锅炉运行氧量对锅炉效率影响的定量分析

锅炉运行氧量对锅炉效率影响的定量分析

高志普

贵州黔西中水发电有限公司 贵州黔西 551512

摘要：锅炉的运行氧量影响着锅炉的运行效率，因此需结合实际控制好炉内的氧量，尽可能减少排烟热损失、不完全燃烧损失及散热损失，以提高锅炉燃烧效率。本文对锅炉运行氧量对其效率影响的定量进行了分析。

关键词：运行氧量；效率；定量分析

在火电厂中，运行氧量是锅炉的重点参数，会对锅炉热效率产生影响，也会让辅机电耗等数值发生变化。因此，要在锅炉运行时，对运行氧量进行分析，使用定性分析方法难以全面反映氧量对锅炉效率产生的影响。因此，以定量分析的方式处理此问题。

一、运行氧量耗差的定量分析法

1、运行氧量耗差分析模型。通过相关的研究了解到，排烟损失与机械未完全燃烧损失均会给锅炉效率带来影响。通过锅炉反平衡效率计算模型便可发现，排烟损失与机械未完全燃烧损失主要取决于氧量。从排烟损失的计算公式便能发现，氧量不但会对排烟损失与机械为完全燃烧损失产生影响，还会透过它们对排烟损失产生间接影响。在计算机械不完全燃烧损失的过程中，若想依靠飞灰含碳量来计算机械部完全燃烧损失十分困难。所以，单凭锅炉效率计算模型中的公式计算去分析运行氧量对锅炉效率的影响显然不够全面。

经相关资料的查询发现，在以煤炭特性及其运行特点为基础，建立煤质特性与运行特性的锅炉机械不完全燃烧损失解析评估模型，使用该模型能较为全面研究运行氧量对归路效率的影响。因此，本文利用GBPTC反平衡锅炉效率计算模型计算锅炉各项损失，观察由参数导致的锅炉效率变化规律。对锅炉效率影响因素进行深入探讨，建立上述两项损失之和的网络模型，定量分析样量变化对锅炉效率的影响。

2、一般计算方法。以往的计算方法仅对运行氧量给排烟损失的影响进行分析，没有对设备未完全燃烧损失方面的分析；或尽管分析了机械未完全燃烧的损失，没有对运行氧量对飞灰含碳量带来的影响加以考虑。排烟损失的计算模型一般会给大型的火电厂锅炉运行机组的在线热效率带来巨大影响。在对锅炉参数改变引起的耗差进行分析时，以往的分析方法通常将锅炉的损失进行细划分，成为几部分的热量损失，最后得到影响锅炉损失的参数也较为复杂。所以，一般的计算方法仅适合定量分析小规模的火电厂锅炉机组的运行效率。

本文在对运行耗氧量导致的耗差进行计算时，主要利用GB-PTC反平衡的锅炉效率计算模型里的计算公式，主要包括的参数为：烟气内含有水蒸气热量、烟气带走热量、煤质、空气等。把运行氧量的实际测量值与基准值代入计算公式，可算出氧量变化给锅炉效率带来的影响。

二、人工神经网络建模

人工神经网络是由大量模拟生物神经元的人工神经元广泛互联而成的网络，由于其对任意非线性函数的拟合能力和良好的泛化能力，以及对复杂问题具有自学习和自适应能力，在非线性系统建模方面得到了广泛的研究和应用。由于BP网络具有很强的非线性拟合能力，而且学习算法简单，便于计算机实现。因此，本文采用BP神经网络来建立网络模型，分析运行氧量变化对锅炉效率的影响。

1、网络模型输入输出参数选择。要获得最佳的燃烧效率就必须使各项燃烧损失尽可能的降低。影响燃烧损失的因素有：锅炉的燃烧方式、燃料性质、炉内过量空气系数、炉膛结构和运行工况等。对已投运的配备中间仓储式制粉系统的锅炉，炉膛结构已经固定，且制粉系统的特性对燃烧的影响较小，故不将其作为模型的输入参数；由于煤粉细度目前无法实现在线测量，煤粉细度在一定的范围内，可通过调整其他参数来调整燃烧，因此暂不考虑煤粉细度对燃烧经济性的影响。

本文主要考虑氧量、燃料性质及运行工况等对燃烧经济性的影响。通过对影响排烟热损失和机械不完伞燃烧损失因素的分析，综合考虑了煤质特性参数和锅炉运行工况的影响，得到网络的输入参数：

1)煤质特性参数：可燃基挥发分、应用基水分、应用基灰分、低位热值。

2)运行特性参数：机组负荷、排烟温度、锅炉运行氧量、风煤配比。

3)环境参数：环境温度。输出参数为排烟热损失 和机械不完全燃烧损失 之和。为表达方便，将 、 之和称为 。

2、分析网络模型的训练及结果。选择某火电厂300MW机组(50%～100%负荷)运行参数为模型的输入。本次研究抽取了实时数据共100组，分为80组的训练样本与20组的测试样本。上述样本里含有的5种煤质参数各不相同。构建的BP网络模型其隐含层为2，第一个隐含层有4个神经元，第二个隐含层有3个神经元，分别通过双曲正切与对数的激活函数；输出层为线性结构。考虑到网络收敛的需求，BP网络隐含层的神经元应用Sigmoid式变换函数，函数的取值范围：[-1,l]，所以，网络输入值、输出值皆要进行归一处理，让其在[0,1]范围内。通过观察网络模型实测值与输出值的对比曲线与模型的相对误差曲线了解到：对训练样本而言，网络的实测值与输出值大体接近，很多误差的绝对值在1线内，且输出的相对误差最大不超过1.2。对测试样本而言，神经网络的相对预测误差最大值＜200。且误差符合工程误差标准，这表明了网络有着良好的泛化性。可通过该模型对氧量变化给锅炉效率带来的影响作出定量分析。

3、运行氧量变化对锅炉效率影响的定量分析。在锅炉运行调整工作中，主要根据运行氧量大小，对运行系统进行调节。运行氧量不宜过大或过小，否则会导致排烟热损失增加或机械燃烧不充分。所以，定量分析运行氧量对锅炉效率的影响，能为锅炉运行中氧量的调整提供可靠依据。

本项研究结合两项损失之和与网络模型，对锅炉运行氧量对锅炉效率的影响进行定量分析。在确保其他参数不便的情况下，仅改变运行氧量参数值，最终即可发现锅炉效率的变化规律。例如：负荷为220MW与320MW的锅炉运行系统定量分析运行量对锅炉用效率的影响。通过计算，可获得在该工况下，运行氧量变化产生的排烟热损失与机械不完全燃烧损失之和的变化情况。在显示操作过程中，仅需将基准氧量值与实际氧量值分别放入模型中便可获得运氧量对锅炉效率的影响。

4、增强锅炉效率需注意的问题。要对燃料和空气的混合情况进行判定，为锅炉燃烧创造最佳的条件。在实际操作中，提升炉膛内部压力，阻止外部空气进入炉内。在一般情况下，热传面与烟气间产生的热交换是锅炉实现热回收的主要方式。因此，可对燃烧后高温气体停留的时长进行判定，增加燃烧后高温气体的停滞时间，提升水气热交换水平，让锅炉的效率达到较高水平，也要让燃烧机在稳定的负载下运行。对工况、垃圾等变化情况进行分析，对锅炉的燃烧情况进行干预，才能在当前的情况下实现风量的合理调整。对垃圾的进料量实施控制，让炉排速率、给料机速率等达到合理水平，才能让锅炉效率在实际操作中达到较高水平。

在一般情况下，锅炉中的过剩空气量处于较高水平时，烟气中的含氧量处于5%到10%，若过低会导致燃烧不够充分，过高会导致热损失。锅炉生产厂家通常会将排烟温度设定在最为合理的水平，通常为150℃左右。排烟温度的提升通常与热面结垢对传热形成阻碍。有关燃料质量较差，也会造成排烟温度过高。仅从锅炉效率出发，排烟温度处于越低水平则越有利，不过也要对温度过低时导致的结垢、腐蚀等问题进行分析。在锅炉运行时间不断延长的情况下，排烟温度自然就会提升，锅炉效率也就会下降。一旦发生此种情况，要对燃烧中心实施调整，让火焰中心的温度处于较低水平，防止水冷壁等部位发生结焦的状况，参考排烟温度的变化实施吹灰处理。在锅炉运行时，也要对水质进行控制，对燃料实施管控，让设备处于最佳的工作状态。

参考文献：

[1]刘瑞阳.电站锅炉混合参数变化对锅炉效率的影响分析[J].机械制造与自动化,2015(06).

[2]胡超见.煤质对火电厂锅炉运行效率的影响及解决措施[J].科技创新与应用,2015(15).

[3]范玉虎.锅炉运行氧量对锅炉效率影响的定量分析[J].科技风，2014(07).