鍋爐運行性能與煙氣含氧量優(yōu)化研究

邵明道

摘 要： 電廠鍋爐是發(fā)電過程中耗電量最大的設(shè)備之一，其能源的利用效率直接影響到電廠各個結(jié)構(gòu)性能發(fā)揮和運行成本。鍋爐運行是在復(fù)雜參數(shù)和操作過程中得以進行的，其運行性能的好壞會直接影響到電廠節(jié)能降耗目標(biāo)的實現(xiàn)。本文主要結(jié)合實際情況，就新階段我國鍋爐運行性能現(xiàn)狀進行了分析，然后針對330MW以下鍋爐煙氣含氧量對鍋爐性能產(chǎn)生的影響進行了分析，希望通過本次研究對更好的促進鍋爐節(jié)能降耗，節(jié)約成本，提高資源利用效率有一定助益。

關(guān)鍵詞：鍋爐運行性能 節(jié)能降耗 煙氣 優(yōu)化研究

中圖分類號：TK227 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-9082（2016）06-0271-01

節(jié)能降耗一直是我國電廠實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略，同時也是電廠降低資金和資金投入成本的必由之路。鍋爐是電廠發(fā)電系統(tǒng)十分重要的組成部分，做好鍋爐運行性能調(diào)整，可以顯著降低機組資源的成本投入，同時還可以顯著降低煤炭的使用量。目前，評價電廠企業(yè)發(fā)電效率的一個重要指標(biāo)就是電廠鍋爐運行效率的高低?；诖?，就需要我們采用措施不斷優(yōu)化鍋爐運行參數(shù)，提高煤炭資源的利用效率，真正實現(xiàn)節(jié)能降耗，可持續(xù)發(fā)展。

一、我國電廠鍋爐運行現(xiàn)狀分析

最近幾年，我國關(guān)于節(jié)約能源和環(huán)境保護逐漸重視起來，摒棄了過去先污染后治理的經(jīng)濟發(fā)展模式，要求我們在生產(chǎn)生活過程中不斷提高能源利用效率，積極應(yīng)用新型能源。而電廠鍋爐作為能源消耗比較大的設(shè)備，其使用和運行過程中能源利用特點一般包含以下幾方面：首先，能源一般為煤炭資源，不可再生；其次，電廠發(fā)電過程中，每天鍋爐消耗的煤炭量是十分巨大的，我國煤炭有超過八成以上用在了發(fā)電燃燒方面；最后，鍋爐的燃燒性能較差。由于鍋爐資源利用效率不高，其所產(chǎn)生的很多廢物、煙塵對環(huán)境造成了嚴重的威脅，在利用煤炭發(fā)電過程中，還會向鍋爐內(nèi)部投入大量的工業(yè)和生活垃圾燃燒，這些物品所產(chǎn)生的有毒氣體和固體垃圾對環(huán)境造成了嚴重的危害；最后，電廠鍋爐整體的熱效率不高。燃燒效率不高不但直接造成了煤炭燃燒的浪費，其所產(chǎn)生的碳氧化物、氮氧化物、硫化物對空氣環(huán)境造成了嚴重的污染，引起了溫室效應(yīng)，因此，對電廠鍋爐的運行效率進行優(yōu)化調(diào)整是推動我國發(fā)電企業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要工作。

對電廠鍋爐機組的熱力系統(tǒng)進行跟蹤檢測分析，從而對鍋爐內(nèi)部設(shè)備的各個性能和參數(shù)進行優(yōu)化分析是現(xiàn)階段我國電力系統(tǒng)實現(xiàn)節(jié)能的重要措施之一。電廠鍋爐在日常燃燒發(fā)電過程中是一個十分復(fù)雜的過程，其中涉及到了多種物理、化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)條件和反應(yīng)參數(shù)也會對鍋爐運行參數(shù)造成影響。現(xiàn)階段，電廠提升鍋爐運行效率的主要手段對在線監(jiān)測到各種參數(shù)和數(shù)據(jù)進行分析，而這種分析方法無法對煤炭灰分、燃燒是否充分進行實時分析，所以鍋爐運行參數(shù)調(diào)整依然存在很多不合理之處，需要我們另辟蹊徑不斷優(yōu)化鍋爐運行參數(shù)。

二、煙氣含氧量對鍋爐運行參數(shù)造成的影響

1.煙氣含氧量對鍋爐熱效率產(chǎn)生的影響

本次研究分別就330MW、310MW、290MW負荷下的鍋爐膛口煙氣含氧量和溫度、飛灰可燃物的關(guān)系進行了分析。并在此基礎(chǔ)上，按照相應(yīng)計算標(biāo)準對鍋爐的熱效率進行了計算，得到了鍋爐膛口煙氣含氧量變化對排煙熱損失、燃料充分燃燒損失以及鍋爐熱效率等參數(shù)。

通過分析我們可以看出，330MW負荷下，當(dāng)可燃物含量、排煙溫和煙氣含氧量增加后，飛灰可燃物呈現(xiàn)下降趨勢，煙溫呈現(xiàn)上升趨勢，當(dāng)含氧量為3.2%時，飛灰可燃物含量最高為10%，煙溫最低為161度，隨著可燃物含量、排煙溫和煙氣含氧量升高而升高。隨著可燃物含量、排煙溫和煙氣含氧量增加，爐渣含量減少，當(dāng)煙氣含氧量增加到3.6%之后，爐渣呈現(xiàn)動態(tài)平衡；310MW負荷下，隨著可燃物含量、排煙溫和煙氣含氧量增加，飛灰和爐渣呈現(xiàn)下降趨勢，當(dāng)可燃物含量為8%，煙氣含氧量為4.3%，排煙溫度為163度左右時，飛灰含量下降到最低點，趨于動態(tài)平衡。而煙溫隨著可燃物含量、排煙溫和煙氣含氧量增加而顯著增加。290MW負荷下，飛灰隨著可燃物含量、排煙溫和煙氣含氧量增加而呈現(xiàn)下降趨勢，當(dāng)煙氣含氧量為4.7%，可燃物含量為9%，排煙溫度為166度左右時，飛灰含量達到動態(tài)平衡。煙溫隨著可燃物含量、排煙溫和煙氣含氧量升高而逐漸升高。爐渣隨著可燃物含量、排煙溫和煙氣含氧量的升高，趨于動態(tài)平衡，當(dāng)可燃物含量、排煙溫和煙氣含氧量3.25%、158度和4.7%后，爐渣含量最低。

按照相應(yīng)計算標(biāo)準對鍋爐的熱效率進行了計算我們可以進一步得到如下規(guī)律，首先，在330MW負荷下，排煙熱損失隨著熱損失、煙氣含氧量以及鍋爐內(nèi)熱效率升高而升高，固體物未完全燃燒的損失隨著熱損失、煙氣含氧量以及鍋爐內(nèi)熱效升高呈現(xiàn)下降趨勢，當(dāng)熱損失、煙氣含氧量以及鍋爐內(nèi)熱效率分別為2.7%、3.6%和90.3%之后，趨于動態(tài)平衡。而鍋爐熱效率先上升后下降，最高點熱損失、煙氣含氧量以及鍋爐內(nèi)熱效率分別為5.8%、3.6%和90.8%左右；其次，在310MW負荷下，排煙熱損失隨著熱損失、煙氣含氧量以及鍋爐內(nèi)熱效率升高而升高，固體物未完全燃燒的損失隨著熱損失、煙氣含氧量以及鍋爐內(nèi)熱效率升高呈現(xiàn)下降趨勢，而鍋爐熱效率先上升后下降，最高點熱損失、煙氣含氧量以及鍋爐內(nèi)熱效率分別為5.2%、3.7%和91.2%；最后，在290MW負荷下，排煙熱損失顯著升高，而固體物未完全燃燒熱損失隨著熱損失、煙氣含氧量以及鍋爐內(nèi)熱效率升高而呈現(xiàn)下降的趨勢，最低點熱損失、煙氣含氧量以及鍋爐內(nèi)熱效率分別是3.25%、5.1%和89.875%。鍋爐熱效率呈現(xiàn)先上升后下降走向，最高點熱損失、煙氣含氧量以及鍋爐內(nèi)熱效率分別5.5%、4.4%和90.10%。

對于330MW運行負荷，當(dāng)其他運行條件不變的前提下，煙氣含量升高，飛灰含量和灰渣就會降低，固體未完全燃燒的熱損失也會顯著降低。經(jīng)過計算可以得出，330MW、310MW、290MW負荷下，當(dāng)煙氣含氧量為3.7%、3.6%和4.4%時，鍋爐的運行效率最高。

2.煙氣含氧量對氮氧化物造成的影響

由此可以得出，在不同的運行負荷下，隨著氧氣含量顯著升高，煙氣中氮氧化物的含量會呈現(xiàn)先減小后升高的趨勢。330MW負荷下，煙氣含氧量在3.5%～3.75%之間，氮氧化物的含量最低。310MW負荷下，煙氣含氧量為3.75%時，氮氧化物的含量最低。290MW負荷下煙氣含氧量為4.5%時，氮氧化物含量最低。在330MW、310MW、290MW負荷下，當(dāng)煙氣含氧量分別超過了3.5%～3.75%、3.75%和4.5%之后，鍋爐運行過程氮氧化物的含量會顯著升高。

三、結(jié)語

在鍋爐運行過程中，煙氣含氧量會顯著引起鍋爐熱效率、煙氣中氮氧化物含量的變化，并且這種變化規(guī)律是隨著鍋爐運行負荷變化而變化，因此，要想優(yōu)化鍋爐運行效率，就需要綜合考慮鍋爐的運行負荷、熱效率以及氮氧化物的含量。在本次研究過程中，330MW的鍋爐，當(dāng)煙氣含氧量為3.7%時，鍋爐的熱效率最好；當(dāng)煙氣含氧量達到3.5%時，氮氧化物的含量最低，綜合各系各項綜合效益，當(dāng)鍋爐膛口煙氣含氧量為3.6%時，能夠?qū)崿F(xiàn)鍋爐運行的最優(yōu)化。

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