發(fā)電廠燃煤鍋爐運(yùn)行優(yōu)化

孫瑞

摘 要 以粉煤爐為研究對象，確定了粉煤鍋爐運(yùn)行優(yōu)化模型的建立，以及鍋爐運(yùn)行優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)和影響優(yōu)化目標(biāo)的自變量和模型約束條件。而鍋爐運(yùn)行優(yōu)化軟件是基于鍋爐熱量計(jì)算開發(fā)的。

關(guān)鍵詞 煤粉爐 運(yùn)行優(yōu)化 熱力計(jì)算

中圖分類號：TM752 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0引言

煤是經(jīng)過磨煤機(jī)濾、破碎和研磨成大于0.1mm的大直徑的煤粉，然后噴入爐中進(jìn)行懸浮燃燒。粉煤噴射爐后快速燃燒，煙溫可達(dá)1500℃。1臺較大的鍋爐中的煤粉，基本可以在爐內(nèi)燃燒2～3秒。這種鍋爐的優(yōu)點(diǎn)是可以燃燒各種煤。鍋爐效率一般達(dá)到90%～92%。其劣勢是輔機(jī)。

1問題分析

1.1經(jīng)濟(jì)效益

煤粉爐是以煤粉為燃料的鍋爐。具有燃燒快速，功能齊全，容量大，效率高。煤粉爐的燃燒特性是燃料以空氣進(jìn)入燃燒室，并處于懸浮狀態(tài)。煤被預(yù)磨成非常細(xì)的粉煤，空氣的接觸表面積大大增加，燃燒增強(qiáng)。燃燒時鍋爐爐內(nèi)溫較高，因此，各種煤炭均可有效地在粉煤燃燒中燃燒，燃燒更加完整，燃燒效率高。

1.2節(jié)能減排

隨著國家對節(jié)能減排工作的重視，節(jié)能減排工作已成為企業(yè)的重點(diǎn)，必須“通過和實(shí)施”減排，過程控制，終端治理的清潔生產(chǎn)過程，二氧化硫排放是造成我國大氣污染及酸雨不斷加劇的主要原因，所以國家一直高度重視燃煤電廠二氧化硫的排放控制。

2探討鍋爐的優(yōu)化運(yùn)行方法

2.1降低排煙熱損失

煤粉爐是在原有煤粉燃燒的基礎(chǔ)上改進(jìn)形成的，它保持了原有煤粉燃燒器的著火穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，同時借鑒了濃淡分離和濃相相對集中降低NOx的先進(jìn)技術(shù)，形成了新型煤粉燃燒器。它避免的原有燃燒器的局限性，可實(shí)現(xiàn)爐膛內(nèi)部真正的濃淡分離和濃相性對集中。達(dá)到爐內(nèi)燃燒梯度分級要求，實(shí)現(xiàn)最初的降低NOx和著火穩(wěn)定性目的。二次風(fēng)及時混入煤粉火焰，確保由揮發(fā)份火焰形成的焦炭和足夠多的氧氣混合，從而穩(wěn)定燃燒。新型煤粉燃燒器有較高的煤粉燃盡率、低的飛灰可燃物含量、爐渣可燃物含量及CO排放量；燃燒器能保證煤粉的充分燃盡，同時它還能夠減弱火焰中心上升的幅度，使得排煙溫度上升很小，因此能夠保證較高的鍋爐效率。

2.2減少未完全燃燒熱損失

煤粉在爐中停留很短時間，只有2-3s。在這么短的時間內(nèi)，有必要確保煤粉在爐內(nèi)燃燒，燃燒必須加強(qiáng)，提供適量的一次風(fēng)和第二次風(fēng)，用以縮短燃燒的準(zhǔn)備階段，為燃燒創(chuàng)造良好的條件。二次風(fēng)的影響，一是輔助空氣量； 二是混合煤炭和空氣，確保燃燒完全。因此，可以有效地降低不完全燃燒的熱損失。

3模型的建立與仿真

本文從燃料優(yōu)化方面對鍋爐運(yùn)行進(jìn)行了優(yōu)化。燃料優(yōu)化是功率分配的優(yōu)化，其是在鍋爐煤質(zhì)的某些要求下，從多種不同匹配方案中選擇一種實(shí)現(xiàn)最優(yōu)目標(biāo)值的方案。煤質(zhì)的一定要求稱為約束條件，目標(biāo)值稱為目標(biāo)函數(shù)，這是煤的一些混合比例的函數(shù)。本文是將煤混合優(yōu)化與鍋爐熱力學(xué)計(jì)算相結(jié)合，使用戶可以確定混煤的最佳比例，通過鍋爐熱力學(xué)計(jì)算，清楚了解鍋爐的實(shí)際運(yùn)行狀況，容易對鍋爐進(jìn)行一系列后續(xù)操作，如煙氣脫硫工藝。

3.1模型參數(shù)的假設(shè)

動力煤混合模型算法可以采用詳盡的方法，由于其簡單的算法，絕對收斂到最優(yōu)解的特點(diǎn)，目前已被廣泛應(yīng)用，煤混合比與復(fù)雜鍋爐熱力學(xué)計(jì)算相結(jié)合，降低了難度計(jì)算。假設(shè) n 種原料煤進(jìn)行配煤，第j（j = 1，2，...）原料煤的成本是Cj，其比例為Xj。鍋爐煤礦安全平穩(wěn)運(yùn)行提出了一定的約束條件即：發(fā)熱值，硫含量，揮發(fā)性物質(zhì)，含水量，灰分，灰分熔點(diǎn)等在鍋爐允許的范圍內(nèi)，保證鍋爐正常運(yùn)行。

在本文中，討論了硫的含量，煤硫含量的增加將直接導(dǎo)致二氧化硫排放量的增加，不可避免地會增加環(huán)境污染。此外，硫含量的增加也對鍋爐的安全運(yùn)行產(chǎn)生了重大影響。煤中硫含量直接影響煙氣露點(diǎn)tp（H2SO3和H2SO4蒸汽開始冷凝）的溫度值。隨著Szs的增加，酸露點(diǎn)tp上升，H2SO3和H2SO4的蒸汽在低溫下容易冷凝，導(dǎo)致金屬變得腐蝕和腐蝕。所以Sar應(yīng)該符合下列公式：

SarjXjSar

本文分析了煤混合的可能制約因素。對于發(fā)電廠的煤炭配送，其中一些應(yīng)根據(jù)具體情況選擇為約束條件。如果鍋爐煙氣脫硫處理，則不能考慮到Sar的限制，只有煙氣中SO2的排放濃度可以通過排放標(biāo)準(zhǔn)來控制。

3.2運(yùn)行優(yōu)化模型

在滿足約束條件的前提下，軟件可以根據(jù)煤灰比例最低成本或最低硫含量原則給出?？紤]成本，考慮煤灰比例對硫含量的影響；程序也可以自動手動修改。用戶只需輸入煤指數(shù)和指標(biāo)約束條件，并在菜單項(xiàng)下選擇單目標(biāo)或多目標(biāo)操作。該軟件將給出匹配結(jié)果和最終解決方案。

企業(yè)計(jì)劃煤耗為G，各類原煤均為Pj，煤炭配送比例Xj不得大于資本比例。對于大多數(shù)電力煤炭混合，煤炭混合煤質(zhì)量影響的百分之幾一般較小，為了更加明顯地改變混煤質(zhì)量，有必要規(guī)定各類比例最小的比例較小，超過10%的實(shí)際意義不大。因此，一般下限為C = 10%；為了使用某種煤炭（如當(dāng)?shù)孛禾炕虮阋嗣禾浚?，?yīng)規(guī)定煤炭的最低比例。

3.3優(yōu)化結(jié)果分析

根據(jù)煤粉優(yōu)化軟件的計(jì)算，經(jīng)濟(jì)效益最大，含硫量最少，鍋爐運(yùn)行達(dá)到最佳水平，熱耗最低。在本文中，列舉了燃煤鍋爐所有煤煤混煤比例，并進(jìn)行了比較，以驗(yàn)證最佳配比。中速煤磨機(jī)的使用對于燃煤速度更為方便，為機(jī)械更換提供了保障。 在未來的生產(chǎn)中，工作效率提高了。

4總結(jié)

通過對煤粉鍋爐的研究，確定影響最優(yōu)目標(biāo)的目標(biāo)函數(shù)和自變量。通過選擇最優(yōu)計(jì)算方法獲得最優(yōu)運(yùn)行參數(shù)，為發(fā)電廠鍋爐單元的最佳運(yùn)行提供了相應(yīng)依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

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