基于CO 控制的电站锅炉运行优化系统研究

☆项目详细内容

当前电站锅炉运行中主要根据空预器入口氧量进行总风量的调整，虽然按照设计值或者燃烧调整优化后的氧量值进行控制，但由于电站锅炉实际燃用煤种多变，难以在线确定机组运行时的锅炉最佳氧量，这就造成了实际运行中氧量偏高或者偏低，氧量偏高容易造成锅炉效率偏低和辅机电耗升高，同时NOx 的排放增多；氧量偏低生成大量CO 时大幅度降低锅炉效率，同时容易造成炉内高温腐蚀和结渣。由于锅炉实际燃用煤种多变，特别是低NOx 燃烧器改造后，在节能减排的压力下最优氧量难以实时确定，严重影响锅炉运行的经济性和安全性。

本课题研究基于CO 控制的电站锅炉运行优化系统，采用CO 控制为主，氧量控制为辅的理念，实现锅炉运行风量的准确控制，提高锅炉运行的经济性和安全性，符合当前的节能减排战略，对电站锅炉的运行具有重大意义。

☆主要技术创新

电站燃煤锅炉的燃烧工况在很大程度上影响着锅炉设备和整个发电厂运行的经济性和安全性。影响燃烧状况的主要因素有入炉煤粉特性、总风量、配风方式等。当前我国电站锅炉运行中总风量的控制以空预器入口氧量作为主要参考。空预器入口氧量的控制影响锅炉热效率、NOx 的排放以及辅机的电耗等；还影响锅炉运行的安全性，如结渣和高温腐蚀等。由于我国电站锅炉燃煤多变，实际运行中控制的氧量往往容易偏离最佳氧量，容易造成热效率偏低和NOx 排放增多。CO 浓度对总风量的反应十分敏感，特别是在临界点附近，氧量的微小变化就会导致CO 浓度的急剧变化。CO 含量与飞灰可燃物、排烟热损失等存在一定的关系，利用CO 的监测，可以使锅炉在保证局部不缺氧的前提下保持较低的过量空气下运行，可以提高锅炉效率，而又不会因炉内局部缺氧造成结渣和高温腐蚀等。对于低灰熔点的煤种和高硫煤种，利用CO 的监测可以及时发现炉内局部缺氧现象，可以及时进行风粉的调整，根据CO 进行运行调整可以提高锅炉运行的安全性和经济性。

采用CO 控制为主，氧量控制为辅的方法，可以避免CO 排放过高、总风量偏小造成的锅炉热效率降低、结渣和高温腐蚀；也可以避免CO 排放过低，总风量偏大造成的锅炉热效率降低和辅机电耗增大。对于我国电站锅炉燃煤变化大且频繁，根据CO 进行调整可以取得相对较优的风量控制，从而提高锅炉效率并获得较低的NOx 排放，达到节能减排的效果。当前为适应新环保标准进行的低NOx 燃烧器改造后的锅炉运行普遍采用低氧燃烧，容易造成CO 排放偏高，造成锅炉效率降低。

☆项目应用情况

欧美以及日本等国家的电站锅炉由于燃煤稳定，最佳氧量曲线相对容易确定，尽管如此部分电站锅炉仍安装有CO 监控，用以提高锅炉运行的安全性和经济性。

我国的电站锅炉很少装有CO 监控系统，少数装有CO 监控系统的锅炉实际运行中也是以氧量的控制为主，而且CO 监控系统的可靠性和稳定性也不是很好，因此，针当前电站锅炉燃煤多变的实际情况，开展基于CO 控制的电站锅炉运行优化，具有重大的意义。

☆企业效益情况

1）研究开发出了安装于电站锅炉空气预热器入口的激光吸收光谱气体在线分析仪在线监控CO 的排放。

2）依据CO 的排放值和锅炉的相关运行参数，在线评估锅炉系统经济性，包括完整的锅炉效率、过热和再热汽温特性、减温水特性和辅机电耗等。将传统的氧量自动控制改为CO 自动控制，依据空预器入口的CO 的排放值准确调整送风量，将空预器入口的CO 排放控制在合理范围，以提高锅炉运行的安全性和经济性。

3）本课题在托克托电厂7 号锅炉成功应用，与原有的氧量控制方式相比，采用基于CO 控制的电站锅炉运行优化系统，该锅炉可实现降低供电煤耗约2 g/(kW∙h)，且能避免严重结渣和水冷壁高温腐蚀，提高锅炉运行的安全性。