锅炉性能优化的原理

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　　上世纪70年代，美国已经开始尝试解决多重约束条件下的过程优化问题。限于当时的计算机水平和数学工具的匮乏，没有取得有效的结果。近十年来，计算机技术的高速发展，提供了良好的技术基础。燃煤电厂锅炉性能优化就是解决多重约束条件下的热力过程优化问题。优化系统的目标是建立一个分析平台，在平台上对锅炉系统的多目标进行分析，找出锅炉性能提升的优化潜力和薄弱环节，针对提升性能潜力、补偿薄弱环节的具体方法和策略。

　　很多电厂多年来尝试通过各种方法提高锅炉效率，但一直没有取得突破。到目前为止，采用传统的热力试验和耗差分析的方法，最好的优化结果仅能达到锅炉的设计水平。锅炉性能优化系统以集中解决降低供电煤耗和NOx排放等综合性指标为锅炉性能优化目标，目前可以达到减少NOx排放、改善锅炉效率（反映到供电煤耗为2g/kwh以上），优化结果明显。

　　锅炉原始设计数据包含煤种、出力、排放和效率，各部件性能随着时间恶化。理想的目标是当运行状态改变，锅炉的参数随之进行相应的调整，使其保持较高燃烧效率。牵涉到锅炉运行需要调整的技术参数多达数十个，其中包括：

　　（1）燃烧器内的风粉比平衡；

　　（2）良好的燃烧（过氧量、一氧化碳、飞灰含碳量和NOx的最佳组合）；

　　（3）均匀的烟气分布；

　　（4）准确的吹灰控制；

　　（5）稳定的系统负荷运行；

　　（6）预期的磨煤机的输出和煤粉的细度；

　　（7）在设计范围内的炉膛出口烟气温度和排烟温度；

　　（8）适当的设备和仪表校正；

　　（9）关键参数在设计值内运行（系统内各部分运行参数的协调）。

　　技术人员可以依靠安装、设置大量的在线监测仪表，实现以上各项参数的有效控制，但所需费用极为庞大。如果能够采用信息技术和相关分析的方法，完全可以通过现有的仪表实现锅炉各输入量和目标参数的控制。

　　锅炉系统设计中为了保证安全，所属设备和参数都有较大的设计余量和安全系数（称系统冗余）。有些方面设计得相当保守，使得设备能够容忍一些运行上的偏差，保护锅炉安全运行。实际运行中所有最恶劣的运行工况不可能同时发生，在某些区域系统有相当可观的调整余量，可以在确保安全的情况下减少这些余量，达到比原设计更好的性能。在某些情况下，为达到更为理想的优化目标，对某些参数进行调整，甚至使其偏离设计值，就需要对调整方案进行正确地评估和谨慎操作。

　　锅炉性能优化系统就是分析这些优化潜力的分析平台，在量化这些技术指标潜在的保守内容的同时，提供改善系统性能的方法。

　　达到多目标优化的技术思路，除了减少系统“冗余”，还可以通过交换限制条件来达到多目标改善。从锅炉燃烧方面深刻了解这些目标与限制条件的物理意义，化简约束关系实际上就是大幅度简化燃烧优化的数学结构。以目前的计算机发展水平，要想在不简化锅炉模型和计算工作量而进行优化是不可能的，如何简化锅炉模型就是制约性能优化成功与否的关键内容。通过相关性分析和相关度计算，可以有效简化优化运行数学模型的结构和减少计算量，使优化方法能够易于被现场技术人员接受。