摘要：随着能源管理环境保护等各个方面的需求，火电机组的能效控制是一项十分重要的任务，尤其是在工业生产中，燃煤锅炉是一种重要的能源装置，其工作效率的高低直接影响到整个发电系统的经济效益与环境效益，因而对其进行合理的蒸汽温度控制具有十分重要的意义。燃煤锅炉是实现煤电转换的关键设备，其蒸汽温度的准确调控直接影响煤的燃烧性能，通过对其进行有效调控，保证煤的充分燃烧，实现能量的高效利用，但是现有的燃煤锅炉控制方法存在着稳定性差、分区控温精度低等问题，造成了煤炭资源的高效利用。

关键词：电厂；锅炉；蒸汽温度模糊控制

一、研究背景

热电厂燃煤锅炉的炉内燃烧蒸汽温度控制是一个复杂且关键的问题，传统控制方法往往难以应对炉内蒸汽温度的波动和非线性特性。为此，近年来研究者们提出了多种模糊控制技术来优化锅炉的燃烧蒸汽温度控制，针对传统蒸汽温度控制技术的不足，提出了一种基于模糊控制的炉内燃烧蒸汽温度控制方法，该方法利用屏式过热器与烟气传热的规律，反推炉膛出口烟温热力，从而确定锅炉炉内燃烧状态。通过模糊器对炉内区域、单位升温效率和降温效率进行模糊化处理，调整燃烧器控温装置，并将调整后的状态参数和计算得到的炉膛出口烟温热力数据反馈至模糊器，实现循环控制。进一步指出，由于燃煤锅炉燃烧过程复杂，难以用准确的数学模型描述，常规控制方法的效果并不理想。因此，研究者设计了一种带有自调整因子的模糊控制器，并通过仿真验证了其良好的控制性能。同时针对电厂锅炉的燃烧优化控制问题，研究者提出了基于模糊自整定 PID 控制器参数的蒸汽温度场平衡控制策略，通过激光测量系统获取蒸汽温度场二维图像，计算蒸汽温度场中心坐标，并依托分散控制系统调整锅炉四角的辅助风风量大小，从而实现蒸汽温度场的平衡控制。从这些研究可以看出，模糊控制技术在热电厂锅炉蒸汽温度控制中具有显著的优势，它能够有效应对锅炉燃烧过程中的非线性和时变性问题，提高蒸汽温度控制的精度和稳定性。

二、热电厂燃煤锅炉蒸汽温度模糊控制技术

1、燃煤锅炉炉膛出口烟温热力计算。在热电厂燃煤锅炉运行工作中，炉膛内部的煤炭燃烧蒸汽温度的控制非常关键。首先，需要控制燃烧区域的实际蒸汽温度不能低于预先设置蒸汽温度的阈值上限，防止出现大量煤炭燃烧不充分，出现资源浪费情况。其次，需要保证炉膛内部燃烧区域的蒸汽温度不能超过设置蒸汽温度值的上限，防止出现过度燃烧问题，避免热能输出过于集中造成煤炭燃烧的能量转化无法达到完整性效果。最后，还需要控制煤炭燃烧区域的稳定性不超过实际设置蒸汽温度值的上限，有效保证油能的高效化利用。结合燃煤锅炉的炉膛出口蒸汽温度，入的参数进行计算和分析，有效判断炉膛内部不同区域的蒸汽温度高低状态，其中在分析工作中，以平式过热器和烟气传热的发展规律作为研究基础，反推炉膛出口烟温热力出口的烟温热力计算方法如下所示：

Q=T[1-M（AfTλ/Kq）]-b

其中，Q 代表了燃煤锅炉炉膛出口所排放烟气的蒸汽温度参数，它反映了燃烧效率和污染物排放水平；T 则是锅炉的理论燃烧蒸汽温度，即理想状态下燃料完全燃烧时的蒸汽温度，该参数对于预测实际燃烧情况具有重要意义，因为它能够帮助工程师调整锅炉内的燃料供给，以达到最佳的热效率。此外，M、A、λ、f、K、q 和 b 这些参数共同构成了描述燃煤锅炉炉膛火焰特性、炉膛结构以及热传递效率等多个方面的综合指标。例如，M 系数衡量了火焰中心的位置，而 A 值则反映了炉膛的热辐射能力，同时λ系数揭示了燃煤的热力学性能，f参数考虑了炉墙的几何形状和总面积，K 表明了煤炭燃料的总消耗量，q 则量化了每单位燃料输入炉内所产生的热量，而 b 则涉及热量散失的问题，这对于评估锅炉的整体散热性能至关重要。通过这些参数的综合考量，可以构建出一套完整的热力模型，用以预测和控制燃煤锅炉的燃烧蒸汽温度，这样的模型不仅有助于优化锅炉燃烧过程，还能提供科学依据，指导锅炉操作人员进行更精确的控制和维护。

2、模糊控制技术在电厂锅炉蒸汽温度控制中的应用。模糊控制技术在热电厂锅炉蒸汽温度控制中的具体应用案例包括以下几个方面：1）复合模糊控制策略的应用。在工业过程控制中，复合模糊控制策略被用于提高控制精度和稳定性。例如，在热处理炉蒸汽温度控制的案例中，采用了基于两个模糊控制器的复合控制策略，一个用于蒸汽温度的粗调，另一个用于蒸汽温度的微调。这种复合模糊控制系统在实际应用中显著提高了蒸汽温度控制的精度和稳定性，减少了炉温波动和生产问题。

3、模糊控制技术与传统控制技术在电厂锅炉蒸汽温度控制中的性能差异可以从多个方面进行评价：（1）控制精度与稳定性。采用模糊控制方法，能有效地改善控制的准确性，改善系统的稳定性。以电加热炉为例，采用“语言型”决策，模仿人的思考模式，实现对系统的控制，克服了传统手动或手动操作的缺点。另外，在鸿源公司的ACS-GL 锅炉中，应用了模糊控制，使风煤的智能配比达到了智能化，大大减少了煤的能源消耗，改善了燃烧的经济性。（2）抗干扰能力。模糊控制是一种有效的抗干扰方法。以燃煤锅炉为例，采用模糊控制器对其进行控制，可以克服各种扰动，达到较好的控制效果。实验结果显示，在外部环境改变的情况下，模糊控制具有快速调整控制策略的能力，保证了系统的稳定性。（3）自适应性与调节速度。该方法的优点是参数自适应，调整迅速。以燃煤锅炉为例，将模糊 PID 复合控制器与 PID 控制相结合，不仅保留 PID 控制误差小、稳定性好的优势，而且还具备了模糊控制的自适应性、调整速度快的特点。该组合方案在实践中取得了良好的效果，可有效地满足复杂工作条件下的温控要求。如图。

（4）实际应用效果。实践表明，模糊控制具有很好的应用前景。以某锅炉为研究对象，利用预测控制、自适应控制、模糊控制等先进控制方法，对其进行精确控制与优化操作，大幅提升了其节能效益。另外，通过对燃煤锅炉柔性调峰的研究，证明了该方法对提高系统的自调节能力、抗干扰能力、自动控制能力等都有明显的优势，可以保证燃煤电厂锅炉的燃烧蒸汽温度得到有效控制，资源的利用更加充分。

综上所述，基于模糊控制器的设计是实现上述所有技术的关键，文章提出了一种基于模糊控制理论的模糊控制器的设计方法。在此基础上通过对模糊控制器的合理设计，使控制器能准确反映真实工作状态，并对其进行有效控制，通过对模糊控制技术的合理应用，有效考虑到燃煤锅炉炉膛的出口烟温高低，防止在统一控制环境下的蒸汽温度一体化问题影响，保证蒸汽温度控制效果，使得燃煤锅炉的燃烧蒸汽温度始终保持在合理的范围之内，提高发电工作效率。

参考文献：

[1] 贾勋慧. 锅炉蒸汽蒸汽温度控制系统性能优化研究[J].电厂信息 ,2023(07):34-37.

[2] 李志洲 , 陈国清 .锅炉蒸汽蒸汽温度控制系统性能优化应用分析[J].电工技术 ,2023(04):18-20.