銳意自控|微流低量程紅外氣體傳感器模塊在燃燒鍋爐效率優(yōu)化中的應用

在我國現階段，火力發(fā)電仍然占據著電力發(fā)展的重要位置。火電廠主要通過鍋爐燃燒產生電力，在提高燃料轉換電能的過程中，污染物和溫室氣體的排放不可避免，隨著國家對環(huán)境污染采取的一系列控制標準政策出臺，火電廠在優(yōu)化鍋爐燃燒效率的同時，也需要利用微流低量程紅外氣體傳感器監(jiān)測鍋爐排放的煙氣，降低污染物和氣體的排放，減少鍋爐燃燒中所帶來的環(huán)境危害。

一、火電廠鍋爐燃燒優(yōu)化的意義和關鍵

鍋爐是火電運行中的為重要的設備之一，其燃燒性能的優(yōu)劣直接影響到鍋爐的運行效率，從而影響到整個發(fā)電效率。研究鍋爐的燃燒過程并采用微流低量程紅外氣體傳感器對鍋爐燃燒技術進行優(yōu)化，，能夠從一定程度使鍋爐燃燒效率大化，提高產電率，降低污染物排放量，促進火電行業(yè)健康發(fā)展。

通過對鍋爐燃燒的優(yōu)化調整，以確保鍋爐燃燒系統(tǒng)保持內部穩(wěn)定的燃料供給、送風量，保持穩(wěn)定的壓力、溫度和蒸發(fā)，這樣既能促進燃料的充分燃燒，提高燃料利用率，降低成本，還能避免燃料結渣，防止燒毀燃燒器材，避免發(fā)生意外事故。提高鍋爐機組的運營經濟性、安全性及環(huán)保性。

對于火電廠鍋爐燃燒優(yōu)化技術，其關鍵首先在于必須依托準確的檢測數據。檢測數據的程度，直接影響到優(yōu)化方案的制定，終影響到優(yōu)化結果。另外，鍋爐燃燒的效率優(yōu)化，還要在燃燒器的優(yōu)化設計上大下功夫，可以加強煤炭二次燃燒技術的研發(fā)，利用機組溫熱技術，提高能源利用率，降低企業(yè)成本，降低排放。

二、火電廠鍋爐燃燒優(yōu)化的主要技術

1.基于燃燒理論的鍋爐燃燒建模優(yōu)化技術

鍋爐燃燒建模優(yōu)化技術是為了使鍋爐燃燒狀態(tài)得到優(yōu)化，將數值模擬的理論運用于鍋爐燃燒中，從而指導整個優(yōu)化過程。在該優(yōu)化過程中，首先基于燃燒理論，對機器設備參數及現場工作狀況參數建立燃燒模型，然后對該模型在該工況下進行數值模擬，得到該工況下的燃燒參數，通過改變各工況，直到找到為適合燃燒的工況，從而優(yōu)化鍋爐運行方案。

一般情況下，對工況建模所需時間較長，且計算量比較復雜，并且對燃燒機理的掌握與運用建模中要十分熟悉，因此這種方法在技術方面存在一定的難度，不能適應所有的工作狀況，因此，該方法僅在離線分析及高仿真研究上應用較多。

2.運用試驗調整優(yōu)化鍋爐燃燒的技術

通過試驗的方法可以對鍋爐燃燒情況加以調整，通過對燃燒過程中原料及送風量進行科學的試驗調整，從而使鍋爐燃燒達到的參數狀態(tài)。在試驗的過程中，利用計算機記錄鍋爐燃燒狀況中的曲線變動，找出燃燒狀態(tài)參數，試驗后通過計算機控制，使鍋爐的運行狀態(tài)在該燃燒狀態(tài)參數曲線上，從而知道整個燃燒過程的分析。

在確定該狀態(tài)過程中，要進行多次重復試驗，避免其它參數對其造成影響。但是該種情況對操作人員的專業(yè)性有一定的要求，并且需要大量的時間和精力，因此試驗調整優(yōu)化鍋爐燃燒技術的方法一般適用于新機組的試運行，或者是在更換燃料種類和鍋爐運行模式的時候采用該種方法。

3.基于燃燒設備設計改造的燃燒優(yōu)化技術

對于鍋爐的優(yōu)化設計，可以通過對燃燒設備進行改造來實現，其中燃燒器的優(yōu)化能在一定程度上有效改善鍋爐的工作效率。燃燒設備設計改造的燃燒優(yōu)化技術是基于燃燒理論基礎，在具體的改進過程中需要考慮的因素很多，其中包括燃料的種類、制粉系統(tǒng)可能產生的影響以及相應的應對措施。對燃燒設備進行優(yōu)化可以在一定程度上使燃料燃燒的更加充分，這樣既節(jié)約了燃料，又減少了結渣現象的發(fā)生，還能在一定程度上減少對空氣的污染，使鍋爐性能得到提升。

4.利用火焰檢測技術實現鍋爐燃燒優(yōu)化

火焰檢測技術通常運用于傳統(tǒng)火電廠中，主要通過對火焰的檢測以避免鍋爐運行過程中的點火點不當問題及長時間低負荷而引起爆炸的問題，從而對其進行控制。利用火焰檢測技術對鍋爐實現優(yōu)化是鍋爐爐膛安全檢測技術的一個重要環(huán)節(jié)。目前檢測技術主要是數字式火檢技術和圖像式火檢技術，但在爐膛的安全監(jiān)視技術上還有很多不足之處，隨著科學技術的進一步發(fā)展，該技術在爐膛燃燒優(yōu)化上將會發(fā)揮更大的作用。

5.基于檢測技術的鍋爐燃燒優(yōu)化技術

利用微流低量程紅外檢測技術分析鍋爐燃燒相關參數的原理是指在鍋爐運行的過程中對煙氣含氧量、燃燒后煤粉的濃度、飛灰的含量等進行監(jiān)控，通過計算機繪制相關參數圖像，通過控制鍋爐燃燒進而改變其燃燒狀況，從而達到節(jié)能減排的目的。還需通過測量爐膛內的火焰指標，對煤進行分析，對鍋爐燃燒排放物的相關參數進行檢測分析，從而保證鍋爐燃燒的經濟性。但是由于目前我國電廠安裝的測量儀器度大部分達不到相應的要求，因而影響鍋爐燃燒優(yōu)化設備的工作效率。

要想準確地控制過量空氣系數，一般采用燃燒效率分析儀抽取煙道氣體實時分析其煙道氣中CO、O₂和CO₂的含量，并計算得到過量空氣系數。銳意自控基于自主知識產權氣體傳感器硬件及軟件核心技術，針對軋鋼加熱爐的運行調控需求，設計出一款燃燒效率分析儀Gasboard-3400(P)，在火電行業(yè)得到廣泛應用。

Gasboard-3400(P)采用紅外氣體分析技術，并結合長壽命電化學傳感器技術，可同時測量煙道氣體中CO、CO₂、O₂含量及0℃~1200℃范圍內的排煙溫度，需要時還可擴展SO₂、NOx等氣體的測量，為燃料燃燒控制提供更多的參考依據。同時還具有抗干擾性好、不受取樣流量影響、壽命長、靈敏度高，精度高，量程范圍廣等優(yōu)勢。

燃燒效率分析儀盡管能對燃燒過程中的過量空氣系數和氣體含量進行測量，但受限于便攜式的設計，無法實現對繞燒鍋爐的實時在線監(jiān)測。另外一款微流低量程紅外氣體傳感器模塊 Gasboard-2100，采用自主知識產權（PCT/CN2018100767）微流低量程紅外雙氣室傳感器技術，可準確測量鍋爐燃燒過程中低及超低量程SO₂、NO、CO、CO₂、CH₄的氣體濃度，方便集成在線系統(tǒng)分析中，可實時在線監(jiān)測，并以此數據作為優(yōu)化調整的主要依據，從而保證鍋爐燃燒的優(yōu)化質量。

結語：

優(yōu)化火電廠鍋爐的燃燒效率，對提高能源利用率，降低氣體污染物排放有著重要意義。通過對鍋爐的燃燒配套設備及檢測設備進行合理改進調整升級，既能夠進一步推動火電廠的穩(wěn)定運行，也能符合環(huán)境保護要求，推動企業(yè)持續(xù)健康發(fā)展。

（參考資料：王佳《火電廠鍋爐燃燒優(yōu)化技術分析》，劉明亮《火力發(fā)電廠鍋爐燃燒優(yōu)化技術的探討》；圖片來源于網絡）