摘 要：随着我国电力行业的快速发展，对电站锅炉系统的性能也提出更高的要求。尤其针在锅炉燃烧系统方面，受较低的技术应用水平以及相关的管理因素限制，使锅炉设备存在较多的缺陷问题，具体表现为过多的消耗燃料且难以提高热效率。对此，文章主要对电站锅炉系统的相关介绍、系统优化中DCS系统的应用以及燃烧系统优化控制的具体方法进行探析。

关键词：电站锅炉；燃烧系统；运行优化；策略

前言

作为现阶段发电企业应用的重要设备，电站锅炉在结构方面表现出极为复杂的特征，其在运行过程中难以有效控制。以其中的燃烧系统为典型代表，其自身的性能是影响系统整体运行的关键所在，如何保证其安全运行且更具经济性成为电力行业目前关注的重要内容。加上近年来能源需求量的增加以及电煤价格的持续升高，都要求做好锅炉燃烧系统的优化工作。因此，对电站锅炉燃烧系统优化运行策略的分析具有十分重要的意义。

1 电站锅炉系统的相关介绍

现阶段电站锅炉系统具体可细化为燃烧控制、给水控制与过热蒸汽温度控制等三方面。其中最难以控制的主要以燃烧系统为主，其不仅表现参数多且自身结构也极为复杂等现状。从燃烧系统运行的整体流程看，主要体现在首先燃料煤通过给煤机向磨煤机进行输送，并通过磨煤机的加工使燃煤满足系统运行要求。其次，锅炉系统中冷空气的流入主要得益于送风机，但该过程中需要发挥空气预热器的作用，经过预热器处理后形成的热空气又分为两股，其中一股被称为热一次风，其会在磨煤机中加热煤粉并将煤粉通过煤粉管道输出，最后输送至锅炉燃烧器中。而另外一股可称其为二次风，其在炉膛内将与煤粉发生融合，但需注意若燃烧中存有剩余空气极易损失过多的热量。最后，燃料燃烧中所产生的热在对循环水进行供给的同时可能存于炉膛烟道。此时可发挥吸热装置的作用使流入的烟气进行交换，保证热量得以有效利用的同时减少烟气对环境的污染。除此之外，现阶段燃烧系统中引用的除尘器以及排渣装置等也可将残余的灰渣进行处理，避免因废弃物过多污染环境[1]。

2 系统优化中DCS系统的应用

2.1 运行控制中DCS应用的基本概述

DCS又称为集散控制系统，是许多工业领域中进行系统运行控制的重要系统之一，除具备采集与处理数据功能外，也可执行监督设备运行的功能。如DCS在电站锅炉系统中可从数据采集、顺序控制、运行监控等方面对系统整体进行控制。针对燃烧系统的实际特征与具体构成，通过DCS系统的应用主要为使燃烧过程更具安全性与经济性，且在蒸汽压力方面保持平稳。具体优化控制策略主要表现为针对动态变化的外部因素如煤质或机组负荷等，可利用以往学者实践研究中的相关燃烧模型，从模型中挖掘如引风、送风、燃料等操作量，并在控制系统运行状态下引入这些量，能够推出运行中的控制量如炉膛与蒸汽的压力等。在此基础上便可通过系统运行的效率采取相应的优化措施。但应注意为使运行控制获得实际效果，还需结合预测、模糊PID等控制方式，能够实现目标参数优化的目标[2]。

2.2 DCS用于燃烧系统中的设计思路

DCS系统应用的价值主要体现在有效控制燃烧系统的运行流程、HMI显示以及处理仪器仪表等。DCS系统用于燃烧系统中的具体设计思路主要表现在：第一，从硬件平台角度。燃烧系统运行得以优化的关键在于硬件平台的构建，如其中的计算机系统、传感器设备、PLC等。其中在系统管理层方面，相关操作人员将利用DCS系统监控设备运行状态，针对异常运行问题需利用计算机发出相应的指令，解决其中存在的故障。而在控制层方面，主要为将获得的系统运行数据向管理层传送，并执行操作员的具体指令，同时也需利用现场总线对远程结构与控制层设备进行连接，使二者进行数据信息的传输。第二，从软件设计方面，其作用在于支持硬件技术。设计过程中主要保证软件平台对燃烧系统可实现控制、监控以及管理等方面的功能。第三，从系统运行方式角度，主要体现在自动与手动两种控制方式。其中自动控制方面，主要得益于PLC的引入，能够对来自仪器仪表的信号进行处理，转化为相应的控制变量，只需在燃烧系统中融入这些变量便可实现自动控制的目标。而在手动控制方面，主要由操作人员对设备数据信息进行观察，并结合炉膛与蒸汽压力或蒸汽温度等信息，对给水泵或鼓风机等设备进行参数设置，确保设备频率能够满足系统运行要求[3]。

3 燃烧系统优化控制的具体方法

燃烧系统运行优化过程中除保证DCS系统作用得以发挥的基础上，还需将模糊PID设计引入其中，通过两种控制方法的有效结合能够获得良好的优化控制效果。具体优化方法主要体现在以下几方面。

3.1 从炉膛压力角度

炉膛压力的有效控制是保证系统安全运行的关键。现阶段大多电站对炉膛压力的控制主要得益于引风量，通过送风量的输入使炉膛内扰动情况减少。但这种方式在控制方面极为单一，很难与现阶段电站追求的经济效益、环保效益等目标相适应。对此便需引入模糊控制方式，利用PID控制对引风量进行计算可得出相应的控制量。通过以往实践研究总结，若单纯利用PID控制方法在炉膛压力控制方面，系统整体超调量将超出许多，且进入稳定运行的时间也较长。而在PID控制系统与模糊控制方式共同使用下，无论在超调量或稳定运行需要的时间等方面都得以改善[4]。

3.2 从蒸汽压力角度

为保证系统运行符合生产要求，设计过程中要求控制蒸汽压力在一定范围内。通常对蒸汽压力进行控制时多引入燃煤流量与蒸汽流量，将二者与蒸汽压力结合形成相应的控制系统。这种方式很难取得良好的控制效果，多表现出如压力参数值变化较大且达到控制要求需耗费的时间较长。在此背景下，通过对相关控制方法的应用分析可得出，若单纯利用PID进行控制，能够提升上升时间速度，但会表现出极大的超调量，整个系统运行过程中将表现出明显的震荡现象。而在模糊控制方式的应用下，超调量较小，上升时间较慢，进入稳定运行所需要的时间得以减少。另外在模糊预测控制方式的应用下，其可能影响上升时间，但前两者存在的如震荡问题、超调量问题等都得以解决。

3.3 从烟气含氧量角度

燃烧系统运行效率的提高应做好烟气含氧量的控制工作。现代电站锅炉系统应用中判断燃烧经济性的指标多以含氧量为主。但由于在获取含氧量方面往往表现出一定的滞后状态，需要从送风量、含氧量调节等方面着手，采取双闭环控制措施。其中内环路控制主要以送风量调节为主，而外环路控制则体现在含氧量调节装置方面。但需注意二者在装置使用方面应结合常规PID控制方式与模糊PID控制器，这样才可使含氧量保持在标准范围中[5]。

4 结束语

优化策略在燃烧系统中的应用是保证电站实现生产目标的重要途径。实际优化过程中，应正视燃烧系统的运行原理以及具体构成，充分发挥DCS系统在燃烧系统运行中的作用，并在运行优化中针对炉膛压力、蒸汽压力以及烟气含氧量等方面采取相应的控制策略，以模糊PID控制以及模糊预测控制等为典型代表，对于燃烧系统的优化发挥至关重要的作用，满足电力行业现代化生产要求。

参考文献

[1]李智.电站锅炉燃烧系统优化运行与应用研究[D].东北大学，2005.

[2]高芳.基于智能计算的大型锅炉燃烧系统建模与优化问题研究[D].华北电力大学，2013.

[3]李勤道.基于炉内参数测量的燃烧系统优化运行理论与技术的研究[D].华北电力大学，2013.

[4]姚源.电站锅炉燃烧系统优化策略的研究[D].辽宁科技大学，2014. [5]王令存.电站锅炉燃烧控制系统的优化策略[D].山西大学，2010.