淺談火電廠鍋爐通風(fēng)設(shè)備與燃燒方式的優(yōu)化選型

于學(xué)濤 張 忱

國(guó)電電力發(fā)展股份有限公司朝陽(yáng)發(fā)電廠

淺談火電廠鍋爐通風(fēng)設(shè)備與燃燒方式的優(yōu)化選型

于學(xué)濤 張 忱

國(guó)電電力發(fā)展股份有限公司朝陽(yáng)發(fā)電廠

目前，在我國(guó)大型燃煤火電機(jī)組中，普遍存在鍋爐煤耗高、效率低、環(huán)境污染等問題?；痣姀S通風(fēng)設(shè)備選型和燃燒技術(shù)的優(yōu)化是實(shí)現(xiàn)鍋爐高效燃燒和低染污染物排放的有效的方法。文中對(duì)火電廠鍋爐通風(fēng)設(shè)備與燃燒方式存在的問題以及選型應(yīng)用進(jìn)行了分析和探討。

火電廠；鍋爐；燃燒；優(yōu)化

1 導(dǎo)言

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2016年一季度，中國(guó)火電總裝機(jī)容量已突破10億千瓦，但火電的利用率卻為10年來(lái)最低。上半年，全國(guó)火電發(fā)電量的比重跌破60%。雖然風(fēng)電、水電等其他形式新能源發(fā)電企業(yè)的投產(chǎn)，使我國(guó)火電裝機(jī)比例降低。但無(wú)可否認(rèn)，火電企業(yè)高耗能、高污染的現(xiàn)狀，是其增速降緩的主要原因。因此，提高火電廠鍋爐的燃燒效率，降低污染物排放，是火電行業(yè)發(fā)展的方向。

2 火電廠鍋爐的構(gòu)成

火電機(jī)組的鍋爐由鍋爐本體和輔機(jī)設(shè)備兩部分組成。鍋爐本體是鍋爐設(shè)備的主要部分，其由“鍋”和“爐”兩部分組成?！板仭笔侵钙到y(tǒng)。它的主要任務(wù)是吸引收燃料燃燒所放出的熱量，使水蒸發(fā)并最后變成具有一定參數(shù)的合格蒸汽。“爐”是指燃燒系統(tǒng)。它的任務(wù)是使燃料在爐內(nèi)良好的燃燒，放出熱量。

鍋爐的輔機(jī)設(shè)備則包括通風(fēng)設(shè)備(如：一次風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī))、燃料輸送設(shè)備、制粉系統(tǒng)、除渣除塵及脫硫脫硝設(shè)備等。

3 鍋爐燃燒所存在的問題

盡管燃煤發(fā)電鍋爐的發(fā)展時(shí)間已經(jīng)較長(zhǎng)，但是目前該領(lǐng)域中還存在一些亟待解決的問題。

第一個(gè)問題是，鍋爐風(fēng)機(jī)的高耗能和頻繁變工況運(yùn)行。風(fēng)機(jī)是鍋爐主要的輔助設(shè)備，是鍋爐動(dòng)力系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)。但在電力生產(chǎn)的實(shí)際中，風(fēng)機(jī)運(yùn)行產(chǎn)生的電耗占據(jù)著極高的廠用電比例。

同時(shí)，隨著發(fā)電負(fù)荷的增減，鍋爐主要的風(fēng)機(jī)會(huì)頻繁變工況運(yùn)行，風(fēng)機(jī)易發(fā)生喘振、失速等情況，對(duì)運(yùn)行人員的調(diào)整帶來(lái)困難。一旦風(fēng)機(jī)的運(yùn)行出現(xiàn)問題，就會(huì)導(dǎo)致其他設(shè)備受到影響，甚至影響整個(gè)電力生產(chǎn)的順利進(jìn)行。所以，風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)及動(dòng)力應(yīng)用形式是保證鍋爐高效運(yùn)行的主要考量。

第二個(gè)問題是，燃燒的效率問題。盡管采用了高效的燃燒技術(shù)，大型機(jī)組中鍋爐的熱效率已能達(dá)到90%以上，但仍然有明顯的熱損失。在這種情況下為了滿足生產(chǎn)需要，就只能增加燃料而加重鍋爐的生產(chǎn)負(fù)擔(dān)，這樣會(huì)造成更多的能源浪費(fèi)和設(shè)備損耗問題。如何進(jìn)一步提高鍋爐的熱效率一直是發(fā)電企業(yè)研究應(yīng)用的主要問題。

4 通風(fēng)與燃燒方式的優(yōu)化選型

4.1 鍋爐風(fēng)機(jī)選型的創(chuàng)新

正如前文所提到的，風(fēng)機(jī)對(duì)于鍋爐的運(yùn)行具有重要作用。因此，風(fēng)機(jī)的發(fā)展創(chuàng)新能夠有效推動(dòng)鍋爐的發(fā)展，降低能耗。

目前，鍋爐風(fēng)機(jī)設(shè)備主要分為離心式和軸流式兩種，其中軸流式風(fēng)機(jī)又分為動(dòng)葉可調(diào)式和靜葉可調(diào)式。相比較而言，離心風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于維護(hù)、運(yùn)行可靠。但隨著機(jī)組單機(jī)容量的增加，離心風(fēng)機(jī)的尺寸增大，葉輪材料的強(qiáng)度受到影響，風(fēng)機(jī)損壞的事故時(shí)有發(fā)生，因而使離心風(fēng)機(jī)運(yùn)行的可靠性有所下降。

近些年，軸流風(fēng)機(jī)因其結(jié)構(gòu)比較緊湊，外形尺寸小的特性引起了人們的關(guān)注。但軸流風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)復(fù)雜，特別是動(dòng)葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)，由于增加了一套復(fù)雜的液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其檢修工作量比離心風(fēng)機(jī)要大很多，檢修工藝要求也比離心風(fēng)機(jī)高很多。通過(guò)生產(chǎn)廠家對(duì)其可靠性進(jìn)行廣泛的研究和改進(jìn)，軸流風(fēng)機(jī)運(yùn)行的可靠性已經(jīng)有了很大程度的提高， 其可靠性已得到實(shí)踐證明。

由于動(dòng)葉可調(diào)軸流式風(fēng)機(jī)在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)流量時(shí)效率改變較小，調(diào)節(jié)經(jīng)濟(jì)性高。因此，目前國(guó)內(nèi)有很多大型機(jī)組的送、引風(fēng)機(jī)廣泛采用動(dòng)葉調(diào)節(jié)式。

4.2 采用更高效的燃燒形式

目前，我國(guó)火電廠燃煤鍋爐的主要的燃燒方式為前后墻對(duì)沖燃燒以及四角切向燃燒。其中，前后墻對(duì)沖燃燒器射流射向爐膛后，各個(gè)旋流燃燒器射流靠卷吸高溫?zé)煔鈦?lái)點(diǎn)燃各自的煤粉氣流，因而爐內(nèi)火焰的充滿度不是十分好。

四角切向直流燃燒的工作原理是：煤粉從鍋爐四角切向射向爐膛中心，形成一個(gè)很大的旋轉(zhuǎn)火炬。這個(gè)旋轉(zhuǎn)火炬在爐內(nèi)火焰充滿度好，有利于煤粉的燃盡，還可對(duì)爐內(nèi)的旋轉(zhuǎn)火炬進(jìn)行修正、調(diào)整。這種燃燒方式能夠有效地燃用劣質(zhì)煤種。同時(shí)，輔以我國(guó)設(shè)計(jì)開發(fā)出的一系列提高著火穩(wěn)定性、降低污染物排放的技術(shù)，如：水平濃淡燃燒、空氣分級(jí)等措施，可有效地穩(wěn)定燃燒、提高燃燒效率，對(duì)NOx等污染物的生成也有較好的抑制作用。因此，在我國(guó)大型燃煤機(jī)組中，多采用四角切向燃燒方式。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著，我國(guó)對(duì)環(huán)保要求的不斷強(qiáng)化，提高火電機(jī)組鍋爐的燃燒水平勢(shì)在必行。通過(guò)對(duì)鍋爐通風(fēng)設(shè)備和燃燒方式的優(yōu)化選型及應(yīng)用，降低了煤耗和污染物的排放，極大的提高了鍋爐的熱效率， 節(jié)能效果非常明顯。

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[3]金啟軍.熱能動(dòng)力工程在鍋爐方面的應(yīng)用[J].有色金屬文摘，2015，02：53.

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