摘要：在电厂锅炉运行过程中，炉膛内形成稳定、高效的火焰，该状态对于锅炉机组的运行最为有利。本文基于某350MW的机组，对于锅炉燃烧诊断与运行指导系统进行简要分析，首先总结了系统的主要原理与功能，之后简要说明了系统构成情况，最后分析了运行与应用情况，希望可以给电厂管理工作提供一些参考。
关键词：电厂锅炉；燃烧诊断；燃烧运行指导
引言：在进入新世纪以来，我国居民与工业生产用电量逐年攀升，相应地，环保标准在不断完善。与此同时，出于提高市场竞争力的需求，电厂需要降低运行成本、提高运行管理效率。传统的炉膛安全监控系统侧重于判断燃烧火焰的有无，但无法助于进行燃烧诊断与优化，因而需要对该系统进行更新与完善。
一、系统原理功能分析
350MW电厂锅炉燃烧诊断与运行指导系统为一个智能化系统，其整合了火焰图像处理系统与电厂运行实时监测系统的特点与功能，基于探测器所采集的火焰图像来判断锅炉机组运行情况，并回传煤粉参数，应用计算机技术进行提取与分析，全面优化调和设备的运行情况，具体来说，该系统的功能体现在以下几个方面：
（一）火焰图像判断
该系统基于监视器设备实时检测火焰燃烧图像，并分析火焰特征量，从而对于火焰燃烧真实情况进行分析，为下一步改良措施的提出创造条件。
（二）温度场测量
煤粉燃烧诊断系统的核心就是还原炉内三维温度场，在不同的位置放置视频摄像系统，就可以得到火焰辐射的投影信息，之后再经由CT基础反射技术，即可以获取三维空间内的温度分布情况，可以直接在系统内体现出直观的炉膛内三维稳定分布现状，进而提出可行的优化策略。
（三）燃烧情况诊断
在获取火焰燃烧图像之后进行全面分析，可以显示出不同燃烧器着火点，以此为基础，基于数字图像处理技术提取连续5帧信息，对火焰平均灰度与火焰锋面位置进行分析，如有需要，则可以应用神经网络完成熄火，并向值班人员发出告警信号。除此之外，该系统还可以判断物质燃烧稳定性，有效提高物质燃烧性能。总结起来，该系统可以获取炉内的温度与煤质情况，并提取火焰燃烧图像，进而对炉内积灰情况进行预测。
（四）预测污染物以及经济指标
污染物的预测基于气态污染物质的形成规律来完成预测模型，从而系统地预测污染物排放情况，进而实现对燃烧方式的指导[1]。
（五）电厂运营指导
经由上述的温度场信息与燃烧诊断信息的数据提取与建模，与专家系统进行结合，就可以在不同的系统中完成数据信息采集工作，形成最佳燃烧方案，用以指导电厂的运行与指导工作。另外，还可以安装客户端系统并建立燃烧状态数据库，就可以实现人工监控系统燃烧情况的功能，具体技术路线如图1所示：
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图 1 运行指导系统的技术路线示意图
二、系统构成情况
350MW电厂锅炉燃烧诊断与运行指导系统主要由三个部分构成，分别是图像采集模块以及冷却保护模块、数字处理模块。
（一）图像采集与冷却保护模块
图像采集模块的功能经由光学系统与CCD摄像机来实现，在锅炉内不同位置布置测点，用于传输图像与数字处理，在图像分析后测得温度场，进而实现对图像特征量的提取。本文以某电厂为例，其一号炉为350MW锅炉，燃烧方式为四角切回，燃烧器共5层，分别标注为A-E，为了形成全炉膛内的测量工作，可以结合CCD视场角计算情况，共布设CCD探头20个，具体如图2所示。
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图 2 CCD探头布置情况
如图所示，本燃烧系统中共计布设CCD探头20个，每层4个，而燃烧器区域共计3层，分别布设于AB层、BC层以及DE层，从而确保每一个燃烧器都处于可探测状态，其中处于B层的燃烧器可被AC探测器与BC探测器同时检测，确保了系统的安全性。在本程序中，可计算机可以根据预先设定的标准来对每一层燃烧火焰进行识别。其中HL层与HHZ层被布置于燃烧器上的29.3m与35.4m位置，这两层可以布置于炉膛上方位置，用于测量氮氧结合物气体的生成情况，并确定温度分布，推测积灰问题与结渣情况。CCD探头表面配有鸭嘴式吹扫设施，用于避免镜头设备出现结焦问题，以免影响正常使用。温度探测设备与自动进退系统则可以避免高温损坏设备。
（二）数字处理系统
本系统的数字处理系统主要为小型计算机局域网与数字处理模块，局域网可以直接与电厂的局域网进行连接，并与数字图像信息交换，完成信息提交功能。
三、软件功能与应用情况
软件的设计方面基于系统自身硬件系统的功能来确定，总体上来看，软件界面分为两个部分，分别是网络端界面与服务器端界面。其中服务器端界面的用途主要为温度场、炉膛出口污染物排放浓度与燃烧异常情况的监测，网络端界面的功能则在于优化人机交互界面，给操作与监视人员的工作提供便利，可以经由局域网所提供的信息来监督火焰图像与温度情况，并分析燃烧信息，确定不同时刻机组运行情况。
在本系统投入运行前，还需要在机组现场进行试运行，确保温度场中心位置以及切圆位置是否符合于设计、运行人员的推测。该系统还可以及时预测炉膛内部结渣情况与燃烧情况，有效地提高了锅炉的运行效率，该系统的优势在于确保了运行人员及时判断并掌握炉膛内部煤粉燃烧情况，以确保锅炉运行安全性[2]。
然而在系统运行过程中，由于火焰图像测枪设备工作情况并不够稳定，因而需要提高工作稳定性，对现有的软件功能进行完善，确保电厂锅炉设备的高效运行，提高燃烧效率，降低运行成本，并保证污染物排放符合于相关标准与要求。锅炉内的燃烧情况与过程较为特殊，当前已经有为数较多的科研工作者着手进行研究，但仍然收效有限。因而需要结合炉膛内工况获取的需求，对现有的全炉膛探测器系统进行完善，提高信息获取效率，为方案的确定提供详实的原始资料，进一步降低生产成本与污染物的排放量。在本系统投入运行之后，为电厂锅炉燃烧诊断提供了有效的手段，并为电厂运行人员与设备维护工作人员及时提供温度场与结渣指数、污染物排放情况等信息，为运行指导工作的开展起到了重要作用，可以推广使用。
总结：在前文分析中不难发现，智能化的燃烧诊断与运行指导系统已经成为提高电厂生产安全性、降低电厂运行成本的重要技术。本文所介绍的350MW机组锅炉诊断与运行指导系统可以基于火焰燃烧情况来对锅炉运行情况进行分析，并提出可行的调整策略优化锅炉运行情况，可以有效提高电厂经济效益。
参考文献：
[1]王承亮.循环流化床锅炉飞灰可燃物高诊断及燃烧优化调整[J].科技创新导报,2019,16(12):58-60+62.
[2]韩鸣利.300 MW电厂锅炉燃烧诊断和运行指导系统应用研究[J].机电信息,2018(06):28-29.
论文作者:马胜良
论文发表刊物:《电力设备》2020年第1期
论文发表时间:2020/4/22
标签：系统论文; 情况论文; 电厂论文; 锅炉论文; 炉膛论文; 火焰论文; 图像论文; 《电力设备》2020年第1期论文;