电站锅炉燃烧器配风控制逻辑策略分析

电站锅炉燃烧器配风控制逻辑策略分析

富力克

华电新疆发电有限公司红雁池分公司

摘  要：在火力发电站中，加强锅炉燃烧器的配风控制非常重要，只有确保锅炉配风的合理性，才能改善锅炉的燃烧状态，提高燃料的利用率，降低污染的同时，增强火力发电生产水平。本文以电站锅炉燃烧器配风控制逻辑策略为研究对象，首先对电站锅炉燃烧器配风控制逻辑研究必要性进行了阐述分析，随后重点围绕电站锅炉燃烧器配风控制策略的实施，提出了一些具体的方法措施，希望能够为相关研究提供一定的参考。

关键词：电站锅炉；燃烧器；配风控制逻辑；策略

引言

随着全球气候的逐步升温，世界各国开始渐渐注重环境对气候的影响。全球气候峰会的如期举行，总是会给我们一些警醒。环境的可持续发展已经是每个国家重视的话题。近几年，我国一直在强调发展绿色环保工业，尤其是一些能源消耗量巨大的电站企业更要减少二氧化碳等温室气体的排放量，响应环保式发展的政策。因此，在未来的时间里，怎样提高锅炉燃烧的效率，减少一氧化碳、二氧化碳等污染物的排放将是国家和企业需要慎重考虑的重要问题。

1电站锅炉燃烧分析

1.1电站锅炉燃烧现状

自工业革命时期以来，电站锅炉从来都是以经济效益为主要目标，这样就直接忽略了锅炉燃烧对环境产生的影响。随着生产力水平的不断发展，人们对生活质量的要求越来越高，环境质量就是其中一个方面。如今，世界各国电站行业对于锅炉燃烧方面的观念和态度都在慢慢转变，由最初的以经济为重到现在的以经济、环境并重的企业理念。这一文化理念致使企业自觉或不自觉地进行锅炉燃烧技术的研发，当下一些新型燃烧优化系统正被开发出来并投入使用。企业自主研制或全面掌握燃烧优化系统的工作原理，有利于进一步对锅炉燃烧相关问题进行探讨和改造。目前锅炉燃烧仍是我国发电站发电的主要动力源，是我国电力能源供应事业不可或缺的重要组成部分。

1.2电站锅炉燃烧存在的问题

电站锅炉燃烧主要有以下几大问题：第一，锅炉燃烧不稳定问题。锅炉用煤大多品质不高，燃烧状态不好掌控。劣质煤煤粉随气流四处飘散从而着火易造成安全隐患，而且燃烧不稳会导致动力不足；第二，锅炉结渣问题。这类问题是最常见的锅炉燃烧问题，主要由燃烧用煤质量差和锅炉管理不当引起。锅炉结渣轻则导致锅炉运行效率下降，影响传热状态。重则导致锅炉无法运行或引发安全事故；第三，漏管和爆管问题。大多由炉管超温、炉管内温度场分布不均、工质压力过大引起，很容易造成停炉事故；第四，燃烧浪费。我国平均每度供电的锅炉燃烧消耗比欧美国家多二至三成，燃烧效率落后于世界平均水准，燃烧煤料浪费严重，急待提高燃炉的燃烧效率。燃烧浪费主要由燃煤和工质选择不当、锅炉设备落后和发电系统运行不科学等问题引起。

2电站锅炉燃烧器配风控制策略

2.1助燃风风门开度调整对炉膛出口氧量的影响

锅炉二次风量主要由三部分组成，一是助燃风，占比为60%；二是SOFA风（电站锅炉燃烧末端补入的助燃风），占比30%。三是周界风，占比10%，主要由一次风门状态来决定。因此可以先计算助燃风门开度变化，对锅炉炉膛出口氧会带来哪些影响。本文以锅炉低负荷180MW工况为例，表示的是该工况下不同风门开度情况下的氧气摩尔浓度。其中在风门开度为-5%情况下，锅炉炉膛出口含氧量为2.59%；风门开度为标准开度的情况下，锅炉炉膛出口含氧量为4.89%，风门开度为+5%工况下，锅炉炉膛出口含氧量为6.92%。在180MW低负荷工况下，助燃区的含量量分配非常充足，因此，助燃风门开度的变化，对炉膛上方含氧量变化有着非常大的影响。助燃风调节控制范围在±5%以内，能够满足±2出口氧调节的需求。在实际进行配风控制逻辑设计时，关于风门开度的控制，可将出口氧量合理范围设置为±0.5%。而在180MW负荷工况下，炉膛出口氧标准含量值为5%，因此炉膛出口氧含量合理范围是4.5%～5.5%。

2.2高负荷工况下二次风门开度调整对炉膛出口氧量的影响

在锅炉高负荷的情况下，并且炉膛出口氧量较小，可以通过调整SOFA风与助燃风风门开度，同提高炉膛上方氧含量。在具体进行负荷二次风量调节时，应先调整SOFA风风门，不断增大其房门开度值，如果其风门开度值达到100%时，依然无法满足锅炉炉膛上方含氧量的需要，则可以继续调整助燃风风门开度。例如，在330MW负荷工况下，如果发现锅炉炉膛的出口氧量较低，可以选择提高SOFA风门开度。在正常情况下，处于330MW负荷的锅炉，下SOFA风门开度的初始值为87%，因此在达到最大值100%时，仅有13%的开度调节量。然后，通过结合这一数值进行计算。在标准开度下，锅炉炉膛膛出口氧量为3.3%；在SOFA风门开度-13%下，锅炉炉膛膛出口氧量为1.72%。在现有SOFA风门开度－13%基础上，再降低助燃风风门开度5%，此时，锅炉炉膛膛出口氧量为1.14%。而在实际配风控制过程中，通过将SOFA风与助燃风进行配合调节，能够使锅炉炉膛的氧量变化量在2%以上。

2.3控制逻辑设计与GUI构建

按照前文叙述，开展配风控制逻辑程序编写，实现锅炉配风的自动控制。在电站锅炉实际运行的过程中，针对负荷小范围变化，可不进行考虑。因此，针对部分低负荷工况，也没有进行相应的计算，可以采用线性插值方式，代替计算获得。而在实际进行配风控制时，需要考虑控制精度问题，因此，在实际进行程序编写时，针对风门开度的数值，可进行四舍五入取整处理。在呈现编写内容方面，以锅炉负荷与炉膛出口氧量作为输入量，而可变输出量为助燃风与SOFA风风门开度。（1）程序在运行时，会不断地读取锅炉负荷，其中初次读取负荷用Q1表示，后续读取的负荷用Qn表示。如果初次读取负荷与后续读取负荷差值在10MW以内，则表明这种负荷变化属于小负荷变化，程序自动忽略，不作配风控制调整；反之，程序会从读取负荷变化开始大于10MW的位置开始，重新运行，并定义为Q1，然后对负荷进行取整计算。（2）以负荷变化为依据，对一次风、二次风、周界风等参数进行调整，同时，将助燃风与SOFA风调整至标准开度。（3）等待一段时间后，炉内燃烧状态逐渐趋于稳定，此时，读取炉膛出口处传感器氧气浓度具体数值。如果该数值在合理范围内，则保持现有风门开度不变。一直到后续随着锅炉燃烧，氧气浓度发生变化。（4）如果氧含量不合理，程序会自动调整二次风门开度。在具体调整的过程中，如果是氧含量偏高，可减小助燃风门开度；反之，又分为两种情况：①含氧量偏低，且负荷在280MW以内，可通过增大助燃风门开度进行调整；②含氧量偏低，且负荷属于高负荷，则先选择增加SOFA风门开度，在该风门开度增加至100%后，如果含氧量依然无法满足需求，则再进行燃风门开度增加调整。（5）如果在经过上述调整后，依然无法满足要求，则需要结合实际，实施多次调整。每进行一次调整，都要以上次调整对出口氧量影响为依据，直至将含氧量调整至合理范围。（6）当存在以下几种情况时，则需要操作人员进行手动辅助调整。①助燃风门调整量在10%以上；②SOFA风风门调整量在30%以上；③炉膛出口氧量与该负荷氧量标准值差值超出了2%；④在程序控制下，完成率自动化调整后，锅炉炉膛出口氧量出现了反向变化现象。

3结束语

综上所述，在火力发电站中，锅炉燃烧效率的高低对整体发电效率的高低有着直接的影响。基于此，为有效提高锅炉的燃烧效率，需要加强对锅炉燃烧器配风控制逻辑研究，提高其自动化控制性能，从而让锅炉内的燃料充分燃烧，提高燃烧效率，降低污染，有效提升火力发电生产质量水平。

参考文献

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