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摘 要：本文从火电锅炉燃烧机理分析了对火电锅炉燃烧时节约能源、减少排放的工业技术入手，对火电锅炉燃烧优化技术的研究基础上，从现代技术应用于燃烧优化控制的发展趋势进行了分析。
关键词：火电锅炉；燃烧特性；优化技术
随着社会的发展，科技的进步，对能源的需要也日趋广泛，由于国际能源的紧缺，尤其是煤炭、原油等，给许多能源消耗大国带来了很大的压力。目前随着我国工业的发展，对火电锅炉的要求也越发凸显其重要，截至2008年底全国火电锅炉装机容量约为7.9亿kW，年耗油量达到1990万t，而污染物排放的问题也日趋突出。据统计我国发电量每增加一千瓦，污染物排放放量就增加九个单位，而大气中氮氧化物90%来自于燃烧产物，这样不仅加剧火电锅炉燃烧能源的消耗，也加大了污染物排放量，成为我国乃至全球关注的重点。在我国十一五的规划中，我国企业贯彻落实科学发展观不仅从火电锅炉燃烧时节约能源、减少排放的入手，在技术上进行优化，成为当前我国企业发展的重点。
一、火电燃煤锅炉
火电燃煤锅炉就是以燃煤为主的锅炉，经过燃煤在锅炉炉膛中燃烧来释放热量，把热媒水或其它有机热载体加热到一定温度的热能动力设备。这样的火电燃煤锅炉通过煤炭热量经转化后，产生大量的蒸汽，并将热量有效的转化，一部分被无工消耗，一部分变成了热量，不仅可以用于工业生产，也可以用于民用生活，可同时这样的火电燃煤锅炉也存在这效率问题，由于在热量转化上不能全部转化，这样效率降低，只有一些大型的火电燃煤锅炉效率较高些，一般在60%～80%之间。目前我国火电燃煤锅炉通常使用的机组为容量5亿千瓦到9亿千瓦之间，到2007年我国首台百万千瓦级超临界锅炉在上海成功投运，也成为当今世界顶级的火电燃煤锅炉发电机组，在煤耗、环保方面的也凸显其先进水平，不仅减少煤燃烧产生的二氧化碳和二氧化硫等，也为我国的环保事业做出了巨大贡献，是我国的经济建设重要力量。
二、火电燃煤锅炉燃烧特性
1.热力型。火电燃煤锅炉燃烧时产生热力，而这种热力也同时有一部分转化成为氮氧化物。热力型主要是指在火电燃煤锅炉燃烧时在高温下氧化而生成的氮氧化物。空气和高温下氮的氧化成为一氧化氮的机理反应的产物，火电锅炉煤粉燃烧过程中产生的热力型氮氧化物只占总排放量的20%-30%。主要因素还是温度、氧气浓度和在高温停留的时间。其中温度是影响热力型氮氧化物的重要因素。因此，降低热力型氮氧化物的有效措施是降低燃烧温度水平，避免产生局部高温，降低氧气浓度，缩短在高温区内的停留时间等。
2.燃料型。燃料型是火电燃煤锅炉燃烧时所用燃料中的有机氮化合物，在燃烧过程中氧化生成的氮氧化物，其主要在燃料燃烧的初始阶段生成。燃料型氮氧化物的生成机理十分复杂，到目前为止我们还尚未完全掌握。主要原理是在一定的燃烧条件下，燃料中的杂环氮化物受热分解，并在脱挥发过程中大量的气相燃料氮随之挥发而释放出来，从而被氧化。燃料型氮氧化物的形成不仅与煤种的特性、煤的结构、燃料中的氮受热分解后在挥发和焦氮中的比例、成分和分布有关，而且与燃烧状况主要包括氧的浓度、燃烧温度及空气的混合状况相关，氧的浓度越高，燃烧温度越高，生成量越大。此外还与烟气在高温区滞留时间有关，滞留时间越长，生成量就越大。
3.快速型。快速型是由于火电燃煤锅炉燃烧时燃料中碳氢化合物分解生成的原子团，与空气进行反应生成氮氧化物，此类氮氧化物主要在富燃料火焰中生成量比较多，也比较快。
三、火电厂锅炉燃烧优化主要技术
在我国随着国民经济的快速增长，许多产业的优化调整，我国的工业化的程度的加快，人们对电力、热力的需求也越来越大，可同时这些行业也成为我国的重大污染源，不仅会破坏臭氧层，也会形成光化学烟雾和酸雨等严重危害，已越来越受到社会的关注，制约了我国经济的可持续发展。目前节能环保、绿色工业已经成为我国经济可持续发展的主要目标。如何保证在满足负荷不变动的情况下提升火电锅炉的燃烧效率、减少污染物的排放成为当前的一个重要的问题。火电燃煤锅炉燃烧优化技术就是在保证锅炉高效运行、减少排放的有效手段。
1.通过试验调整优化锅炉燃烧的技术
在火电厂锅炉燃烧运行中，科学的锅炉燃烧优化的调整试验，可以找到最合理的风煤比例，在实验中确定锅炉燃烧设备应该设置的运行最佳參数，同时制定合理科学的计算机控制曲线，这样就可以采用这个控制曲线来指导锅炉燃烧的运行与操作。在实验的过程中，专业人员要保证大量正交以及单因素等的实验，这种调整实验消耗大量的时间与精力，所以这种实验一般就是应用在新机组的试运行以及旧机组的燃烧设备以及所用燃料的种类和机组的操作方式的改变时。
2.基于燃烧理论的锅炉燃烧建模优化技术
进行火电厂锅炉燃烧优化中，在燃烧理论的基础上的建模技术的运用，主要是深入理解燃烧理论，并根据这个理论建立模型探讨求解的方法，数值模拟锅炉的燃烧情况，以实现锅炉燃烧优化，近两年我国这种研究技术取得了非常可喜的成果。但是这种方法的计算比较复杂，所需要的时间也比较长，在一些燃烧机理不够明确的情况下无法建立完善比较正确地锅炉模型。在燃烧过程中，进行在线建模和燃烧优化还存在很大的问题，所以说这种方法主要应用在离线分析以及高仿真研究上。
3.基于燃烧设备设计改造的燃烧优化技术
通过对于燃烧设备的设计与改造，实现火电厂锅炉燃烧优化的技术，主要是通关过在燃烧理论研究的基础上，进行电站锅炉燃烧器等的优化设计和改造，以实现锅炉燃烧优化的一种技术方式。在火电厂锅炉燃烧运行中，燃烧设备也是影响燃烧效率的重要原因，提高燃烧设备的水平能够保证燃烧效率的提高，这种技术取得了良好的成果，已经进入了比较稳定的阶段。但是，需要注意的是燃烧器的设计以及改造等，还会受到煤种以及燃烧制粉系统的影响。
4.基于检测技术的锅炉燃烧优化技术 进行锅炉燃烧优化中，利用检测技术实现燃烧优化主要是指能够利用锅炉炉膛内的火焰检测技术、风煤测量技术、煤分析技术以及锅炉燃烧排放物实时检测技术等，来分析影响锅炉燃烧的相关参数，最终实现燃烧优化。锅炉燃烧运行中，运行人员以及工作人员通过实时监测烟气的含氧量、燃烧之后煤粉的浓度、飞灰的含碳量以及火线图像等相关参数，来调节锅炉的燃烧，最终实现煤炭的高效与经济燃烧。目前，在火电厂锅炉燃烧优化中，这是应用最为广泛的燃烧优化技术。值得需要注意的是，我国电厂安装的相关参数的测量仪的精确性不够高，测量的数值不够准确，这就降低了燃烧优化设备作用的发挥。
5.利用火焰检测技术实现锅炉燃烧优化
传统火电厂发电运行中，主要是通过火焰检测技术对于火电厂锅炉燃烧情况进行监测，以对于锅炉燃烧运行中由于点火不当或者是处于长时间低负荷运行状况下的锅炉炉膛爆炸问题进行避免和控制。应用火焰检测技术实现火电厂锅炉燃烧优化，也是锅炉炉膛安全监测技术的重要组成部分。近年来，随着科学技术的发展，国内外的炉膛火焰检测技术都取得了重大的发展成果，尤其是火焰图像处理技术更是取得了长足的进步。现阶段，锅炉燃烧运行优化中，应用比较广泛的火检技术主要是数字式火检技术以及图像式火检技术，虽然很多电厂主要把火检技术应用在炉膛的安全监视上，但是还存在非常多的问题，不过随着研究的深入以及科学技术的进一步发展，这类技术必将取得更好的成果，在燃烧优化上将会有更好的前景锅炉燃烧优化技术的发展方向以及前景。
四、结束语
锅炉燃烧优化关键技术作为实现锅炉燃烧优化的重要手段，在火电厂锅炉高效燃烧以及火电厂运行发展中，有着非常重要的作用和影响，进行火电厂锅炉燃烧优化关键技术的分析研究，其作用意义十分突出。目前不仅是我国乃至全球对环境的保护，污染治理都成为关注的重点。由于我国近些年的迅猛发展，也使得污染排放量逐年上升趋势，这样不仅导致我国大气污染的性质发生根本性的變化，也产生一系列城市和区域环境问题，对人体健康和生态环境构成巨大的威胁。因此，控制火电燃煤锅炉燃烧技术势在必行，也是建设资源节约型、环境友好型社会的必然要求。我们不仅要提高火电锅炉燃烧优化技术的应用，将先进控制策略运用于燃烧优化系统中，也要将前沿现代技术应用于燃烧优化中，从根本上减少污染排放，为我国经济的可持续发展做出贡献。■
参考文献
[1] 徐创学等.基于SAP的火电厂数字化煤场管理系统的开发及应用[J].热力发电，2011（8）.
[2] 赵敏等.基于广义动态模糊神经网络的电厂锅炉燃烧优化建模[J].热力发电，2010（3）.
关键词：火电锅炉；燃烧特性；优化技术
随着社会的发展，科技的进步，对能源的需要也日趋广泛，由于国际能源的紧缺，尤其是煤炭、原油等，给许多能源消耗大国带来了很大的压力。目前随着我国工业的发展，对火电锅炉的要求也越发凸显其重要，截至2008年底全国火电锅炉装机容量约为7.9亿kW，年耗油量达到1990万t，而污染物排放的问题也日趋突出。据统计我国发电量每增加一千瓦，污染物排放放量就增加九个单位，而大气中氮氧化物90%来自于燃烧产物，这样不仅加剧火电锅炉燃烧能源的消耗，也加大了污染物排放量，成为我国乃至全球关注的重点。在我国十一五的规划中，我国企业贯彻落实科学发展观不仅从火电锅炉燃烧时节约能源、减少排放的入手，在技术上进行优化，成为当前我国企业发展的重点。
一、火电燃煤锅炉
火电燃煤锅炉就是以燃煤为主的锅炉，经过燃煤在锅炉炉膛中燃烧来释放热量，把热媒水或其它有机热载体加热到一定温度的热能动力设备。这样的火电燃煤锅炉通过煤炭热量经转化后，产生大量的蒸汽，并将热量有效的转化，一部分被无工消耗，一部分变成了热量，不仅可以用于工业生产，也可以用于民用生活，可同时这样的火电燃煤锅炉也存在这效率问题，由于在热量转化上不能全部转化，这样效率降低，只有一些大型的火电燃煤锅炉效率较高些，一般在60%～80%之间。目前我国火电燃煤锅炉通常使用的机组为容量5亿千瓦到9亿千瓦之间，到2007年我国首台百万千瓦级超临界锅炉在上海成功投运，也成为当今世界顶级的火电燃煤锅炉发电机组，在煤耗、环保方面的也凸显其先进水平，不仅减少煤燃烧产生的二氧化碳和二氧化硫等，也为我国的环保事业做出了巨大贡献，是我国的经济建设重要力量。
二、火电燃煤锅炉燃烧特性
1.热力型。火电燃煤锅炉燃烧时产生热力，而这种热力也同时有一部分转化成为氮氧化物。热力型主要是指在火电燃煤锅炉燃烧时在高温下氧化而生成的氮氧化物。空气和高温下氮的氧化成为一氧化氮的机理反应的产物，火电锅炉煤粉燃烧过程中产生的热力型氮氧化物只占总排放量的20%-30%。主要因素还是温度、氧气浓度和在高温停留的时间。其中温度是影响热力型氮氧化物的重要因素。因此，降低热力型氮氧化物的有效措施是降低燃烧温度水平，避免产生局部高温，降低氧气浓度，缩短在高温区内的停留时间等。
2.燃料型。燃料型是火电燃煤锅炉燃烧时所用燃料中的有机氮化合物，在燃烧过程中氧化生成的氮氧化物，其主要在燃料燃烧的初始阶段生成。燃料型氮氧化物的生成机理十分复杂，到目前为止我们还尚未完全掌握。主要原理是在一定的燃烧条件下，燃料中的杂环氮化物受热分解，并在脱挥发过程中大量的气相燃料氮随之挥发而释放出来，从而被氧化。燃料型氮氧化物的形成不仅与煤种的特性、煤的结构、燃料中的氮受热分解后在挥发和焦氮中的比例、成分和分布有关，而且与燃烧状况主要包括氧的浓度、燃烧温度及空气的混合状况相关，氧的浓度越高，燃烧温度越高，生成量越大。此外还与烟气在高温区滞留时间有关，滞留时间越长，生成量就越大。
3.快速型。快速型是由于火电燃煤锅炉燃烧时燃料中碳氢化合物分解生成的原子团，与空气进行反应生成氮氧化物，此类氮氧化物主要在富燃料火焰中生成量比较多，也比较快。
三、火电厂锅炉燃烧优化主要技术
在我国随着国民经济的快速增长，许多产业的优化调整，我国的工业化的程度的加快，人们对电力、热力的需求也越来越大，可同时这些行业也成为我国的重大污染源，不仅会破坏臭氧层，也会形成光化学烟雾和酸雨等严重危害，已越来越受到社会的关注，制约了我国经济的可持续发展。目前节能环保、绿色工业已经成为我国经济可持续发展的主要目标。如何保证在满足负荷不变动的情况下提升火电锅炉的燃烧效率、减少污染物的排放成为当前的一个重要的问题。火电燃煤锅炉燃烧优化技术就是在保证锅炉高效运行、减少排放的有效手段。
1.通过试验调整优化锅炉燃烧的技术
在火电厂锅炉燃烧运行中，科学的锅炉燃烧优化的调整试验，可以找到最合理的风煤比例，在实验中确定锅炉燃烧设备应该设置的运行最佳參数，同时制定合理科学的计算机控制曲线，这样就可以采用这个控制曲线来指导锅炉燃烧的运行与操作。在实验的过程中，专业人员要保证大量正交以及单因素等的实验，这种调整实验消耗大量的时间与精力，所以这种实验一般就是应用在新机组的试运行以及旧机组的燃烧设备以及所用燃料的种类和机组的操作方式的改变时。
2.基于燃烧理论的锅炉燃烧建模优化技术
进行火电厂锅炉燃烧优化中，在燃烧理论的基础上的建模技术的运用，主要是深入理解燃烧理论，并根据这个理论建立模型探讨求解的方法，数值模拟锅炉的燃烧情况，以实现锅炉燃烧优化，近两年我国这种研究技术取得了非常可喜的成果。但是这种方法的计算比较复杂，所需要的时间也比较长，在一些燃烧机理不够明确的情况下无法建立完善比较正确地锅炉模型。在燃烧过程中，进行在线建模和燃烧优化还存在很大的问题，所以说这种方法主要应用在离线分析以及高仿真研究上。
3.基于燃烧设备设计改造的燃烧优化技术
通过对于燃烧设备的设计与改造，实现火电厂锅炉燃烧优化的技术，主要是通关过在燃烧理论研究的基础上，进行电站锅炉燃烧器等的优化设计和改造，以实现锅炉燃烧优化的一种技术方式。在火电厂锅炉燃烧运行中，燃烧设备也是影响燃烧效率的重要原因，提高燃烧设备的水平能够保证燃烧效率的提高，这种技术取得了良好的成果，已经进入了比较稳定的阶段。但是，需要注意的是燃烧器的设计以及改造等，还会受到煤种以及燃烧制粉系统的影响。
4.基于检测技术的锅炉燃烧优化技术 进行锅炉燃烧优化中，利用检测技术实现燃烧优化主要是指能够利用锅炉炉膛内的火焰检测技术、风煤测量技术、煤分析技术以及锅炉燃烧排放物实时检测技术等，来分析影响锅炉燃烧的相关参数，最终实现燃烧优化。锅炉燃烧运行中，运行人员以及工作人员通过实时监测烟气的含氧量、燃烧之后煤粉的浓度、飞灰的含碳量以及火线图像等相关参数，来调节锅炉的燃烧，最终实现煤炭的高效与经济燃烧。目前，在火电厂锅炉燃烧优化中，这是应用最为广泛的燃烧优化技术。值得需要注意的是，我国电厂安装的相关参数的测量仪的精确性不够高，测量的数值不够准确，这就降低了燃烧优化设备作用的发挥。
5.利用火焰检测技术实现锅炉燃烧优化
传统火电厂发电运行中，主要是通过火焰检测技术对于火电厂锅炉燃烧情况进行监测，以对于锅炉燃烧运行中由于点火不当或者是处于长时间低负荷运行状况下的锅炉炉膛爆炸问题进行避免和控制。应用火焰检测技术实现火电厂锅炉燃烧优化，也是锅炉炉膛安全监测技术的重要组成部分。近年来，随着科学技术的发展，国内外的炉膛火焰检测技术都取得了重大的发展成果，尤其是火焰图像处理技术更是取得了长足的进步。现阶段，锅炉燃烧运行优化中，应用比较广泛的火检技术主要是数字式火检技术以及图像式火检技术，虽然很多电厂主要把火检技术应用在炉膛的安全监视上，但是还存在非常多的问题，不过随着研究的深入以及科学技术的进一步发展，这类技术必将取得更好的成果，在燃烧优化上将会有更好的前景锅炉燃烧优化技术的发展方向以及前景。
四、结束语
锅炉燃烧优化关键技术作为实现锅炉燃烧优化的重要手段，在火电厂锅炉高效燃烧以及火电厂运行发展中，有着非常重要的作用和影响，进行火电厂锅炉燃烧优化关键技术的分析研究，其作用意义十分突出。目前不仅是我国乃至全球对环境的保护，污染治理都成为关注的重点。由于我国近些年的迅猛发展，也使得污染排放量逐年上升趋势，这样不仅导致我国大气污染的性质发生根本性的變化，也产生一系列城市和区域环境问题，对人体健康和生态环境构成巨大的威胁。因此，控制火电燃煤锅炉燃烧技术势在必行，也是建设资源节约型、环境友好型社会的必然要求。我们不仅要提高火电锅炉燃烧优化技术的应用，将先进控制策略运用于燃烧优化系统中，也要将前沿现代技术应用于燃烧优化中，从根本上减少污染排放，为我国经济的可持续发展做出贡献。■
参考文献
[1] 徐创学等.基于SAP的火电厂数字化煤场管理系统的开发及应用[J].热力发电，2011（8）.
[2] 赵敏等.基于广义动态模糊神经网络的电厂锅炉燃烧优化建模[J].热力发电，2010（3）.