鍋爐性能優(yōu)化的原理

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　　上世紀70年代，美國已經開始嘗試解決多重約束條件下的過程優(yōu)化問題。限于當時的計算機水平和數學工具的匱乏，沒有取得有效的結果。近十年來，計算機技術的高速發(fā)展，提供了良好的技術基礎。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)的目標是建立一個分析平臺，在平臺上對鍋爐系統(tǒng)的多目標進行分析，找出鍋爐性能提升的優(yōu)化潛力和薄弱環(huán)節(jié)，針對提升性能潛力、補償薄弱環(huán)節(jié)的具體方法和策略。

　　很多電廠多年來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)的熱力試驗和耗差分析的方法，最好的優(yōu)化結果僅能達到鍋爐的設計水平。鍋爐性能優(yōu)化系統(tǒng)以集中解決降低供電煤耗和NOx排放等綜合性指標為鍋爐性能優(yōu)化目標，目前可以達到減少NOx排放、改善鍋爐效率（反映到供電煤耗為2g/kwh以上），優(yōu)化結果明顯。

　　鍋爐原始設計數據包含煤種、出力、排放和效率，各部件性能隨著時間惡化。理想的目標是當運行狀態(tài)改變，鍋爐的參數隨之進行相應的調整，使其保持較高燃燒效率。牽涉到鍋爐運行需要調整的技術參數多達數十個，其中包括：

　?。?）燃燒器內的風粉比平衡；

　?。?）良好的燃燒（過氧量、一氧化碳、飛灰含碳量和NOx的最佳組合）；

　　（3）均勻的煙氣分布；

　?。?）準確的吹灰控制；

　?。?）穩(wěn)定的系統(tǒng)負荷運行；

　?。?）預期的磨煤機的輸出和煤粉的細度；

　?。?）在設計范圍內的爐膛出口煙氣溫度和排煙溫度；

　?。?）適當的設備和儀表校正；

　?。?）關鍵參數在設計值內運行（系統(tǒng)內各部分運行參數的協(xié)調）。

　　技術人員可以依靠安裝、設置大量的在線監(jiān)測儀表，實現以上各項參數的有效控制，但所需費用極為龐大。如果能夠采用信息技術和相關分析的方法，完全可以通過現有的儀表實現鍋爐各輸入量和目標參數的控制。

　　鍋爐系統(tǒng)設計中為了保證安全，所屬設備和參數都有較大的設計余量和安全系數（稱系統(tǒng)冗余）。有些方面設計得相當保守，使得設備能夠容忍一些運行上的偏差，保護鍋爐安全運行。實際運行中所有最惡劣的運行工況不可能同時發(fā)生，在某些區(qū)域系統(tǒng)有相當可觀的調整余量，可以在確保安全的情況下減少這些余量，達到比原設計更好的性能。在某些情況下，為達到更為理想的優(yōu)化目標，對某些參數進行調整，甚至使其偏離設計值，就需要對調整方案進行正確地評估和謹慎操作。

　　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，在量化這些技術指標潛在的保守內容的同時，提供改善系統(tǒng)性能的方法。

　　達到多目標優(yōu)化的技術思路，除了減少系統(tǒng)“冗余”，還可以通過交換限制條件來達到多目標改善。從鍋爐燃燒方面深刻了解這些目標與限制條件的物理意義，化簡約束關系實際上就是大幅度簡化燃燒優(yōu)化的數學結構。以目前的計算機發(fā)展水平，要想在不簡化鍋爐模型和計算工作量而進行優(yōu)化是不可能的，如何簡化鍋爐模型就是制約性能優(yōu)化成功與否的關鍵內容。通過相關性分析和相關度計算，可以有效簡化優(yōu)化運行數學模型的結構和減少計算量，使優(yōu)化方法能夠易于被現場技術人員接受。