在我國(guó)現(xiàn)階段，火力發(fā)電仍然占據(jù)著電力發(fā)展的重要位置。火電廠主要通過鍋爐燃燒產(chǎn)生電力，在提高燃料轉(zhuǎn)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(guó)家對(duì)環(huán)境污染采取的一系列控制標(biāo)準(zhǔn)政策出臺(tái)，火電廠在優(yōu)化鍋爐燃燒效率的同時(shí)，也需要利用微流低量程紅外氣體傳感器監(jiān)測(cè)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(guān)鍵

鍋爐是火電運(yùn)行中的為重要的設(shè)備之一，其燃燒性能的優(yōu)劣直接影響到鍋爐的運(yùn)行效率，從而影響到整個(gè)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(duì)鍋爐燃燒技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，，能夠從一定程度使鍋爐燃燒效率大化，提高產(chǎn)電率，降低污染物排放量，促進(jìn)火電行業(yè)健康發(fā)展。

通過對(duì)鍋爐燃燒的優(yōu)化調(diào)整，以確保鍋爐燃燒系統(tǒng)保持內(nèi)部穩(wěn)定的燃料供給、送風(fēng)量，保持穩(wěn)定的壓力、溫度和蒸發(fā)，這樣既能促進(jìn)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(jié)渣，防止燒毀燃燒器材，避免發(fā)生意外事故。提高鍋爐機(jī)組的運(yùn)營(yíng)經(jīng)濟(jì)性、安全性及環(huán)保性。

對(duì)于火電廠鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)，其關(guān)鍵首先在于必須依托準(zhǔn)確的檢測(cè)數(shù)據(jù)。檢測(cè)數(shù)據(jù)的程度，直接影響到優(yōu)化方案的制定，終影響到優(yōu)化結(jié)果。另外，鍋爐燃燒的效率優(yōu)化，還要在燃燒器的優(yōu)化設(shè)計(jì)上大下功夫，可以加強(qiáng)煤炭二次燃燒技術(shù)的研發(fā)，利用機(jī)組溫?zé)峒夹g(shù)，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(shù)

1.基于燃燒理論的鍋爐燃燒建模優(yōu)化技術(shù)

鍋爐燃燒建模優(yōu)化技術(shù)是為了使鍋爐燃燒狀態(tài)得到優(yōu)化，將數(shù)值模擬的理論運(yùn)用于鍋爐燃燒中，從而指導(dǎo)整個(gè)優(yōu)化過程。在該優(yōu)化過程中，首先基于燃燒理論，對(duì)機(jī)器設(shè)備參數(shù)及現(xiàn)場(chǎng)工作狀況參數(shù)建立燃燒模型，然后對(duì)該模型在該工況下進(jìn)行數(shù)值模擬，得到該工況下的燃燒參數(shù)，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(yùn)行方案。

一般情況下，對(duì)工況建模所需時(shí)間較長(zhǎng)，且計(jì)算量比較復(fù)雜，并且對(duì)燃燒機(jī)理的掌握與運(yùn)用建模中要十分熟悉，因此這種方法在技術(shù)方面存在一定的難度，不能適應(yīng)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(yīng)用較多。

2.運(yùn)用試驗(yàn)調(diào)整優(yōu)化鍋爐燃燒的技術(shù)

通過試驗(yàn)的方法可以對(duì)鍋爐燃燒情況加以調(diào)整，通過對(duì)燃燒過程中原料及送風(fēng)量進(jìn)行科學(xué)的試驗(yàn)調(diào)整，從而使鍋爐燃燒達(dá)到的參數(shù)狀態(tài)。在試驗(yàn)的過程中，利用計(jì)算機(jī)記錄鍋爐燃燒狀況中的曲線變動(dòng)，找出燃燒狀態(tài)參數(shù)，試驗(yàn)后通過計(jì)算機(jī)控制，使鍋爐的運(yùn)行狀態(tài)在該燃燒狀態(tài)參數(shù)曲線上，從而知道整個(gè)燃燒過程的分析。

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

3.基于燃燒設(shè)備設(shè)計(jì)改造的燃燒優(yōu)化技術(shù)

對(duì)于鍋爐的優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以通過對(duì)燃燒設(shè)備進(jìn)行改造來實(shí)現(xiàn)，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(shè)備設(shè)計(jì)改造的燃燒優(yōu)化技術(shù)是基于燃燒理論基礎(chǔ)，在具體的改進(jìn)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(chǎn)生的影響以及相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施。對(duì)燃燒設(shè)備進(jìn)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(jié)渣現(xiàn)象的發(fā)生，還能在一定程度上減少對(duì)空氣的污染，使鍋爐性能得到提升。

4.利用火焰檢測(cè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)鍋爐燃燒優(yōu)化

火焰檢測(cè)技術(shù)通常運(yùn)用于傳統(tǒng)火電廠中，主要通過對(duì)火焰的檢測(cè)以避免鍋爐運(yùn)行過程中的點(diǎn)火點(diǎn)不當(dāng)問題及長(zhǎng)時(shí)間低負(fù)荷而引起爆炸的問題，從而對(duì)其進(jìn)行控制。利用火焰檢測(cè)技術(shù)對(duì)鍋爐實(shí)現(xiàn)優(yōu)化是鍋爐爐膛安全檢測(cè)技術(shù)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。目前檢測(cè)技術(shù)主要是數(shù)字式火檢技術(shù)和圖像式火檢技術(shù)，但在爐膛的安全監(jiān)視技術(shù)上還有很多不足之處，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，該技術(shù)在爐膛燃燒優(yōu)化上將會(huì)發(fā)揮更大的作用。

5.基于檢測(cè)技術(shù)的鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)

利用微流低量程紅外檢測(cè)技術(shù)分析鍋爐燃燒相關(guān)參數(shù)的原理是指在鍋爐運(yùn)行的過程中對(duì)煙氣含氧量、燃燒后煤粉的濃度、飛灰的含量等進(jìn)行監(jiān)控，通過計(jì)算機(jī)繪制相關(guān)參數(shù)圖像，通過控制鍋爐燃燒進(jìn)而改變其燃燒狀況，從而達(dá)到節(jié)能減排的目的。還需通過測(cè)量爐膛內(nèi)的火焰指標(biāo)，對(duì)煤進(jìn)行分析，對(duì)鍋爐燃燒排放物的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)分析，從而保證鍋爐燃燒的經(jīng)濟(jì)性。但是由于目前我國(guó)電廠安裝的測(cè)量?jī)x器度大部分達(dá)不到相應(yīng)的要求，因而影響鍋爐燃燒優(yōu)化設(shè)備的工作效率。

要想準(zhǔn)確地控制過量空氣系數(shù)，一般采用燃燒效率分析儀抽取煙道氣體實(shí)時(shí)分析其煙道氣中CO、O₂和CO₂的含量，并計(jì)算得到過量空氣系數(shù)。銳意自控基于自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)氣體傳感器硬件及軟件核心技術(shù)，針對(duì)軋鋼加熱爐的運(yùn)行調(diào)控需求，設(shè)計(jì)出一款燃燒效率分析儀Gasboard-3400(P)，在火電行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。

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

燃燒效率分析儀盡管能對(duì)燃燒過程中的過量空氣系數(shù)和氣體含量進(jìn)行測(cè)量，但受限于便攜式的設(shè)計(jì)，無法實(shí)現(xiàn)對(duì)繞燒鍋爐的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)。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(shí)產(chǎn)權(quán)（PCT/CN2018100767）微流低量程紅外雙氣室傳感器技術(shù)，可準(zhǔn)確測(cè)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(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，并以此數(shù)據(jù)作為優(yōu)化調(diào)整的主要依據(jù)，從而保證鍋爐燃燒的優(yōu)化質(zhì)量。

結(jié)語(yǔ)：

優(yōu)化火電廠鍋爐的燃燒效率，對(duì)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(duì)鍋爐的燃燒配套設(shè)備及檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行合理改進(jìn)調(diào)整升級(jí)，既能夠進(jìn)一步推動(dòng)火電廠的穩(wěn)定運(yùn)行，也能符合環(huán)境保護(hù)要求，推動(dòng)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(shù)分析》，劉明亮《火力發(fā)電廠鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)的探討》；圖片來源于網(wǎng)絡(luò)）