发电厂燃煤锅炉运行优化

孙瑞

摘 要 以粉煤炉为研究对象，确定了粉煤锅炉运行优化模型的建立，以及锅炉运行优化目标函数和影响优化目标的自变量和模型约束条件。而锅炉运行优化软件是基于锅炉热量计算开发的。

关键词 煤粉炉 运行优化 热力计算

中图分类号：TM752 文献标识码：A

0引言

煤是经过磨煤机滤、破碎和研磨成大于0.1mm的大直径的煤粉，然后喷入炉中进行悬浮燃烧。粉煤喷射炉后快速燃烧，烟温可达1500℃。1台较大的锅炉中的煤粉，基本可以在炉内燃烧2～3秒。这种锅炉的优点是可以燃烧各种煤。锅炉效率一般达到90%～92%。其劣势是辅机。

1问题分析

1.1经济效益

煤粉炉是以煤粉为燃料的锅炉。具有燃烧快速，功能齐全，容量大，效率高。煤粉炉的燃烧特性是燃料以空气进入燃烧室，并处于悬浮状态。煤被预磨成非常细的粉煤，空气的接触表面积大大增加，燃烧增强。燃烧时锅炉炉内温较高，因此，各种煤炭均可有效地在粉煤燃烧中燃烧，燃烧更加完整，燃烧效率高。

1.2节能减排

随着国家对节能减排工作的重视，节能减排工作已成为企业的重点，必须“通过和实施”减排，过程控制，终端治理的清洁生产过程，二氧化硫排放是造成我国大气污染及酸雨不断加剧的主要原因，所以国家一直高度重视燃煤电厂二氧化硫的排放控制。

2探讨锅炉的优化运行方法

2.1降低排烟热损失

煤粉爐是在原有煤粉燃烧的基础上改进形成的，它保持了原有煤粉燃烧器的着火稳定的优点，同时借鉴了浓淡分离和浓相相对集中降低NOx的先进技术，形成了新型煤粉燃烧器。它避免的原有燃烧器的局限性，可实现炉膛内部真正的浓淡分离和浓相性对集中。达到炉内燃烧梯度分级要求，实现最初的降低NOx和着火稳定性目的。二次风及时混入煤粉火焰，确保由挥发份火焰形成的焦炭和足够多的氧气混合，从而稳定燃烧。新型煤粉燃烧器有较高的煤粉燃尽率、低的飞灰可燃物含量、炉渣可燃物含量及CO排放量；燃烧器能保证煤粉的充分燃尽，同时它还能够减弱火焰中心上升的幅度，使得排烟温度上升很小，因此能够保证较高的锅炉效率。

2.2减少未完全燃烧热损失

煤粉在炉中停留很短时间，只有2-3s。在这么短的时间内，有必要确保煤粉在炉内燃烧，燃烧必须加强，提供适量的一次风和第二次风，用以缩短燃烧的准备阶段，为燃烧创造良好的条件。二次风的影响，一是辅助空气量； 二是混合煤炭和空气，确保燃烧完全。因此，可以有效地降低不完全燃烧的热损失。

3模型的建立与仿真

本文从燃料优化方面对锅炉运行进行了优化。燃料优化是功率分配的优化，其是在锅炉煤质的某些要求下，从多种不同匹配方案中选择一种实现最优目标值的方案。煤质的一定要求称为约束条件，目标值称为目标函数，这是煤的一些混合比例的函数。本文是将煤混合优化与锅炉热力学计算相结合，使用户可以确定混煤的最佳比例，通过锅炉热力学计算，清楚了解锅炉的实际运行状况，容易对锅炉进行一系列后续操作，如烟气脱硫工艺。

3.1模型参数的假设

动力煤混合模型算法可以采用详尽的方法，由于其简单的算法，绝对收敛到最优解的特点，目前已被广泛应用，煤混合比与复杂锅炉热力学计算相结合，降低了难度计算。假设 n 种原料煤进行配煤，第j（j = 1，2，...）原料煤的成本是Cj，其比例为Xj。锅炉煤矿安全平稳运行提出了一定的约束条件即：发热值，硫含量，挥发性物质，含水量，灰分，灰分熔点等在锅炉允许的范围内，保证锅炉正常运行。

在本文中，讨论了硫的含量，煤硫含量的增加将直接导致二氧化硫排放量的增加，不可避免地会增加环境污染。此外，硫含量的增加也对锅炉的安全运行产生了重大影响。煤中硫含量直接影响烟气露点tp（H2SO3和H2SO4蒸汽开始冷凝）的温度值。随着Szs的增加，酸露点tp上升，H2SO3和H2SO4的蒸汽在低温下容易冷凝，导致金属变得腐蚀和腐蚀。所以Sar应该符合下列公式：

SarjXjSar

本文分析了煤混合的可能制约因素。对于发电厂的煤炭配送，其中一些应根据具体情况选择为约束条件。如果锅炉烟气脱硫处理，则不能考虑到Sar的限制，只有烟气中SO2的排放浓度可以通过排放标准来控制。

3.2运行优化模型

在满足约束条件的前提下，软件可以根据煤灰比例最低成本或最低硫含量原则给出。考虑成本，考虑煤灰比例对硫含量的影响；程序也可以自动手动修改。用户只需输入煤指数和指标约束条件，并在菜单项下选择单目标或多目标操作。该软件将给出匹配结果和最终解决方案。

企业计划煤耗为G，各类原煤均为Pj，煤炭配送比例Xj不得大于资本比例。对于大多数电力煤炭混合，煤炭混合煤质量影响的百分之几一般较小，为了更加明显地改变混煤质量，有必要规定各类比例最小的比例较小，超过10%的实际意义不大。因此，一般下限为C = 10%；为了使用某种煤炭（如当地煤炭或便宜煤炭），应规定煤炭的最低比例。

3.3优化结果分析

根据煤粉优化软件的计算，经济效益最大，含硫量最少，锅炉运行达到最佳水平，热耗最低。在本文中，列举了燃煤锅炉所有煤煤混煤比例，并进行了比较，以验证最佳配比。中速煤磨机的使用对于燃煤速度更为方便，为机械更换提供了保障。 在未来的生产中，工作效率提高了。

4总结

通过对煤粉锅炉的研究，确定影响最优目标的目标函数和自变量。通过选择最优计算方法获得最优运行参数，为发电厂锅炉单元的最佳运行提供了相应依据。

参考文献

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