决定了炉膛内的物料浓度，由炉内传热分析可知，炉内传热随着物料浓度的增加而增大，即物料浓度的变化对炉内传热的影响是比较显著的。也可以说，炉内物料浓度决定锅炉出力，炉内物料浓度大，锅炉的出力也大，可通过控制炉内物料浓度来控制锅炉出力。在运行中，炉内物料浓度增大，即流动阻力增加，悬浮段压差增大。如炉膛物料浓度过大，则会使床温降低，从而影响锅炉出力，这时，可通过放循环灰的方法来控制炉膛物料的浓度。

从运行和指标情况看，煤质的灰分大时，各项指标就相对差。再从运行参数上看，煤质灰分大时，一次风量用不上，风机全开，感觉还不够用，这样调节已经超出了风机的设计要求，但为了保证负荷，必须这样调节。返料风量变小或消失，有时出现返料器积灰堵塞的现象，即返料温度缓慢下降。另外在投用脱硫石灰石时，反应更明显。这也就说明了循环灰量太多，炉膛流动阻力大，分离器收集下来的返料量多，返料器立管内积灰，所以导致返料风量小。由此可以说，我公司现运行的炉子存在循环灰量多的问题。

下面收集了煤质灰分大小时的燃烧指标比较：

分 发热量 飞灰含碳量 炉渣含碳量 挥发分 30.95％ 4392 13.74 4.11 25.06 23.98％ 4945 11.02 4.86 23.58 32.85％ 4207 13.12 2.99 25.22 10.79％ 5297 4.56 1.05 23.24 13.98％ 5012 3.53 1.53 26.93 13.83％ 5009 3.56 1.63 25.52 15.46％ 4929 2.36 0.80 26.25 13.94％ 4799 2.33 1.14 25.26 14.16％ 4957 1.29 0.87 25.53 4820 2.03 1.07 24.46 21.66％ 4876 10.36 6.06 16.28％ 26.37 19.92％ 5030 7.02 2.98 27.28 23.28％ 4913 6.76 2.69 25.27 21.47％ 5119 6.11 2.77 28.29 20.6％ 4859 8.01 3.37 24.49 4617 8.18 3.32 25.85 28.08 4500 8.41 5.36 26.01％ 24.78 26.63％ 4626 8.80 2.92 24.61 18.88 5189.9 4.99 2.62 26.6 16.58 4889.3 4.32 3.29 17.35 5219.8 5.74 4.40 28.49 16.34 5238.2 8.86 25.86 4.07 28.17 17.81 5076.5 7.43 4.17 28.94 二．返料系统 A．返料系统概述

返料立管是循环回路中的一个独立部分。由于旋风分离器固体颗粒出口处的压力低于燃烧室内固体颗粒入口处的压力，固体颗粒在循环回路中的循环必须克服这个负压差，从压力较低的区域被输送到压力较高的区域。循环回路任何部分的压力如发生变化，立管内产生的压力降就会自动调节，以维持回路的压力平衡。返料器来料侧（左侧）与立管连接，出料侧（右侧）与返料管连接，右侧是返料器的上升段，左右侧下部连通，返料风由返料器底部通入。

包括炉膛在内的整个高温床料循环回路中的压力最高点在立管的底端，当炉膛压力变化（如排渣或改变一二次风量），分离器压降变化（如烟气流量或固体颗粒浓度变化）。以及回料阀的流动阻力发生变化时，立管内的物料高度会自动改变以适应这种由炉膛分离器及回料阀引起的压力变化，即所有这三者产生的压力变化以及因此而起的高温循环灰流量变化，都是由立管内固体颗粒高度变化所产生的立管静压变化去自动平衡。

回料阀流动阻力＋流化床流动阻力＋旋风分离器流动阻力＝立管的静压头

在立管中，当气体相对于固体颗粒向上流动时，固体颗粒可以在重力作用下，克服气流产生的压差而向下运动，这种相对的气固运动就可以产生所需要的密封压降。

立管中储存的循环灰量或立管中密相循环灰料层高度与炉内的床料量的比例。对循环流化床锅炉的运行有较大的影响，当负荷较高烟气流量较大时，若立管中的循环灰密相料层高度较低，则床中固体颗粒密度分布就主要取决于立管中循环灰密相料层高度。因为较低的立管料层高度不足以产生足够的静压头将循环灰推入炉膛中，以使炉内烟气所携带的固体颗粒达到饱和浓度，当炉内烟气流速较低而立管中的料位高度较高时则循环流化床中的固体颗粒会以较快的速度被送入炉膛中，最后，炉内烟气是否能达到饱和携带程度，就主要取决于立管中固体颗粒的存量大小。B．返料器的结构

我公司锅炉采用的是J型阀，如上图所示。由于自然堆积的作用，当返料风Q＝0时，返料器不工作；当Q 大于一定值时，物料开始流化，并在立管物料重力作用下形成自流，通过返料器进入主床。由此可见，返料风量是决定返料器工作的因素，它与风源压力、返料器上升段阻力以及布风阻力有关。上升段阻力特性首先与上升段高度H(后为H2)有关。实验结果显示，H＝350mm时的返料器风源压力在6000Pa左右，H＝1000mm时的返料器风源压力在13000Pa左右。返料器上升段阻力与上升段高度成比例。再有，根据压力平衡关系，得出返料器正常工作时风源压力必须满足下列条件：

（1）P ＞ ＆g△H2 + △P布(2)P ≤ ＆g△H1 + △P布

式中: P为返料压力, △P布为返料布风阻力, &为物料堆积密度

△H1,△H2分别为返料器入口料腿高度和出口高度

式中(1)(2)是运行中控制返料风压的依据，所以，如果漏风严重，风压不够，风压波动过大，或返料风中断，都会造成P＜＆g△H2+△P布的情况，从而使返料器不投入造成堵塞。返料器中有异物处于返料出口时，势必阻止物料返回炉膛，可能导致物料在分离器内聚集造成返料堵塞。据现场测量，我公司J型阀的返料出口距离330mm.。（有待查找图纸）三．总结分析

从停炉后检查风帽情况看，东西两侧返料口对着的风帽眼全部堵塞，这种现象引起了三个连锁问题：1，高压力的返料风带着循环灰冲向布风板，风速可能超过了炉内的流化风速，使这部分风帽的风受到阻力。长期运行，造成堵塞。2，旋风分离器收集下来的返料量大，必须用这么大的返料风压，不然就会造成返料堵塞，为什么负荷低时，返料风就大，而高时返料风就减小甚至消失，特殊情况还需要关小主风道档板来加大返料风。3，为保证负荷，必须加大一次风量来加强燃烧，这也说明炉内物料浓度大，有一部分燃料缺氧，得不到燃烧，就被排出去，从而增加炉渣含碳量。另一方面使更多的物料又进入分离器，从而造成恶性循环。

从以上情况看，第一步先要解决循环灰量大的问题。第二步再来调整返料风压。

由煤质分析可见，灰分大时，循环灰量就大，所以根据煤质配比情况来调整。主要办法就是从返料器底部放灰管来放返料灰。因为灰量比较大，人工用小车推肯定不合适，建议装一套输粉绞龙一样的自动化排灰装置，直接排到冷渣机，增加可操作性。

第四篇：电站锅炉入炉煤质在线监测与燃烧优化运行系统方案

电站锅炉入炉煤质在线监测

与燃烧运行优化系统

广州市峻宇计算机科技有限公司

2008年6月

一、概述

目前国内火电厂入炉煤质的监测主要采用取样、秤重、烘烧、灼烧、氧弹分析等手段与方法，一个煤样从取样到提供分析结果往往需要几个小时，具有严重的滞后性，煤质采样分析结果往往不能反映锅炉的实际入炉煤质，不利于锅炉的燃烧运行调整，影响锅炉运行的安全性和经济性。

火电机组的运行经济性最终体现在发电煤耗上。由于缺乏对入炉煤热值的在线监测，无法进行连续的热值统计和实时发电煤耗计算。不利于机组运行经济性分析，以及节能降耗措施的实施与评估，也不能适应未来竞价上网运行机制的要求。

电站锅炉入炉煤质在线监测与燃烧运行优化系统CQMS采用先进的人工智能神经网络技术，利用电厂常规的煤质分析数据和锅炉运行历史数据，建立煤质在线监测数学模型，通过锅炉运行数据分析计算入炉煤质，实现入炉煤质的在线软监测，并进一步实现燃烧运行优化，在线指导锅炉燃烧运行调整。

二、系统功能

1．入炉煤的热值及工业成分在线软测量

入炉煤质的变化最终会反映在锅炉的运行参数数据中。在锅炉系统结构不变的条件下，锅炉运行参数与入炉煤质之间有着复杂的内在关系。CQMS利用电厂常规的煤质分析数据和锅炉运行历史数据，采用人工智能神经网络技术，建立锅炉运行参数与入炉煤质之间的关系模型，实现煤的热值、挥发份、灰份和水份的在线监测。根据煤质量监测结果对煤的着火及燃烧稳定性和煤的燃尽特性进行在线分析。

系统以一段时间内（如5分钟，时间可调整）的移动平均值提供入炉煤质监测结果，并以曲线方式显示，便于用户监视入炉煤质的变化趋势。2．煤质变动异常警示

燃烧工况的异常往往是由于入炉煤质变化，而运行人员未察觉，未能进行及时的燃烧调整引起的。系统对入炉煤质的变化趋势进行监测，当入炉煤质变化幅度达到预警值时向用户报警，以提醒运行人员加强燃烧监视与调整，避免燃烧恶化影响锅炉运行安全。3．实时性能计算

系统基于入炉煤质软测量，实时计算锅炉效率及机组实时发电煤耗。可根据用户的要求进行热值统计、班组考核和实时发电成本计算。4．燃烧优化操作指导

锅炉的负荷和入炉煤质对燃烧工况有很大影响，随着负荷和入炉煤质的变化，运行人员应及时进行燃烧调整，才能获得最佳的运行炉效。系统根据锅炉运行历史数据，在线分析当前负荷和入炉煤质工况条件下，各种燃烧运行方式的经济性，从而找出最佳的燃烧运行参数（如最佳烟气含氧量等），提供给运行人员作燃烧调整参考。5．系统自适应

本系统是采用人工智能神经网络技术，根据锅炉运行数据来建立煤质计算模型的。随着时间的推移，锅炉设备运行特性以及现场测点精度会有变化。为解决这些变化对系统产生影响，采用自适应技术，根据最新的锅炉测点数据，在线自动完成对煤质监测模型的校正，保证本系统能适应锅炉运行条件的变化，使监测系统长期可靠有效。

6．使用安全、投资小、运行维护成本低

煤质监测分硬件测量和软测量两类。硬件测量一般要在现场安置放射源，对人身安全有隐患。另外，硬件测量系统价格昂贵，后期的运行维护成本高。近年来，人工智能技术的发展为煤质的软测量提供了一个有效途径，由于其使用安全、投资小、运行维护成本低，正在为工程应用所接受。

三、系统实施方案 1．系统结构

系统配置一台计算机通过网络与SIS或DCS连接，获取机组实时数据。CQMS计算机与SIS或DCS的数据通信是单向的（系统只读数据不写数据），以保证SIS或DCS的运行安全。电厂应提供SIS或DCS的网络数据通信接口软件（模块）。CQMS计算机将计算结果通过网络发送到客户端，供用户监控使用。2．数据采集

根据电厂提供的SIS或DCS的网络数据通信接口，开发数据采集软件，并到现场安装，采集1-2个月的机组运行实时数据，同时电厂提供数据采集期间的入炉煤质分析数据（化学车间提供）。3．建立模型及软件集成

根据所采集到的数据建立初始监测模型，在此基础上进行应用系统软件集成，需1-2个月时间。4．系统现场安装试运行

系统到现场安装，并进行调试、完善、试运行。5．系统验收

与电厂讨论确定系统验收条件和方法，并对系统进行测试验收。

四、经济效益分析 1．直接经济效益

锅炉的运行经济性与司炉的燃烧运行经验密切相关。不同司炉的运行水平客观上存在差异，即使是同一司炉，受主观因素的影响，在不同的时间，其运行水平也可能存在差异，因此凭经验进行的锅炉燃烧调整操作具有一定的随意性。

司炉的燃烧运行经验蕴涵在锅炉运行数据中。本系统具有燃烧优化功能，能根据锅炉运行历史数据，在线分析出不同负荷、不同入炉煤质工况条件下，最佳的燃烧运行参数（如最佳烟气含氧量等）。其实质就是从锅炉运行历史数据中提取运行水平较高的司炉的运行经验。以某电厂300MW机组为例，对同一负荷、同一入炉煤质工况，锅炉运行效率最大相差约0.6%，预计通过燃烧优化可提高锅炉的整体运行水平，炉效可提高约0.3%，年节约标煤2139.9吨，年直接经济效益128.4万元。

以某电厂300MW机组设计参数为依据，炉效提高0.3%的经济效益估算如下：

1．100%负荷耗煤133.89T/H，煤热值为20306KJ/Kg，炉效为91.32%，折算成标煤，年耗标煤为：

B=133.98*24*365*20306/29270=814227.5吨标煤/年

2．考虑80%的负荷率，炉效提高0.3%节省标煤为：

B0.8B0.80.3814227.52139.9吨标煤/年

91.323．平均标煤价格按每吨600元计算，年节约燃料费用为：

600*2139.9=128.4万元/年

2.间接经济效益

近年来，由于动力煤供需关系失衡，导致许多电厂锅炉入炉煤质波动较大且频繁。由于缺少入炉煤质的在线监测，运行人员很难根据煤质变化及时进行燃烧调整，导致锅炉燃烧效率降低，甚至燃烧工况恶化，威胁锅炉运行安全。本系统对入炉煤质的变化趋势进行监测，当入炉煤质有较大变化时，及时提醒运行人员注意，加强燃烧监视与调整，必然会提高锅炉运行效率，避免燃烧恶化导致事故发生，产生较大的经济效益。

由于煤炭价格的上涨，各电厂对机组运行的经济性日益重视。机组运行经济性最终体现在发电煤耗上。本系统基于入炉煤热值在线监测，可进行连续的热值统计和实时发电煤耗计算，必将对机组运行经济性分析，节能降耗措施的实施与评估，具有较好的推动作用，产生较大的经济效益。另外，本系统的实施对未来电厂竞价上网也具有重要的意义。

五、CQMS应用实例

应用实例为1025t/h中间储仓式乏气送粉双炉膛结构四角切圆燃烧锅炉，四层一次风（甲、乙、丙、丁），五层二次风（A、B、C、D、E），两层燃烬风（OFA、OFB）。

下面两图为煤质软测量测试结果。共取了160个工况点，蓝线为煤质实验室分析值，绿线为软测量值。煤的热值测量标准差为0.543MJ/Kg，平均相对误差为2.5%，挥发分测量标准差为0.725%，平均相对误差为2.9%。可以看出，软测量结果能很好反映煤质的变化趋势，足以满足锅炉燃烧运行调整的需要。需要指出的是，在实际使用过程中，由于神经网络的特点，随着神经网络样本数据的增多，模型的计算精度会进一步提高。

煤的低位热值软测量结果

煤的挥发分软测量结果

第五篇：浅谈循环流化床锅炉的燃烧与控制

浅谈循环流化床锅炉的燃烧与控制

摘要：文章阐述了循环流化床锅炉的燃烧特性和传热机理，结合循环流化床锅炉结构的特点，分析了对锅炉燃烧的影响因素，论述了常规情况下与循环流化床锅炉燃烧有关的主要参数的控制和调整问题。

关键词：循环流化床

燃烧控制

运行

调整

循环流化床锅炉是一种新型高效低污染的燃烧设备，是解决燃煤污染的重要途径之一，近几年来，大容量的循环流化床锅炉在我国得到了大量的应用，循环流化床锅炉在运行操作中与煤粉炉有很大的不同，而实际运行中许多运行人员更倾向于用原来操作煤粉炉的方式和经验操作循环流化床锅炉，结果导致经济性降低，甚至出现事故。经过查阅有关资料，分析了循环流化床锅炉的燃烧特性和传热机理，并在仿真机上进行了大量的试验，对循环流化床锅炉燃烧的控制与调整作了一下简述，希望能给锅炉运行人员一些参考。1.循环流化床锅炉的总体结构

循环流化床锅炉主要由燃烧系统、物料循环系统、尾部烟道三部分组成。其中燃烧包括风室、布风板、燃烧室、炉膛、煤及石灰石供给系统等几部分：物料循环系统包括旋风分离器和J阀回料系统两部分；尾部烟道布置有过热器，再热器，省煤器，空气预热器等受热面组成。2.循环流化床锅炉的燃烧特性和传热机理

循环流化床锅炉的主要特征在于在于颗粒在离开炉膛出口后进适当的气固分离装置和回料装置不断的送回床层燃烧。燃料由炉前给煤系统送入炉膛，送风设有一次风和二次风；一次风作为一次燃烧用风和床内物料的流化介质由布风板送入燃烧室；二次风沿炉膛高度分为两层布置，以保证提供给燃料足够的燃烧用空气并参与燃烧调整；燃烧室内的物料在一定流化风速作用下，发生剧烈扰动，部分固体颗粒在高速气流的携带下离开燃烧室进入炉膛，其中较大的颗粒因重力作用沿炉膛内壁向下流动，炉膛内形成气固两相流；一些较小的颗粒随烟气飞出炉膛进入旋风分离器，进过气固分离，被分离下来的的颗粒沿分离器下部的返料装置送回到燃烧室循环燃烧，经过分离的烟气通过尾部烟道内的受热面吸热后，离开炉膛。使锅炉炉膛内有足够高的灰浓度，强化了传热，因此循环流化床锅炉炉膛不仅有辐射传热方式，而且还有对流及热传导等传热方式，大大提高了炉膛传热系数，确保锅炉达到额定出力。3.循环流化床锅炉主要参数的的控制与调整

循环流化床锅炉的燃烧运行中，床温，风量燃料粒度和床层厚度等是几个最为关键的指标。3.1床温

维持正常的床温是循环流化床锅炉稳定运行的关键。为保证良好的燃烧和传热，床温一般控制在850—930℃之间稳定运行。在运行中要加强对床温的监视，温度过高，容易使床内结焦造成停炉事故，并且影响脱硫的效果，温度太低容易造成低温结焦。影响床温的因素主要有负荷，投煤量，返料量，风量及一二次风配比等，具体有以下几方面：

（1）运行中煤种的变化时，发热量的变化会改变床内的热平衡，从而影响燃烧，传热和负荷，也会影响排放量，易造成床温波动发热量越高，床温就越高。

（2）给煤量不均时，时多时少，会使床温忽高忽低，尤其有时操作不慎或短时间断煤会使床温短时间下降。

（3）负荷改变后，风量配比为及时调整，如负荷增大煤量，风量未相应增加，床温就会下降，反之，床温就会上升

（4）运行中给煤粒度控制不严或煤质太差，排渣不及时，会使硫化床底部硫化质量恶化，同时料层阻力增加会使风量减少，风煤配比失调，造成床温逐渐下降。

（5）风煤配比调整不当，煤量过多，风量过小时，煤在炉内不能良好燃烧，是床温逐渐降低。如果运行人员误认为煤量不够，继续增加煤量，会使风煤比严重失调，床温急剧下降，如果风量过大，则会使烟气带走的粒子热量增加，也会使床温降低。

床温的调整控制主要根据负荷和煤质的变化，及时调整给煤量，并保持合适的风煤比和床层的厚度，使床温维持在最佳的范围内运行。运行中床温气压有变化时，要及时按变化趋势相应调整给煤量和风量。对于床温的调整和控制应特别仔细，由于运行中热电偶所反映的温度总是滞后于实际温度，所以不能等到床温表的指示已超过正常范围后再去调整，这时即使完全停止给煤或给煤加到最大，床温还是继续上升或下降，又造成结焦或熄火的危险。在床温波动不是很大时，要进行细调，分几次进行。等到床温变化较大时，在做大幅度的调整方法是不妥的。无论如何调整给煤风量都必须保证底料有良好的硫化质量，以防结焦和熄火。3.2 风量

一次风的作用主要使床料良好的沸腾工况，且提供燃烧所需的氧气，二次风的作用是赠的烟气的扰动，减少烟气的热偏差，提高炉膛出口烟温，同时也能提供燃烧所需的氧气。对风量的调整原则是在一次风满足硫化的情况下，相应的调整二次风，一次风的大小直接关系到流化质量的好坏，循环流化床锅炉在运行前都要进行冷态试验，并作出不同的料层厚度（料层差压）下的临界流化风量曲线，在运行时以此作为风量调整的下线，如果风量低于此值，料层就可能流化不好，时间稍长就会发生结焦，对二次风量的调整主要是依据烟气中的含烟量的多少，一般控制在3%以内，如含氧量过高，说明风量过大，会增加锅炉的排烟热损失Q2,同时，烟气流速也较大，对受热面么损加剧；如果小又会引起燃烧不完全，增加化学不完全燃烧损失Q3和机械不完全燃烧热损失Q4。如果在运行中风量不够，应逐渐加大引、送风量，满足燃烧要求，并不断调整一、二次风量的配比，使锅炉达到最佳的经济运行指标。

应当注意的是投入二次风一定要根据负荷和炉温的不断升高、逐渐缓慢进行，切忌快速大量的投入。因为锅炉刚刚投入时，炉内热强度还是很低、系统燃烧还不够稳定，此时如果大量的投入温度较低的二次风，势必造成炉温加大的波动，给运行调整带来较大的困难，如果控制不好会造成灭火。3.3 燃料粒度

我厂循环流化床锅炉用煤为宽筛分物料，一般要求0—9mm, 燃料粒度的大小会引起送风量、燃烧份额和飞灰浓度的变化，从而影响气温的变化。如果燃煤的粒度大于9—11mm时,若维持在设计风量下运行有可能使粗颗粒沉积而引起事故（这是循环流化床锅炉不能长期稳定运行的原因之一），为使粗颗粒流化，必需加大送风量，结果造成颗粒杨析增加，密相区的燃烧份额降低，稀相区的燃烧份额增加，同时增大送风量又使过热器区的烟增加，是气温上升，严重时

还可能使部分细颗粒煤在过热器区域燃烧，而造成气温超限。造成燃煤粒度不符合要求有以下几方面，运行中严格控制，保证锅炉的安全经济运行。（1）制煤系统不合适，原煤未经过筛分就进行破碎，造成细粉煤含量过多。（2）筛子运行不正常，运行一段时间后特别当煤较湿时，筛孔发生部分堵塞，使煤的颗粒越来越细。（3）输煤系统上无吸铁装置或运行不正常，使铁钉、铁片等进入流化床中。（4）破碎机运行不正常，破碎效果不佳，破碎后煤不过筛，都将造成大颗粒煤大量进入床中。（5）筛子出现破损，使筛孔变大，造成粗颗粒的煤大量进入床中。3.4料层厚度

料层厚度是通过监视料层差压值来得到的，通常将所测得的风室与燃烧室上界之间的压力差值作为料层差压的监测数值。合理的控制好料层厚度，直接影响风室压力和风机电耗，料层过厚会使送风量降低，有可能引起流化不好造成炉膛结焦或灭火；料层太薄虽送风量调整范围大，但运行不稳定，负荷较低时节流损失。一般低负荷采用小风量薄料层运行，高负荷采用大风量，厚料层运行。保证料层的厚度和流化质量可通过炉底排渣控制，排渣时应根据所燃用的煤种设定上下限，4 结束语

以上参数对循环流化床锅炉稳定燃烧和安全运行有一定作用。在运行中要结合所燃用的煤质及当时负荷情况，严格控制料层差压和床温，通过不断调整给煤量、风量,使锅炉达到最佳的运行效果, 最大限度的发挥循环流化床锅炉高效节能的优势。

参考文献

[1]：苓可发等，循环流化床锅炉理论设计与运行

中国电力出版社，1999 [2]：刘德昌等，流化床燃烧技术

中国电力出版社，1998