摘要：我国目前的火电厂越来越多，其仍是国内发电行业的主流。其在燃烧过程中会排放一些有毒气体和温室气体，对环境造成一定的破坏。国家也制定一些标准和制度来减少有毒有害气体的排放，但是效果不是太理想。因此，对锅炉燃烧进行优化，从根本上解决锅炉燃烧废气的排放是目前迫在眉睫的事情。文章介绍了火电厂锅炉优化现状，并对此做出一些优化，希望能为以后火电厂锅炉设计及运行管理提供参考。
关键词：火电厂；锅炉燃烧；优化设计
1前言
我国是产煤大国，煤炭资源相当丰富。虽然我国目前存在以利用核能、水利、风力、火力、太阳能以及潮汐等多种形势的发电企业，但就目前的情况而言，火力发电仍然是电力行业的重要组成部分，仍然是推动中国经济发展的重大研究课题。然而，因为火力发电以燃煤为主，煤炭在燃烧过程中会产生一定的有毒有害气体，主要以二氧化碳和二氧化硫为主。二氧化碳会对大气层产生影响，产生温室效应，加剧全球气候变暖；二氧化硫是一种有毒气体，破坏环境严重。近年来，国家空气质量越来越差，“雾霾”成为人们生活的阴影，对PM2.5的关注程度越来越高，中国环境备受世界关注，国家对生态环境建设的要求也越来越重视。在这种背景下，火电厂要想持续健康稳定发展，优化煤炭燃烧技术迫在眉睫。锅炉是燃煤的主体设备，要想提高煤炭燃烧效率，热能利用率，减小有毒有害气体排放，降低成本，促进火力发电的健康长远发展，就必须进一步优化锅炉燃烧技术。本文结合个人工作经验及相关技术资料，对火电厂锅炉燃烧技术进行了深入研究，通过对锅炉以及相关的燃烧配套设备进行合理改进调整，提出火焰检测技术的优化措施。希望能在提高锅炉燃烧性能，提高能源利用率，降低有毒有害气体排放，减小环境危害方面有所帮助，以进一步推动火电厂在高效、节能稳定运行的同时，符合环境保护要求，推动企业持续健康发展。
2火电厂锅炉燃烧优化现状及意义
2.1火电厂锅炉燃烧优化现状分析
在科学发展观和可持续发展战略的影响下，火电厂也转变了发展理念，对于污染物的排放问题给予了更多的关注。锅炉燃烧是污染物排放的主要源头，科技的进步为锅炉燃烧优化提供了必要的技术支撑，因而火电厂可以充分利用现代科学技术实现锅炉燃烧优化目的。现代科技的应用可以显著提高火电厂运行的自动化水平，为锅炉燃烧的优化提供技术、设备条件。现代检测技术和设备可以对火电厂锅炉燃烧相关设备的运行状况进行监控，还可以分析锅炉燃烧的环境参数，为技术人员锅炉燃烧参数的调整提供依据。计算机数据库和DCS控制系统的应用可以将火电厂中各类设备的参数设置、检修状况以及实时运行情况的相关数据信息收集起来，提高了火电厂运行管理的效率和质量。现代科技在火电厂的应用有效提高了发电机组运行的稳定性和火电厂的工作效率，通过设备的控制和管理决策信息的提供促进了有害物质排放量的降低，为锅炉的优化创造了可能性。当前火电厂锅炉燃烧优化技术方案和标准规范中还存在一些欠缺，影响了锅炉改进优化的效果和实效性。为了从根本上解决火电厂锅炉燃烧中的不足，必须要将改进优化的重点放在锅炉运行状态的调整上。目前大多数优化手段只针对于火电厂锅炉燃烧的部分特性而言，考虑因素不够全面，只能暂时解决燃烧中存在的问题，无法在长期运行中体现出效果，燃烧效率过低、污染物排放量较多的问题无法得到控制。此外，目前一些锅炉燃烧优化的方案只有特定的运行条件或者是试验中才可以确保比较高的成效，但是实际的火电厂锅炉运行受到煤炭质量、设备工作状态以及环境参数等多项因素的影响，锅炉的运行条件也处于不断变化中，优化方案的适用性存在欠缺。一些优化改进措施需要进行较长时间的试验，在此期间，火电厂运行工况可能已经发生改变，这些改进策略已经无法为实际的锅炉燃烧提供指导。因此，技术人员要充分认识到现有锅炉燃烧优化方案的优势和不足，对存在的缺陷和问题进行进一步的优化，促进火电厂锅炉燃
2.2优化火电厂锅炉燃烧的关键和意义
一般来说，锅炉燃烧的燃料配比，和送风的参数设置，是控制燃煤燃烧效率的基本条件，另外，合理的锅炉燃烧控制模式，是始终保持煤炭在炉膛内处于良好燃烧，使锅炉内的燃料得以维持最佳燃烧状态的技术保障，从而可以承载整个机组系统的负荷变化，使燃烧过程始终保持稳定、持续燃烧的最佳状态。通过对锅炉燃烧的优化调整，以确保锅炉燃烧系统保持内部稳定的燃料供给、送风量，保持稳定的压力、温度和蒸发，这样既能促进燃料的充分燃烧提高燃料利用率，降低成本，又能减少有毒有害气体排放，减少大气污染，还能避免燃料结渣，防止烧毁燃烧器材，避免发生意外事故。使整个锅炉机组的运营经济性、安全性、环保性都得到显著提高。
3火电厂锅炉燃烧优化策略
3.1锅炉燃烧建模优化技术
以火电厂锅炉燃烧的理论为基础进行相应的建模，从而对锅炉的燃烧状态进行优化，提高煤炭原料的燃烧质量，降低污染物的排放。技术人员可以将数值模拟的理论与锅炉燃烧的理论相结合，从而为锅炉燃烧优化提供科学的指导。该过程中燃烧理论是优化的基础，相关技术人员要对各机器设备的参数以及现场工况进行收集和整理，根据火电厂实际工作需求调整燃烧参数，确定最佳的技术方案，以达到锅炉燃烧优化的目的。在实际的运用过程中，工况建模需要耗费大量的时间，计算工程量较大，运算过程也比较复杂，技术人员需要掌握锅炉燃烧机理以及建模相关的理论知识，因而并不是适用于所有的火电厂锅炉燃烧工况，目前该技术仅在高仿真研究和离线分析中应用较多。
3.2通过试验对锅炉燃烧进行优化
为了制定科学合理的火电厂锅炉燃烧方案，优化燃烧进程提高燃烧质量，可以采取试验方法，明确锅炉燃烧中存在的不足并加以调整，试验重点在于锅炉燃烧过程中送风量、原料的最佳值和调整方案，通过试验可以促使火电厂锅炉燃烧的各项参数达到最佳状态。技术人员可以利用计算机对锅炉燃烧试验中的曲线变动情况进行记录，从而找出最佳燃烧状态下的参数，根据实验结果对锅炉燃烧进行自动化的控制。锅炉运行中的燃烧状态参数曲线要与试验中获得的最佳燃烧状态参数曲线相一致，为了确保燃烧曲线是在最佳状态下，需要进行多次的重复实验。试验操作人员需要具备过硬的专业能力，投入大量的时间精力进行试验的设计和调整，因而该方法一般在新机组的试运行、燃料种类更换以及锅炉运行调整中较为常用。
3.3对锅炉燃烧设备进行优化
通过燃烧设备的优化和改造可以有效提高燃烧器的性能，从而促进火电厂锅炉燃烧效率的提高。对锅炉燃烧设备的设计改造需要以燃烧理论作为基础，在实际的改造过程中，要对燃料种类、制粉系统等会影响锅炉燃烧质量和污染物排放量的因素进行综合考虑，并采取针对性的策略对燃烧设备的设计进行优化改进。除了改造原有的锅炉燃烧设备外，火电厂还可以引进性能更出色的新型燃烧设备，从而让锅炉燃料燃烧更充分，节约燃料降低成本的同时，还可以减少锅炉燃烧结渣的情况，确保火电厂发电机组的正常运行，提升锅炉的燃烧性能，降低火电厂锅炉燃烧对空气的污染。
3.4 采用火焰检测技术实现锅炉燃烧优化
在传统的火电厂运行中，火焰检测技术十分常见，该技术的应用可以通过对火焰情况的检测避免点火不当问题对锅炉的运行工况产生不良影响，避免锅炉在低负荷状态下长期运行带来的爆炸等安全事故，提高锅炉火焰控制的成效。在锅炉燃烧的优化中，也可以利用火焰检测技术配合安全检测技术，确保火电厂锅炉炉膛的安全性，从而促进锅炉燃烧性能的提高和燃烧优化目的的实现。目前常用的锅炉燃烧火焰检测技术包括图像式火检技术和数字式火检技术两类，根据火电厂实际运行需求的不同可以采取相应的检测技术。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆受到技术水平的限制，目前火电厂锅炉炉膛的安全监视技术还存在一些不足，随着科技的发展这些技术中的欠缺将得到解决，从而在火电厂锅炉燃烧优化中发挥更大的作用。
3.5利用检测技术促进锅炉燃烧优化
科学合理地利用现代检测技术可以对火电厂锅炉燃烧相关的各项参数进行监控，包括煤炭燃烧后煤粉浓度、锅炉排放烟气飞灰的含量以及烟气含氧量等，同时可以利用计算机绘制相应参数的变化曲线以及相互之间的关系图像，为锅炉燃烧的改进优化提供数据依据，促进火电厂节能减排目标的实现。此外，锅炉炉膛火焰指标的分析也可以借助检测技术来进行，对燃烧原料煤炭的成分以及燃烧排放物的相关情况进行检测分析，促进锅炉燃烧经济性的提高。目前我国火电厂都有相应的测量仪器的配置，但是一些火电厂采用的测量装置较为老旧，检测精确度不高，火电厂可以引进新型检测仪器提高测量的精度，从而提升锅炉燃烧优化成效。
4火电厂锅炉燃烧优化的主要技术
4.1通过试验的方式来优化锅炉燃烧
在实际操作中，我们为了得到燃煤输送量和送风量的最佳配置参数，往往是通过反复的实验，通过实验记录，进行总结，得出最佳配比，从而得出锅炉最佳燃烧效率配置。然而，这种实验方式往往需要耗费大量的人力物力资源，不太适用于正常运行的锅炉，只有在新单位试点和新机组投入运行之初，才会考虑采用这种方式进行锅炉燃烧的参数配置优化。具体操作时，首先根据设备性能和以往的工作经验，先设定一个最佳燃烧参数，启动锅炉燃烧运行，根据电脑控制曲线指导，调整实际风煤输送比例，得到控制曲线的最佳效果，从而得出设备最佳的燃烧配置参数。这种反复试验的方式，虽然操作过程繁琐，比较费时费力，但得出的参数结果往往更具有代表性和准确定，优化效果也最佳，作为新机组的运行优化还是值得推广的。
比如我们在一次试验运行中，为了达到最佳燃烧控制曲线，控制好送煤量，对制粉系统优化，包括给粉机的转速设定，分离器挡板开度的最佳度数，还有煤粉颗粒的细度，偏差范围。对各种条件下的参数配置都进行了试验，从而有了多项数据指标，从中优化。值得注意的是，在试验中，往往会因为参数配置不当，比如风速低，送煤量大，在加上管道长的特点，极易出现管道堵塞，通过反复实验，得出数据结论，避免后期出现。通过在磨粉机分离器后的煤粉取样，得出在不同参数下的实际煤粉系数。通过反复的实验，从而得出原煤标准、锅炉类型、送粉速度、磨粉参数设定（实际煤粉细度）、分离器挡板最佳位置、送风量之间的最佳配置参数，达到优化锅炉燃烧的最佳效果。
4.2通过建立锅炉燃烧模型来实现技术优化
除通过实验的方式来优化锅炉燃烧外，我们在对燃烧机理和锅炉设备有充分了解的情况下，可以采取锅炉燃烧建模的方式来对锅炉燃烧进行技术优化，从理论出发，建模求解，找出最佳的优化配置。这种技术在我国起步较晚，但经过不断的研究改善，也取得了不小的成就并用于指导实践。这项技术比较复杂，需要的时间长，技术含量高，目前主要应用于高仿真研究和离线分析，在在线建模和电厂锅炉燃烧优化应用方面还存在一些缺陷，还需要进一步探索研究。
4.3通过主要数据指标检测来优化锅炉燃烧技术
所谓锅炉燃烧优化技术，其实就是通过对燃烧火焰热量值进行检测，对煤质进行检测，对煤粉输送量和送风量进行测量，再对锅炉的燃烧排放结果进行检测，并综合以上所有检测结果进行分析，发现问题，解决问题，不断提升锅炉燃烧效率，降低排放的综合结果。目前，在国内火电厂应用比较多的优化措施，主要是利用检测的烟气排放含氧量，灰粉的燃烧净值，以及火线图像等相关技术参数，并以此数据作为优化调整的主要依据。保障这项技术实施的关键，就是数据测量的精确度，没有精确的数据，就没有优化的质量。数据的精准主要依靠于先进的仪器和得当的操作方法。比如在利用仪器进行火焰检测时，如果全炉膛检测，应将火焰检测器分别装在炉内四面燃烧器上部；如果是检测单个燃烧器或一层火焰时，至少在底部，顶部和中部的燃烧器位置都配备有火焰探测器。为确保观测准确，火焰检测器探头的安装位置应对准火焰区域。在设计探头安装位置时，就要考虑到后期当火焰方向发生变化时需要调整探头位置的可能。总的来说，要保证锅炉燃烧的优化，就需要有准确的检测数据。而检测数据的精确度，主要取决于先进而精准的设备，科学的检测方法，还有就是检测技术人员的个人技术和工作态度。只有各方面都严格把关，才能保证锅炉燃烧的优化质量。
4.4通过改造燃烧设备设计来优化燃烧技术
锅炉是燃烧的主体设备，要想优化燃烧技术，提高锅炉工作效率，提高能源利用率，首先就要考虑锅炉优化改造，主要是燃烧器的优化最为重要。从燃烧理论出发，综合燃料类型，送风系统、制粉系统、排放系统、烟气处理系统等各种燃烧因素，全面优化锅炉设备。既节约能源，有效提高燃烧效率，能源转化利用率，还能降低排放，减少大气污染，提升锅炉性能。
4.5火焰检测技术的应用和推广
目前，我国一些传统的火电厂在运行中，利用火焰检测技术的检测，以便于对点火不当进行有效控制，防止长时间低负荷运行而出现锅炉爆炸事故。它也是对锅炉炉膛进行安全检测和技术优化关键环节。目前主要有数字式火检和图像式火检两种技术。对于炉膛燃烧优化来说，应用火检技术的效果最佳，但这项技术目前还不够完善，有待进一步改进。
5火电厂锅炉燃烧优化技术的关键和发展
（1）要对锅炉燃烧技术进行优化，就必须依托准确的检测数据。检测数据的精准程度，直接影响到优化方案的制定，最终影响到优化结果。所以说，检测技术是优化技术的关键。但就我国目前的检测技术和检测设备精准度而言，都还有待提高。发展锅炉优化技术，首先要发展检测技术，企业要投入更多的人力、物力和财力，加大检测技术和检测设备的研发力度，检测技术的发展可以有力的推动锅炉燃烧技术的优化。有了更准确的锅炉燃烧参数，才会有更好的优化方案。
（2）锅炉燃烧的优化发展，还要在燃烧器的优化设计上大下功夫，加强煤炭二次燃烧技术的研发，利用机组温热技术，提高能源利用率，降低企业成本，降低排放。
（3）优化锅炉燃烧技术，有助于减少煤渣及有毒有害气体排放。燃煤产生的二氧化碳和二氧化硫等有毒有害气体，尤其是燃烧不充分时的排放量更多，严重危及人民身体健康。所以，优化锅炉燃烧技术，对于保护环境，提升空气质量，推动火电厂企业绿色发展、长期经营至关重要。
5结束语
目前我国火力发电仍占主导地位，社会需求的大部分电能都靠火力发电厂提供。锅炉燃烧优化技术的研究，对火电厂今后能否持续发展意义深远，只有做好节能减排，减小环境破坏，提高运营效率，企业才有继续生存的空间，才不会被其他能源发电所取代。
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论文作者:焦世荣
论文发表刊物:《电力设备》2017年第36期
论文发表时间:2018/5/14
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