火電廠鍋爐運(yùn)行氧量對(duì)鍋爐效率影響的定量分析

王洋

摘 要： 在火電廠運(yùn)營(yíng)時(shí)，鍋爐發(fā)揮十分重要的作用，實(shí)際運(yùn)營(yíng)狀況對(duì)其效率提出較高要求。氧量在鍋爐運(yùn)行起到重要作用，數(shù)值一旦發(fā)生變化，說(shuō)明鍋爐燃燒情況受到影響，鍋爐效率也發(fā)生變化。鍋爐運(yùn)行效率需要達(dá)到較高水平才能保證火電廠獲得經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：火電廠 鍋爐運(yùn)行氧量 鍋爐效率

中圖分類號(hào)：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-9082（2016）04-0301-01

在火電廠中，運(yùn)行氧量是鍋爐的重點(diǎn)參數(shù)，會(huì)對(duì)鍋爐熱效率產(chǎn)生影響，也會(huì)讓輔機(jī)電耗等數(shù)值發(fā)生變化。因此，要在鍋爐運(yùn)行時(shí)，對(duì)運(yùn)行氧量進(jìn)行分析，使用定性分析方法難以全面反映養(yǎng)量對(duì)鍋爐效率產(chǎn)生的影響。因此，以定量分析的方式處理此問(wèn)題。

一、火電廠鍋爐運(yùn)行氧量耗差分析的必要性

在火力發(fā)電機(jī)組發(fā)揮作用時(shí)，鍋爐的運(yùn)行氧量會(huì)對(duì)鍋爐的耗煤量產(chǎn)生非常重要的影響。如果充分分析此方面的影響，在耗差分析法的支持下，對(duì)鍋爐運(yùn)行中的具體耗煤量進(jìn)行定量分析，對(duì)發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行狀況進(jìn)行直接反映，操作人員就能根據(jù)這些參數(shù)產(chǎn)生的耗差確定需要調(diào)整的部分，讓鍋爐效率達(dá)到最佳水平，確?；痣姀S能創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)效益[1]。

二、影響氧量的因素

負(fù)荷率、燃料特點(diǎn)、配風(fēng)工況等情況都會(huì)對(duì)氧量產(chǎn)生影響。具體而言：

1.負(fù)荷率。鍋爐的負(fù)荷水平越高，與之相匹配的氧量數(shù)值也就越小。因此，在一般情況下，如果負(fù)荷水平較低時(shí)，需要適當(dāng)提升氧量，讓燃燒工況處于良好狀態(tài)。

2.燃料特點(diǎn)。在燃料質(zhì)量存在問(wèn)題時(shí)，比如，其中的水分、灰分等處于較高水平時(shí)，燃料的燃燒存在阻礙，無(wú)法充分燃燒，不能達(dá)到燃盡狀態(tài)，增加一定氧量，就能讓燃燒情況穩(wěn)定，鍋爐的燃燒效率也就會(huì)隨之提升。

3.鍋爐爐體、給料系統(tǒng)存在漏風(fēng)的情況。鍋爐在負(fù)壓條件下作業(yè)時(shí)，外部環(huán)境的冷空氣就會(huì)順著檢查孔和水冷套等空隙進(jìn)入鍋爐內(nèi)部，導(dǎo)致氧量升高，引起排煙損失加重，引風(fēng)機(jī)耗費(fèi)的電能增多，鍋爐在運(yùn)行過(guò)程中花費(fèi)的資金和消耗的能源均會(huì)增多。

4.送風(fēng)量。如果此參數(shù)過(guò)大，就會(huì)導(dǎo)致氧量水平上升，引風(fēng)機(jī)能耗升高。

三、火電廠鍋爐運(yùn)行氧量耗差定量分析方法

1.分析燃燒不充分造成的能耗

排煙會(huì)帶走部分熱量，燃燒不充分也會(huì)引起能量損失，鍋爐效率就會(huì)受到負(fù)面影響?？梢詣?chuàng)建鍋爐平衡效率模型，以上情況造成的損失均與運(yùn)行氧量有關(guān)[2]。對(duì)排煙損失的計(jì)算式可以發(fā)現(xiàn)，運(yùn)行氧量對(duì)排煙造成的損失產(chǎn)生直接影響和間接影響[3]。在分析燃燒不充分產(chǎn)生的損失時(shí)，僅依靠飛灰含碳量計(jì)算難以達(dá)到目的。因此，只憑借模型不能完成分析，還要另建模型。此方面模型如果建立在煤質(zhì)特點(diǎn)和運(yùn)行特點(diǎn)的模型，能從各方面對(duì)燃燒不充分造成的能耗進(jìn)行反映。

2.運(yùn)行氧量對(duì)鍋爐效率影響的定量分析

要想確定最佳氧量，可以開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)中的各個(gè)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算后即可確定最佳氧量。在試驗(yàn)階段，對(duì)爐膛出口的氧量變化進(jìn)行管控，在每種情況下穩(wěn)定燃燒一定時(shí)間，對(duì)煤質(zhì)、飛灰和爐渣進(jìn)行取樣，也要確定排煙溫度。通過(guò)對(duì)結(jié)果的計(jì)算得到鍋爐效率。確定幾個(gè)不同的工況，確定在各種工況下的制氧量[3]。對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析可知，在氧量持續(xù)增加的情況下，鍋爐的效率最初增加，達(dá)到一定程度后開(kāi)始降低。在氧量從3.2%增加到4.0%時(shí)，排煙熱損失從6.8%上升到6.92%，燃料燃燒不充分產(chǎn)生的熱損失由0.44%上升到0.4%，固體燃燒不徹底產(chǎn)生的損失的降低幅度比排煙損失增加的幅度大。在氧量升高的范圍內(nèi)，鍋爐效率增加0.08%。在氧量從4.0%上升到4.8%時(shí)，排煙的熱損失從6.98%上升到7.09%，燃燒不充分的損失則從0.3%降低到0.15%，排煙導(dǎo)致?lián)p失的上升的幅度比燃燒不充分導(dǎo)致的損失的降低幅度大。在此期間，鍋爐的熱效率降低0.20%。因此，在鍋爐各項(xiàng)運(yùn)行情況穩(wěn)定時(shí)，此時(shí)的氧量能讓鍋爐效率達(dá)到最佳水平。此次實(shí)驗(yàn)所劃分的工況以氧量為參考依據(jù)，氧量分別是3.6%、4.3%和4.7%。對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析可知，在氧量導(dǎo)致排煙損失變化時(shí)，對(duì)鍋爐效率產(chǎn)生的影響較其余因素更大。因此，在氧量從3.6%朝著4.3%和4.7%上升時(shí)，鍋爐熱效率逐漸處于較低水平。對(duì)以上各種情況的氧量變化進(jìn)行分析，能為鍋爐效率的調(diào)整提供依據(jù)。

氧量在鍋爐運(yùn)行中發(fā)揮重要作用，如果處于過(guò)高水平就會(huì)導(dǎo)致排煙造成的熱量損失增加。氧量不足就會(huì)造成燃燒不夠充分。因此，展開(kāi)此方面的定量分析十分必要。此次研究將會(huì)對(duì)兩項(xiàng)損失之和進(jìn)行判定[4]。利用單因素耗差分析方法，要保證其他參數(shù)處于固定狀態(tài)，讓氧量數(shù)產(chǎn)生變化，就能計(jì)算出其對(duì)鍋爐效率的影響。

3.增強(qiáng)鍋爐效率需要注意的問(wèn)題

要對(duì)燃料和空氣的混合情況進(jìn)行判定，為鍋爐燃燒創(chuàng)造最佳的條件。在實(shí)際操作中，使得提升爐膛內(nèi)部壓力，阻止外部空氣進(jìn)入爐內(nèi)。在一般情況下，熱傳面與煙氣之間產(chǎn)生的熱交換是鍋爐實(shí)現(xiàn)熱回收的主要方式。因此，可對(duì)燃燒后高溫氣體停留的時(shí)長(zhǎng)進(jìn)行判定，進(jìn)而增加燃燒后的高溫氣體的停滯時(shí)間，提升水氣熱交換水平，讓鍋爐的效率達(dá)到較高水平[5]。也要讓燃燒機(jī)在穩(wěn)定的負(fù)載下運(yùn)行。對(duì)工況、垃圾等變化情況進(jìn)行分析，對(duì)鍋爐的燃燒情況進(jìn)行干預(yù)，如此才能在當(dāng)前的情況下實(shí)現(xiàn)風(fēng)量的合理調(diào)整，對(duì)垃圾的進(jìn)料量實(shí)施控制，讓爐排速率、給料機(jī)速率等達(dá)到合理水平，如此才能讓鍋爐效率在實(shí)際操作中達(dá)到較高水平。

在一般情況下，鍋爐中的過(guò)?？諝饬刻幱谳^高水平時(shí)，煙氣中的含氧量處于5%到10%，如果過(guò)低就會(huì)導(dǎo)致燃燒不夠充分，過(guò)高會(huì)導(dǎo)致熱損失。鍋爐生產(chǎn)廠家通常會(huì)將排煙溫度設(shè)定在最為合理的水平，通常為150℃左右。排煙溫度的提升通常與熱面結(jié)垢對(duì)傳熱形成阻礙。有關(guān)燃料質(zhì)量較差，也會(huì)造成排煙溫度過(guò)高。僅從鍋爐效率出發(fā)，排煙溫度處于越低水平則越有利，不過(guò)也要對(duì)溫度過(guò)低時(shí)導(dǎo)致的結(jié)垢、腐蝕等問(wèn)題進(jìn)行分析。在鍋爐運(yùn)行時(shí)間不短延長(zhǎng)的情況下，排煙溫度自然就會(huì)提升，鍋爐效率也就會(huì)下降。一旦發(fā)生此種情況，要對(duì)燃燒中心實(shí)施調(diào)整，讓火焰中心的溫度處于較低水平，防止水冷壁等部位發(fā)生結(jié)焦的狀況，參考排煙溫度的變化實(shí)施吹灰處理。在鍋爐運(yùn)行時(shí)，也要對(duì)水質(zhì)進(jìn)行控制，對(duì)燃料實(shí)施管控，讓設(shè)備處于最佳的工作狀態(tài)。

4.控制氧量的措施

開(kāi)展鍋爐燃燒試驗(yàn)，對(duì)最佳的鍋爐氧量進(jìn)行確定，分析一、二次風(fēng)量配比，將鍋爐各種熱損失之和控制在最低限度內(nèi)。比如，以某電廠超臨界600MW機(jī)組鍋爐為例，在燃燒器上端設(shè)置SOFA，讓鍋爐中的NOx處于較低水平。為研究運(yùn)行氧量對(duì)鍋爐效率產(chǎn)生的影響，開(kāi)展專項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，在600MW的電負(fù)荷條件下，運(yùn)行氧量從3.72%上升到3.9時(shí)，鍋爐的效率提升了0.18%。在同樣的情況下，當(dāng)運(yùn)行氧量從3.71下降到2.82時(shí)，風(fēng)機(jī)消耗的電能降低592.35kW，NOx排放量降低13.76mg/m3。在600MW電負(fù)荷下，調(diào)整運(yùn)行氧量的數(shù)值，找出合理的控制結(jié)果。對(duì)此電廠進(jìn)行分析可知，在平時(shí)的工作中氧量數(shù)值超過(guò)正常限度，會(huì)對(duì)鍋爐效率產(chǎn)生負(fù)面影響。因此，在試驗(yàn)完畢后，要對(duì)試驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，綜合考慮鍋爐的經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性，對(duì)氧量進(jìn)行合理優(yōu)化，在各種條件下確定最優(yōu)氧量。也要處理爐體、給料系統(tǒng)漏風(fēng)的問(wèn)題，加強(qiáng)對(duì)檢查孔、水冷套等位置的檢查，一旦發(fā)現(xiàn)漏風(fēng)情況，即可采取措施進(jìn)行封堵。在調(diào)節(jié)給料系統(tǒng)時(shí)，要讓緩沖料箱處于合理料位，保證水冷套有料塞，避免漏風(fēng)。

總結(jié)：鍋爐技術(shù)在工業(yè)發(fā)展中不可或缺，對(duì)火電廠的發(fā)展起到積極作用。提升鍋爐效率能為火電廠創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)效益，但是在實(shí)際運(yùn)行中很難讓鍋爐效率達(dá)到最高水平。在對(duì)氧量等影響鍋爐效率的因素進(jìn)行分析后，研究在各種工況下的最佳氧量，讓工作人員可以在調(diào)整鍋爐效率時(shí)進(jìn)行參考。

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