鍋爐性能優(yōu)化的原理

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　　上世紀(jì)70年代，美國(guó)已經(jīng)開始嘗試解決多重約束條件下的過程優(yōu)化問題。限于當(dāng)時(shí)的計(jì)算機(jī)水平和數(shù)學(xué)工具的匱乏，沒有取得有效的結(jié)果。近十年來(lái)，計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，提供了良好的技術(shù)基礎(chǔ)。燃煤電廠鍋爐性能優(yōu)化就是解決多重約束條件下的熱力過程優(yōu)化問題。優(yōu)化系統(tǒng)的目標(biāo)是建立一個(gè)分析平臺(tái)，在平臺(tái)上對(duì)鍋爐系統(tǒng)的多目標(biāo)進(jìn)行分析，找出鍋爐性能提升的優(yōu)化潛力和薄弱環(huán)節(jié)，針對(duì)提升性能潛力、補(bǔ)償薄弱環(huán)節(jié)的具體方法和策略。

　　很多電廠多年來(lái)嘗試通過各種方法提高鍋爐效率，但一直沒有取得突破。到目前為止，采用傳統(tǒng)的熱力試驗(yàn)和耗差分析的方法，最好的優(yōu)化結(jié)果僅能達(dá)到鍋爐的設(shè)計(jì)水平。鍋爐性能優(yōu)化系統(tǒng)以集中解決降低供電煤耗和NOx排放等綜合性指標(biāo)為鍋爐性能優(yōu)化目標(biāo)，目前可以達(dá)到減少NOx排放、改善鍋爐效率（反映到供電煤耗為2g/kwh以上），優(yōu)化結(jié)果明顯。

　　鍋爐原始設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)包含煤種、出力、排放和效率，各部件性能隨著時(shí)間惡化。理想的目標(biāo)是當(dāng)運(yùn)行狀態(tài)改變，鍋爐的參數(shù)隨之進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，使其保持較高燃燒效率。牽涉到鍋爐運(yùn)行需要調(diào)整的技術(shù)參數(shù)多達(dá)數(shù)十個(gè)，其中包括：

　?。?）燃燒器內(nèi)的風(fēng)粉比平衡；

　　（2）良好的燃燒（過氧量、一氧化碳、飛灰含碳量和NOx的最佳組合）；

　?。?）均勻的煙氣分布；

　?。?）準(zhǔn)確的吹灰控制；

　?。?）穩(wěn)定的系統(tǒng)負(fù)荷運(yùn)行；

　?。?）預(yù)期的磨煤機(jī)的輸出和煤粉的細(xì)度；

　?。?）在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)的爐膛出口煙氣溫度和排煙溫度；

　?。?）適當(dāng)?shù)脑O(shè)備和儀表校正；

　?。?）關(guān)鍵參數(shù)在設(shè)計(jì)值內(nèi)運(yùn)行（系統(tǒng)內(nèi)各部分運(yùn)行參數(shù)的協(xié)調(diào)）。

　　技術(shù)人員可以依靠安裝、設(shè)置大量的在線監(jiān)測(cè)儀表，實(shí)現(xiàn)以上各項(xiàng)參數(shù)的有效控制，但所需費(fèi)用極為龐大。如果能夠采用信息技術(shù)和相關(guān)分析的方法，完全可以通過現(xiàn)有的儀表實(shí)現(xiàn)鍋爐各輸入量和目標(biāo)參數(shù)的控制。

　　鍋爐系統(tǒng)設(shè)計(jì)中為了保證安全，所屬設(shè)備和參數(shù)都有較大的設(shè)計(jì)余量和安全系數(shù)（稱系統(tǒng)冗余）。有些方面設(shè)計(jì)得相當(dāng)保守，使得設(shè)備能夠容忍一些運(yùn)行上的偏差，保護(hù)鍋爐安全運(yùn)行。實(shí)際運(yùn)行中所有最惡劣的運(yùn)行工況不可能同時(shí)發(fā)生，在某些區(qū)域系統(tǒng)有相當(dāng)可觀的調(diào)整余量，可以在確保安全的情況下減少這些余量，達(dá)到比原設(shè)計(jì)更好的性能。在某些情況下，為達(dá)到更為理想的優(yōu)化目標(biāo)，對(duì)某些參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，甚至使其偏離設(shè)計(jì)值，就需要對(duì)調(diào)整方案進(jìn)行正確地評(píng)估和謹(jǐn)慎操作。

　　鍋爐性能優(yōu)化系統(tǒng)就是分析這些優(yōu)化潛力的分析平臺(tái)，在量化這些技術(shù)指標(biāo)潛在的保守內(nèi)容的同時(shí)，提供改善系統(tǒng)性能的方法。

　　達(dá)到多目標(biāo)優(yōu)化的技術(shù)思路，除了減少系統(tǒng)“冗余”，還可以通過交換限制條件來(lái)達(dá)到多目標(biāo)改善。從鍋爐燃燒方面深刻了解這些目標(biāo)與限制條件的物理意義，化簡(jiǎn)約束關(guān)系實(shí)際上就是大幅度簡(jiǎn)化燃燒優(yōu)化的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)。以目前的計(jì)算機(jī)發(fā)展水平，要想在不簡(jiǎn)化鍋爐模型和計(jì)算工作量而進(jìn)行優(yōu)化是不可能的，如何簡(jiǎn)化鍋爐模型就是制約性能優(yōu)化成功與否的關(guān)鍵內(nèi)容。通過相關(guān)性分析和相關(guān)度計(jì)算，可以有效簡(jiǎn)化優(yōu)化運(yùn)行數(shù)學(xué)模型的結(jié)構(gòu)和減少計(jì)算量，使優(yōu)化方法能夠易于被現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員接受。