摘要 本文根據(jù)鍋爐燃燒理論，分析了影響鍋爐運(yùn)行熱效率的主要因素及熱效率與空氣過剩系數(shù)的關(guān)系，提出一種簡化的外推內(nèi)插自尋優(yōu)法，找出最佳值的空氣過剩系數(shù)，達(dá)到控制燃燒的最佳送風(fēng)量，使鍋爐運(yùn)行熱效率較高的目的.并經(jīng)實(shí)例證實(shí)了該方法可行的，節(jié)能效果是顯著的.

　　1 前言

　　根據(jù)燃燒理論，煤在爐膛內(nèi)燃燒除保證爐膛內(nèi)負(fù)壓穩(wěn)定，爐膛溫度穩(wěn)定和燃料特性外， 還應(yīng)保證最佳的風(fēng)煤比，即使空氣過剩系數(shù)α保持最佳值.鍋爐熱效率η是衡量煤在爐內(nèi)燃燒好壞的最重要的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，對于定型尺寸運(yùn)行的鍋爐，影響熱效率的主要因素是化學(xué)不完全燃燒損失和排煙損失，對小型工業(yè)鍋爐，α值一般在1.3—1.6之間。

　　鍋爐燃燒微機(jī)控制的目的，就是要控制煤在爐內(nèi)燃燒時始終保持最佳的α值，即保證最佳的熱效率

　　ηmax。.以往的微機(jī)控制方法，是在爐膛出口處安裝氧化鋯傳感器，測量煙氣中的含氧量，以實(shí)現(xiàn)控制空氣過剩系數(shù).由燃燒理論的煙氣分析與計算可知，燃料完全燃燒后，煙氣中還有過剩的氧氣量O2(%)，且空氣過剩系數(shù)與煙氣中的氧量有如下關(guān)系：

　　

　　由(1)式表明用控制氧量的方法控制燃燒，雖然簡單易實(shí)現(xiàn)，但是，傳感器氧化鋯價格昂貴，而且容易燒壞，經(jīng)常運(yùn)行兩三個月就燒壞，如果不及時更換，鍋爐燃燒微機(jī)控制就失去了意義.

　　2 自尋優(yōu)鍋爐燃燒控制方法及其特點(diǎn)

　　這種方法的特點(diǎn)是：

　�、挪徊捎醚趸�鋯傳感器測量氧氣量，而是通過測量鍋爐產(chǎn)汽量D和加煤量B，進(jìn)行鍋爐熱效率計算，以實(shí)現(xiàn)熱效率尋優(yōu);

　　(2)不需要被控對象數(shù)學(xué)模型表達(dá)式，只需被控對象具有極值的非線性特性即可;

　　(3)不需要事先確定控制系統(tǒng)的給定值，系統(tǒng)能自動搜索最佳工作點(diǎn)，以保證被控對象性能指標(biāo)接近或達(dá)到最優(yōu);

　　(4)當(dāng)系統(tǒng)參數(shù)或周圍環(huán)境改變時，能在新的情況下，找出新的最優(yōu)值，即系統(tǒng)對參數(shù)變化有自適應(yīng)能力.

　　由圖1熱效率與空氣過剩系數(shù)的關(guān)系曲線，可知被控對象是具有極值的非線性特性，設(shè)法維持鍋爐送風(fēng)量為最佳值，使鍋爐運(yùn)行在接近熱效率最佳狀態(tài).從而實(shí)現(xiàn)鍋爐燃燒節(jié)煤的效果.

　　對于工業(yè)鍋爐可采用正平衡方法計算熱效率η，計算公式如下：

　　

　　

　　

　　

　�、谌鬴(α1)>f(α2)，則求α3=α1-h0 . α4=α3--2h0… , αk=αk-1-2k-3 h0等點(diǎn)處的f(αk)，直至函數(shù)值減小為止，如圖2(b)所示.

　　由圖2可知，最佳點(diǎn)必落在αk-1 ～αk之間.

　　(2)簡化的內(nèi)插法求近似極值點(diǎn)

　　在αk和αk-1區(qū)間取中點(diǎn)αk-2并將αk-1 αk，αk-2α2，αkα3內(nèi)存單元，得三個函數(shù)值f(α1), f(α2), f(α3),作二次插值公式，即令:

　　

　　

　　式中h=α3-α2=α2-α1,即α1，α2，α3三點(diǎn)等距離。(11)式就是內(nèi)插法計算近似最佳空氣過剩系數(shù)的公式，不能指望一次近似就能得到函數(shù)的最優(yōu)值，必須在αmax附近重復(fù)以上的步驟，直至滿足給定的精度要求為止，在實(shí)際應(yīng)用中，只要外推的步長取得適當(dāng)，收斂速度很快，一般進(jìn)行兩次迭代過程，就可滿足工程應(yīng)用要求.

　　3 結(jié)語

　　上述方法在l0t/h鏈條鍋爐中應(yīng)用獲得較好的經(jīng)濟(jì)效果，燃燒后的爐渣呈白顏色，這表明爐內(nèi)燃燒基本上在最佳狀態(tài)下進(jìn)行.投入微機(jī)控制系統(tǒng)后，鍋爐實(shí)現(xiàn)微機(jī)控制，不但節(jié)能，而且改善了環(huán)保條件和工人的勞動條件，提高了鍋爐的自動化水平.

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　　楊開韜

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