大中型燃煤电站锅炉运行参数精确控制与优化

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1、大中型燃煤电站锅炉运行参数的精确控制与优化大中型燃煤电站锅炉运行参数的精确控制与优化 2011/11/23 陈 敏 西安热工研究院有限公司 2011年10月30日 主要内容 2011/11/23 2 一、我国燃煤电厂现状分析 二、节能降耗潜力及方向 三、锅炉运行参数以及性能指标 四、锅炉精确化燃烧控制 五、成功案例 一、我国燃煤电厂的现状分析 2011/11/23 2008年底，已累计制造完成超临界以及超超临界锅炉近200台， 超临界、超超临界 我国超临界、超超临界锅炉技术应用已经达到国际先进水平。 我国电厂锅炉已进入大容量、高参数、多样化、高度自动化的 发展新时期。 二、节能降耗 2011/

2、11/23 发电厂在生产电力的同时，也消耗了大量宝贵的一次能源，排 放了大量的污染物，因此，节能环保、安全经济运行是电力行 业面临的永恒课题。 对于大型燃煤锅炉，运行机组的运行参数精确控制，例如风、 煤以及水的精确控制，将直接影响到机组运行的经济性、安全 性和环保水平。 锅炉燃烧优化控制是实现火电厂节能减排的重要技术途径，在 当今节能要求较高的大环境下，对锅炉运行参数进行优化控制， 挖掘机组潜力实现节能减排将会产生良好的经济效益和社会效 益。 节能降耗，一言蔽之，即少耗煤，多发电，少排放。 2.1、节能减排意义 二、节能降耗 2011/11/23 锅炉启动调试的目的重在锅炉机组的正常运行，虽然

3、在运行参 数异常时也会进行一些简单的燃烧调整，但其实质仍是一种较 粗放的燃烧调整，而不是锅炉的精细化燃烧优化调整，因此， 可以说每台锅炉机组在投产后都会有一定程度的潜力可挖掘。 实现燃煤电厂的运行参数的动态精确控制，有重大的现实意义， 也是技术发展进步的必然结果。 随着锅炉大容量、高参数以及高自动化，在线测量技术的升级 以及机组自动化控制系统的不断完善，已使得在运行过程中通 过DCS对锅炉各关键运行参数进行精确控制成为可能。 2.1、节能降耗的潜力及方向 二、节能降耗 2011/11/23 通过将燃烧优化调整试验结果与锅炉运行数据和集散控制系统 (DCS)相结合，机组电站锅炉燃烧优化控制技术能

4、在不进行锅炉 设备改造的前提下，通过燃烧优化调整试验手段，寻求出锅炉 在各个不同工况下的主辅设备的运行参数最佳值，将由试验得 出的优化参数以控制曲线的形式应用于DCS中，实现机组的优化 运行，成为当下锅炉燃烧优化控制的主要方向。 我国还有很大一部分燃煤火电机组在一定程度上没有满足燃烧 优化所要求的参数控制基本条件，因此存在着相当大的节能潜 力 2.1、节能降耗的潜力及方向 三、锅炉运行参数以及性能指标 2011/11/23 3.1、锅炉的物质平衡（输入-输出） 1.输入 风：一次风、二次风以及三次风 煤：包括入炉煤质特性，上煤加仓信息，煤粉细度以及进入炉 膛的方式 水：指锅炉省煤器入口给水，同

5、时还有少量用于调节汽温的减 温水 2.输出 蒸汽：流量、温度、压力 排烟：温度、成分、流量 灰渣：可燃物成分 石子煤及排污等 三、锅炉运行参数以及性能指标 2011/11/23 3.2、锅炉性能指标 从经济性、安全性以及环保性几个要素出发，包括如下四个方面 锅炉效率：运行氧量、排烟温度、飞灰可燃物、入炉煤质 蒸汽参数：主蒸汽、再热蒸汽汽温汽压、减温水量、 辅机电耗：泵以及风机电耗、磨煤机电耗、脱硫、电除尘、 安全性：炉内燃烧中的结焦、壁温超温现象以及辅机设备的安 全运行 污染物排放：烟气中的NOx、SO2、CO2以及粉尘浓度等 三、锅炉运行参数以及性能指标 2011/11/23 3.3、锅炉的

6、主要可控运行参数 将整个锅炉分为制粉系统、风烟系统以及汽水系统三大部分。 以下各参数以及对锅炉燃烧的影响是燃烧调试专家经过几十年的现 场经验得出的总结，现在已经被业界普遍采用。如果机组运行过程未能 对这些运行参数进行合理控制以及优化，必然导致机组效率的下降。 三、锅炉运行参数以及性能指标 2011/11/23 3.3、锅炉的主要可控运行参数 1、制粉系统可控运行参数 入炉煤量分布控制（包括各投运给煤机或者给粉机的组合以及的 出力配比） 磨煤机出口温度 磨煤机分离器转速（或者磨煤机出口折向门挡板开度） 磨通风量、一次风煤比的精确控制 三、锅炉运行参数以及性能指标 2011/11/23 3.3、锅

7、炉的主要可控运行参数 2、风压系统可控运行参数 运行氧量（总风量） 二次风压（炉膛风箱差压）控制 炉膛负压 一次风母管压力控制 墙式燃烧器辅助风以及旋流配风设置（旋流） 燃烧器小风门挡板控制（切园），燃尽风与助燃辅助风的配比 燃烧器摆角以及尾部烟气挡板 三、锅炉运行参数以及性能指标 2011/11/23 3.3、锅炉的主要可控运行参数 3、汽水工质侧可控运行参数 主、再热蒸汽温度、压力 水煤比以及过热度控制（直流锅炉） 过热、事故减温水 锅炉受热面的吹灰系统 三、锅炉运行参数以及性能指标 2011/11/23 3.4、实际运行中运行人员认识误区 锅炉运行是一项专业性、技术性极强的工作。由于每个

8、电厂从事这 项工作的人员教育素质、经验背景以及操作习惯各不同，在对机组运行 的认识难免会产生这样或那样的分歧乃至误区。这里，作者以多年的专 业技术工作经历，就煤粉锅炉的运行中浅析以下几个认识误区，以便有 关人士能澄清模糊认识，提高操作技术水平，实现锅炉机组的安全经济 运行。 三、锅炉运行参数以及性能指标 2011/11/23 3.4、实际运行中运行人员认识误区 炉膛风箱差压与二次风刚度以及流速 一次风压与磨出口一次风速 磨煤机入口风压与出口风速 关于锅炉汽温的扰动 炉膛负压与烟气流速 四、锅炉精确化燃烧控制 2011/11/23 4.1、锅炉精确化燃烧控制的目的和任务 保证锅炉参数稳定在规定范

9、围并产生足够数量的合格蒸汽以满足外 界负荷的需要。 保证锅炉运行安全可靠，设备的安全以及稳定运行。 尽量减少不完全燃烧损失以及烟气热损失，以提高锅炉运行的经济 性。 降低辅机功耗 通过优化控制锅炉运行参数，使NOx及锅炉各项排放指标控制在允 许范围内。 四、锅炉精确化燃烧控制 2011/11/23 4.2、锅炉精确化燃烧控制的条件 精确的在线测量数据，在线测量表记保证精度，满足控制要求 设备执行机构的精确可调 优化合理的参数控制曲线以及控制逻辑 运行人员良好的操作习惯与节能意识。 四、锅炉精确化燃烧控制 2011/11/23 4.3、通过试验手段实现锅炉运行参数的优化控制 燃烧调整试验主要针对

10、氧量、一次风量、一次风压、配风方式、磨组合方式、 炉膛负压等锅炉主要可控参数进行，通过大量的测试工况对比分析锅炉在不 同运行方式下的安全性、经济性以及环保性指标。 试验的重点在于寻求适合锅炉安全、经济、环保运行的最佳运行参数，并通 过大量重复性工况对得出的最佳运行参数的适用性进行验证。最终试验结果 将直接用于指导运行。 传统的燃烧优化，通过试验得出各个典型工况的下的最佳运行参数，通过提 供最佳运行卡片的方式，供运行人员参考进行手动操作或者偏置量的设定来 使得锅炉达到较佳的运行工况。对运行人员有较高的要求以及依赖性。 对于当前的大中型燃煤锅炉，运行基本上都实现了DCS控制，机组的自动化运 行水平

11、得到了很大提高，使得将燃烧优化的结果与DCS自动控制结合，实现机 组自动方式运行下机组的节能降耗成为可能。 四、锅炉精确化燃烧控制 2011/11/23 4.4、两种优化控制方式的对比 传统煤粉锅炉 现代煤粉锅炉 运行方式 手动 DCS自动控制 优化方式 提供手操运行卡片 将试验结果修改热工组态 主要优化参数 多为单一负荷函数 多因素热控确定控制，更加 合理 优化负荷 典型负荷工况 提供连续函数以及控制模块 四、锅炉精确化燃烧控制 2011/11/23 4.5、锅炉运行参数的精确控制以及优化步骤 通过试验测量手段，用实测数据对表盘数据进行标定或者修正，使得表盘数据 能够真实反映实际真实值。 对

12、于表盘测量值失真或者不能线性反映实测数据值导致不能通过标定来修正的 关键参数测点，则应对其测量装置进行更换或者改造。 通过不同工况的大量现场试验，最终获得各个典型工况下满足锅炉安全、经济、 环保运行的主辅设备最佳运行参数，并拟出各关键参数的相关控制函数曲线。 提出试验中发现的设备缺陷以及DCS中的控制逻辑不足之处，由检修部门以及 热工人员进行消缺以及修改，为机组参数的精确控制打好基础。 对于有条件的机组，联系热工，将由试验得出的优化参数以控制曲线的形式应 用于DCS中，实现对机组运行参数的精确控制与优化，提高锅炉运行效率，降 低辅机电耗，降低NOx排放。 对于不同煤种以及个别特殊工况，则在自动

13、控制的基础上，提供手动偏置卡片， 供运行人员进行参考。 五、成功案例 2011/11/23 案例一、华能某厂I期350MW锅炉 1、锅炉参数： 350MW亚临界汽包炉，直吹式四角切园 2、针对问题： 由于送、引风机裕量不足，导致变氧量试验方案无法实施，同时 炉内燃烧状态不好 3、分析原因： 锅炉的二次风小风门开度过小，二次风箱差压控制过高 （1.6kPa），同时炉膛负压控制过高，造成整个二次风系统阻力过高， 送引风机裕量不足。 五、成功案例 2011/11/23 案例一、华能某厂I期350MW锅炉 4、解决途径： 通过对运行方式进行分析，在确保机组安全的前提下，初步尝试将送风 风压由1.6kP

14、a降低至1.2kPa运行，从试验结果来看，炉膛风箱差压下降 未对锅炉燃烧工况造成任何影响，随着炉膛风箱差压的降低，辅助风门 逐渐打开，同时送风机挡板开度逐步下降，送风机电流逐步下降。一次 风机挡板开度、电流变化不大，试验前担心的一次风压也基本正常。 通过进一步开大燃烧器区域的二次小风门挡板，降低风箱炉膛差压 （由1.2kPa继续降低至0.8kPa以下），大幅减少了辅助风门阻力，降低 送风机电耗，同时也改善了炉内配风的均匀性。 将炉膛负压控制在-50-100Pa下运行，基本上不会造成炉烟泄漏，却可 以带来减少炉膛漏风，降低引风机电耗，增加引风机裕量的益处。 对锅炉进行系统的优化调整，寻找出适合锅

15、炉在各负荷运行下的最佳参 数控制方式。 五、成功案例 2011/11/23 案例一、华能某厂I期350MW锅炉 5、达到效果 通过系统的优化调整，得出适合锅炉在各负荷运行下的优化卡片，并用于指导 运行，起到提高整体锅炉效率、降低NOx排放以及降低风机电耗的综合效果。 打破了电厂长期养成的习惯操作模式（电厂运行规程规定），彻底改变了燃烧 配风方式，以期在确保安全的前提下最大限度的降低风烟系统辅机电耗。大大 降低了三大风机的辅机电耗。 每台锅炉效率提高约0.51.5，三大风机电耗降低300KW-500KW，年统计 节电约200万KW.h-333万KW.h（约80万元-133万元），经济、社会效益显

16、著。 炉膛风箱差压的进一步降低，减小了风箱至炉膛之间小风门的截流损失，同时 改善了四角二次风配风的均匀性，优化了炉内的燃烧状态。 NOx排放控制在400600 mg/Nm3左右。 该燃烧调整试验的经验对同类锅炉运行优化试验有着重要示范作用，能够切实 提高锅炉效率和降低风机电耗。 五、成功案例 2011/11/23 案例二、华能某厂II期1000MW超超临界锅炉 1、锅炉参数： 1000MW超超临界直流锅炉，直吹式双切园。 2、针对问题： 试验前期满负荷下锅炉送引风机挡板全开，出力不足。 排烟温度偏高。 在线一次风量测量装置失真，制粉系统风煤比自动控制基本失效， 严重干扰机组的正常运行。 五、成功案例 2011/11/23 案例二、华能某厂II期1000MW超超临界锅炉 3、问题分析： 通过对运行氧量的实测，