随着国家环保政策对污染气体排放的限制更加严格,水电、风电、核电以及太阳能发电等新型、清洁、绿色能源的上网,以及新能源技术的开发推广和应用步伐加快,使电网系统的供电来源多样化程度加深,传统的火电将承担更重的调峰任务,短时的峰值和长时间的低负荷已经成为火电机组运行的常态。偏离最佳工作点的状态导致机组设备状况和经济效益大打折扣。分析和研究我国当前发电主力的330 MW机组的燃煤锅炉,对其进行建模和燃烧优化研究,可显著提高机组整体热效率,平衡火电机组的经济性和安全性,提高火电竞争力具有重要意义。本论文在熟悉当前燃煤机组的燃烧优化研究和应用的基础上,以一台330MW燃煤机组为对象,先研究其亚临界汽包型锅炉在低负荷工况下的蒸发系统、过热系统以及燃烧系统的动态特性及数学建模问题。然后,利用对低负荷工况下锅炉的空预器入口烟温、NO_X等影响效能的参数进行建模并导出相应调节指令使锅炉燃烧得到优化。在建模过程中,锅炉蒸发系统模型是利用机理分析方法得到的汽包压力动态方程,利用饱和水和蒸汽的特性结合数学拟合方法得到其相关参数的函数式,并将热惯性CDt的表达式经过锅炉的设计参数修正。过热系统是利用减温水扰动试验和系统辨识方法得到模型的。最后,利用MATLAB/SIMULINK工具建立其仿真模型,通过与实测数据对比,发现模型输出与机组实际运行数据吻合度较高。针对锅炉燃烧系统,通过对其各组成部分分别进行动态特性研究并建立模型,对给粉机的煤粉量、烟气含氧量、炉膛负压的动态特性进行分析,对影响锅炉安全、经济、环保燃烧的因素和燃烧调节手段进行分析,并对三种不同的负荷、四种不同的二次风配风方式下,锅炉热效率进行了定量计算。针对机组低负荷段燃烧存在的共性问题:排烟温度高,飞灰含碳高、NOx长时间超标排放。对所存在的问题针进行影响因素分析,并对NOx排放、空预器入口烟温的特性进行摸索,采用遗传算法改进的人工神经网络建立实际工况下的运行参数与NOx排放、空预器入口烟温之间关系的模型,并将实际值和模型计算值进行比较,从而证实模型的合理性,找出最优的操作参数,通过对可调参数(各二次风挡板和燃烬风挡板开度、一次风压、二次风量)的优化配置可达到降低NOx排放浓度,降低空预器入口烟温的目的,从而提高锅炉效率。文章最后对本课题的研究进行总结归纳,对进一步优化的空间进行了展望,为未来研究和投入实际生产应用指明了方向。