燃煤機(jī)組鍋爐運行調(diào)整和優(yōu)化研究

門 豪

（國電寶雞第二發(fā)電有限責(zé)任公司，陜西 寶雞 721000）

燃煤機(jī)組鍋爐運行調(diào)整和優(yōu)化研究

門 豪

（國電寶雞第二發(fā)電有限責(zé)任公司，陜西 寶雞 721000）

目前國內(nèi)的電力需求仍然靠燃煤發(fā)電。燃煤電廠的經(jīng)濟(jì)高效運行是我國實現(xiàn)能源節(jié)約和節(jié)能減排的重要途徑。燃煤電廠的鍋爐運行調(diào)整，是通過改變?nèi)紵康葏?shù)，減少燃燒過程的熱損失，以提高能源利用率。首先探討了鍋爐運行調(diào)整的意義和一般內(nèi)容，然后分析了影響鍋爐運行效率的主要因素。然后提出了鍋爐運行調(diào)整和優(yōu)化的一般方法和策略：通過運行調(diào)整減少鍋爐內(nèi)的燃燒損失、減少減溫水量以及排污量等均是提高鍋爐運行性能的可行方案。本文的研究和分析結(jié)果可以為實際運行中鍋爐的運行調(diào)整提供一定的參考，為鍋爐運行的優(yōu)化提供一些可行的方案。

鍋爐運行；調(diào)整；優(yōu)化

0 前言

在國內(nèi)，電廠仍然是能源消耗大戶，為實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展和能量能源的充分利用，實現(xiàn)節(jié)能減排，一方面要改進(jìn)燃燒技術(shù)和設(shè)備提高能源利用效率，另一方面要改進(jìn)現(xiàn)階段鍋爐各個設(shè)備的運行水平，優(yōu)化電廠設(shè)備的運行調(diào)整，減少電廠的額外損失。

鍋爐運行調(diào)整就是通過調(diào)節(jié)燃料量、給水量、減溫水量、送風(fēng)量和引風(fēng)量來保持汽溫、汽壓、汽包水位、過量空氣系數(shù)、爐膛負(fù)壓等穩(wěn)定在額定值或允許值范圍內(nèi)。這些調(diào)節(jié)往往不是簡單的通過調(diào)節(jié)一兩個參數(shù)可以實現(xiàn)的，需要將多個參數(shù)協(xié)調(diào)設(shè)置來實現(xiàn)，怎樣才能實現(xiàn)鍋爐運行調(diào)整過程的優(yōu)化是本文探討的重點[1,2]。

1 鍋爐運行調(diào)整的意義和內(nèi)容

通過控制鍋爐的運行并合理調(diào)整其在運行工況，優(yōu)化其在運行過程中的參數(shù)，可以提高鍋爐效率，從而提高機(jī)組整體的運行性能和能源利用率。這樣一方面減少了燃料的費用，降低了發(fā)電成本；另一方面，使燃煤量降低，并因此降低了煙氣的排放量，響應(yīng)國家對節(jié)能減排的號召。所以鍋爐的運行調(diào)整和優(yōu)化在燃煤電廠的實際運行中是十分有意義的，本文就是基于這點展開對鍋爐運行調(diào)整和優(yōu)化的討論的。

燃煤機(jī)組在運行過程中，各個設(shè)備運行工況復(fù)雜，欲提高機(jī)組整體的效能就要發(fā)現(xiàn)影響機(jī)組運行的主要因素，通過改變機(jī)組運行中的特定參數(shù)來優(yōu)化機(jī)組整體的運行性能。單就鍋爐而言，影響其運行性能的因素就很多，例如鍋爐的排渣損失、機(jī)械不完全燃燒損失以及液體不完全燃燒熱損失，所以為了達(dá)到提高燃煤機(jī)組的運行性能可以通過調(diào)整運行方式盡量減少各種損失，提高燃料的利用率，并且通過檢修消除影響經(jīng)濟(jì)性的缺陷和問題。特別是排煙熱損失和機(jī)械不完全燃燒熱損失，其在鍋爐熱損失中所占的比例較大，減小排煙溫度和固體燃料的利用可以明顯改變鍋爐的運行性能。當(dāng)然，減少各種損失只是鍋爐調(diào)優(yōu)運行的一個方面，對于普通燃煤機(jī)組來說提高蒸汽初參數(shù)可以提高其在整個機(jī)組中做功的效率，減少減溫水量和排污量可以減少因蒸汽引起的能量損失提高能源的利用率。

2 鍋爐效率影響因素分析

由上文可知排煙熱損失是影響鍋爐運行效率的最主要因素，而影響鍋爐排煙熱損失的主要因素是排煙溫度和排煙量。排煙溫度每上升10度，排煙熱損失會增加0.6%-1%。而鍋爐的排煙量主要受進(jìn)入鍋爐的空氣的過?？諝庀禂?shù)和所燃燃煤的的成分影響[4]。影響排煙溫度的主要因素有：（1）爐膛的漏風(fēng)、制粉系統(tǒng)漏風(fēng)以及煙道漏風(fēng)，漏風(fēng)會明顯增加鍋爐的排煙熱損失，從而使鍋爐效率降低，影響鍋爐的安全經(jīng)濟(jì)運行。（2）爐膛內(nèi)受熱面結(jié)渣積灰，根據(jù)傳熱學(xué)相關(guān)知識爐膛受熱面積灰會使?fàn)t膛內(nèi)各個化熱設(shè)備煙氣側(cè)的熱阻增大，降低換熱系數(shù)，使實際換熱量降低，由于煙氣向受熱面釋放的能量減少，鍋爐排煙溫度必然會提升，從而增大了鍋爐的排煙熱損失，而結(jié)渣不均勻還容易造成鍋爐各個受熱面的受熱不均勻，使鍋爐管道熱應(yīng)力增加，容易引起超溫爆管等事故。在實際鍋爐的運行過程中，首先對鍋爐的設(shè)計要有防結(jié)渣和積灰方面的結(jié)構(gòu)設(shè)計，其次對于鍋爐要適時的進(jìn)行吹灰和清洗工作，保證鍋爐運行中受熱面的清潔。

另外，鍋爐的噴水減溫和排污都會使鍋爐蒸汽參數(shù)的降低，從而影響鍋爐效率。鍋爐排污是為了保證鍋爐中工質(zhì)的成分的潔凈，防止換熱過程中的結(jié)渣和堵塞，所以定期排污是鍋爐安全運行的必要條件。但是鍋爐排污頻率不能太高也不能太低，太高會增大熱損失降低鍋爐運行效率，過低則會使水質(zhì)變差，容易引起結(jié)渣，所以要合理選擇排污周期，以期實現(xiàn)鍋爐的最優(yōu)運行。噴水減溫也是鍋爐運行中不可缺少的部分，噴水減溫降低主蒸汽和過熱蒸汽的溫度，使其保證在一定的范圍內(nèi)。若不進(jìn)行噴水減溫，易造成蒸汽溫度過高進(jìn)而使管道超溫甚至引起爆管，但噴水減溫帶走了高溫蒸汽中的熱量，是蒸汽參數(shù)降低，又會引起鍋爐蒸汽質(zhì)量的降低和熱損失的增加，所以噴水減溫量也是鍋爐運行中需要著重優(yōu)化的一個參數(shù)，合理選取減溫水抽取位置，盡量控制燃燒量減少鍋爐噴水減溫的減溫水量。

3 鍋爐運行調(diào)整方法和策略

由于鍋爐運行環(huán)境復(fù)雜，鍋爐運行的調(diào)整往往不是通過改變單一參數(shù)可以實現(xiàn)的，需要通過綜合處理鍋爐運行中不同的變量才可以實現(xiàn)對鍋爐運行中工況變動的調(diào)整和優(yōu)化，但是當(dāng)鍋爐運行出現(xiàn)問題時往往有一定處理問題的方法和策略，以下主要從幾個方面來簡述鍋爐燃燒過程的調(diào)整和優(yōu)化方法策略。其基本方法和策略如下：（1）燃煤品質(zhì)惡化下的摻燒工作，鍋爐效率與燃煤種類和煤質(zhì)成分有著密切的關(guān)系，當(dāng)燃料中的揮發(fā)分含量較高時，煤粉著火容易，燃燒過程穩(wěn)定，未完全燃燒熱損失也較小，但引起結(jié)焦的機(jī)率增加。燃料中灰分含量較高時，燃燒穩(wěn)定性差，而且由于灰分的隔絕作用，煤的燃燼性較差。水分對燃燒的影響主要是使燃燒著火困難，并降低燃燒區(qū)的溫度，使煤粉燃燼變得困難。所以在燃煤的品質(zhì)不能保證的情況下，要合理摻雜各種煤質(zhì)。（2）降低空氣預(yù)熱器漏風(fēng)，空氣預(yù)熱器是電廠鍋爐中重要的組成部件，他可以回收煙氣余熱來加熱進(jìn)入爐膛的空氣，而由于煙氣與空氣的換熱屬于氣氣換熱過程，常采用回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器雖然具有很好的換熱效果，但其不可避免的會造成漏氣，從而增加鍋爐的熱損失。通過改進(jìn)空氣預(yù)熱器降低換熱過程中的漏氣量，可以降低換熱過程的熱損失，提高鍋爐的運行效率。（3）對鍋爐中不完全燃燒熱損失的控制，不完全燃燒熱損失又可以分為機(jī)械不完全燃燒熱損失和化學(xué)不完全燃燒熱損失兩部分，影響不完全燃燒熱損失的因素有煤質(zhì)組成成分、煤粉研磨的細(xì)度、進(jìn)風(fēng)量的大小、過量空氣系數(shù)等，鍋爐不完全燃燒熱損失的降低要從改進(jìn)燃煤質(zhì)量，調(diào)整磨煤機(jī)和進(jìn)風(fēng)量入手，從而降低熱損失，提高鍋爐的運行效率。（4）加強(qiáng)燃燒過程運行調(diào)整，通過不同的配風(fēng)方式控制煤粉在爐內(nèi)的著火燃燒時間，以適應(yīng)不同負(fù)荷下的經(jīng)濟(jì)運行，主要思路是：低負(fù)荷達(dá)到火焰集中，提高燃燒區(qū)域溫度；高負(fù)荷分散燃燒區(qū)域熱負(fù)荷，延長煤粉在爐膛中燃燒停留時間，使碳粒盡可能完全燃燒[3]。

4 總結(jié)

鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)作為火力發(fā)電廠三大主機(jī)，其運行調(diào)節(jié)關(guān)系著電力供應(yīng)及整個系統(tǒng)的安全性和經(jīng)濟(jì)性。尤其是鍋爐，作為能源的入口和能量轉(zhuǎn)換的源頭，更是對整個系統(tǒng)有著重要的影響，燃煤電廠的經(jīng)濟(jì)高效運行是我國實現(xiàn)能源節(jié)約和節(jié)能減排的重要途徑。燃煤電廠的鍋爐運行調(diào)整，通過改變運行參數(shù)，優(yōu)化鍋爐的運行狀態(tài)，提高鍋爐對能源的利用率，減少能量的浪費。本文首先探討了鍋爐運行調(diào)整的意義和一般內(nèi)容，然后分析了影響鍋爐運行效率的主要因素，通過運行調(diào)整減少鍋爐內(nèi)的燃燒損失、減少減溫水量以及排污量等均是提高鍋爐運行性能的可行方案。

［1］楊新榮.鍋爐運行的優(yōu)化調(diào)整[J].電力設(shè)備,2007,8(4):73-76.

［2］周思遠(yuǎn).鍋爐運行燃燒優(yōu)化模型研究及其驗證[D].華北電力大學(xué),2012.

［3］于永安.火力發(fā)電廠鍋爐運行調(diào)整分析[J].能源與節(jié)能,2013(12):26-27.

劉展］