火電廠鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)分析

王婷婷+夏自維

摘 要：我國(guó)目前的火電廠越來(lái)越多，其仍是國(guó)內(nèi)發(fā)電行業(yè)的主流。其在燃燒過(guò)程中會(huì)排放一些有毒氣體和溫室氣體，對(duì)環(huán)境造成一定的破壞。國(guó)家也制定一些標(biāo)準(zhǔn)和制度來(lái)減少有毒有害氣體的排放，但是效果不是太理想。因此，對(duì)鍋爐燃燒進(jìn)行優(yōu)化，從根本上解決鍋爐燃燒廢氣的排放是目前迫在眉睫的事情。文章介紹了火電廠鍋爐優(yōu)化現(xiàn)狀，并對(duì)此做出一些優(yōu)化，希望能為以后火電廠鍋爐設(shè)計(jì)及運(yùn)行管理提供參考。

關(guān)鍵詞：火電廠；鍋爐燃燒；優(yōu)化設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TM621.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）34-0051-02

引言

我國(guó)是產(chǎn)煤大國(guó)，煤炭資源相當(dāng)豐富。雖然我國(guó)目前存在以利用核能、水利、風(fēng)力、火力、太陽(yáng)能以及潮汐等多種形勢(shì)的發(fā)電企業(yè)，但就目前的情況而言，火力發(fā)電仍然是電力行業(yè)的重要組成部分，仍然是推動(dòng)中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重大研究課題。然而，因?yàn)榛鹆Πl(fā)電以燃煤為主，煤炭在燃燒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一定的有毒有害氣體，主要以二氧化碳和二氧化硫?yàn)橹鳌６趸紩?huì)對(duì)大氣層產(chǎn)生影響，產(chǎn)生溫室效應(yīng)，加劇全球氣候變暖；二氧化硫是一種有毒氣體，破壞環(huán)境嚴(yán)重。近年來(lái)，國(guó)家空氣質(zhì)量越來(lái)越差，“霧霾”成為人們生活的陰影，對(duì)PM2.5的關(guān)注程度越來(lái)越高，中國(guó)環(huán)境備受世界關(guān)注，國(guó)家對(duì)生態(tài)環(huán)境建設(shè)的要求也越來(lái)越重視。在這種背景下，火電廠要想持續(xù)健康穩(wěn)定發(fā)展，優(yōu)化煤炭燃燒技術(shù)迫在眉睫。鍋爐是燃煤的主體設(shè)備，要想提高煤炭燃燒效率，熱能利用率，減小有毒有害氣體排放，降低成本，促進(jìn)火力發(fā)電的健康長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，就必須進(jìn)一步優(yōu)化鍋爐燃燒技術(shù)。本文結(jié)合個(gè)人工作經(jīng)驗(yàn)及相關(guān)技術(shù)資料，對(duì)火電廠鍋爐燃燒技術(shù)進(jìn)行了深入研究，通過(guò)對(duì)鍋爐以及相關(guān)的燃燒配套設(shè)備進(jìn)行合理改進(jìn)調(diào)整，提出火焰檢測(cè)技術(shù)的優(yōu)化措施。希望能在提高鍋爐燃燒性能，提高能源利用率，降低有毒有害氣體排放，減小環(huán)境危害方面有所幫助，以進(jìn)一步推動(dòng)火電廠在高效、節(jié)能穩(wěn)定運(yùn)行的同時(shí)，符合環(huán)境保護(hù)要求，推動(dòng)企業(yè)持續(xù)健康發(fā)展。

1 優(yōu)化火電廠鍋爐燃燒的關(guān)鍵和意義

一般來(lái)說(shuō)，鍋爐燃燒的燃料配比，和送風(fēng)的參數(shù)設(shè)置，是控制燃煤燃燒效率的基本條件，另外，合理的鍋爐燃燒控制模式，是始終保持煤炭在爐膛內(nèi)處于良好燃燒，使鍋爐內(nèi)的燃料得以維持最佳燃燒狀態(tài)的技術(shù)保障，從而可以承載整個(gè)機(jī)組系統(tǒng)的負(fù)荷變化，使燃燒過(guò)程始終保持穩(wěn)定、持續(xù)燃燒的最佳狀態(tài)。通過(guò)對(duì)鍋爐燃燒的優(yōu)化調(diào)整，以確保鍋爐燃燒系統(tǒng)保持內(nèi)部穩(wěn)定的燃料供給、送風(fēng)量，保持穩(wěn)定的壓力、溫度和蒸發(fā)，這樣既能促進(jìn)燃料的充分燃燒，提高燃料利用率，降低成本，又能減少有毒有害氣體排放，減少大氣污染，還能避免燃料結(jié)渣，防止燒毀燃燒器材，避免發(fā)生意外事故。使整個(gè)鍋爐機(jī)組的運(yùn)營(yíng)經(jīng)濟(jì)性、安全性、環(huán)保性都得到顯著提高。

2 火電廠鍋爐燃燒優(yōu)化的主要技術(shù)

2.1 通過(guò)試驗(yàn)的方式來(lái)優(yōu)化鍋爐燃燒

在實(shí)際操作中，我們?yōu)榱说玫饺济狠斔土亢退惋L(fēng)量的最佳配置參數(shù)，往往是通過(guò)反復(fù)的實(shí)驗(yàn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)記錄，進(jìn)行總結(jié)，得出最佳配比，從而得出鍋爐最佳燃燒效率配置。然而，這種實(shí)驗(yàn)方式往往需要耗費(fèi)大量的人力物力資源，不太適用于正常運(yùn)行的鍋爐，只有在新單位試點(diǎn)和新機(jī)組投入運(yùn)行之初，才會(huì)考慮采用這種方式進(jìn)行鍋爐燃燒的參數(shù)配置優(yōu)化。具體操作時(shí)，首先根據(jù)設(shè)備性能和以往的工作經(jīng)驗(yàn)，先設(shè)定一個(gè)最佳燃燒參數(shù)，啟動(dòng)鍋爐燃燒運(yùn)行，根據(jù)電腦控制曲線指導(dǎo)，調(diào)整實(shí)際風(fēng)煤輸送比例，得到控制曲線的最佳效果，從而得出設(shè)備最佳的燃燒配置參數(shù)。這種反復(fù)試驗(yàn)的方式，雖然操作過(guò)程繁瑣，比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力，但得出的參數(shù)結(jié)果往往更具有代表性和準(zhǔn)確定，優(yōu)化效果也最佳，作為新機(jī)組的運(yùn)行優(yōu)化還是值得推廣的。比如我們?cè)谝淮卧囼?yàn)運(yùn)行中，為了達(dá)到最佳燃燒控制曲線，控制好送煤量，對(duì)制粉系統(tǒng)優(yōu)化，包括給粉機(jī)的轉(zhuǎn)速設(shè)定，分離器擋板開(kāi)度的最佳度數(shù)，還有煤粉顆粒的細(xì)度，偏差范圍。對(duì)各種條件下的參數(shù)配置都進(jìn)行了試驗(yàn)，從而有了多項(xiàng)數(shù)據(jù)指標(biāo)，從中優(yōu)化。值得注意的是，在試驗(yàn)中，往往會(huì)因?yàn)閰?shù)配置不當(dāng)，比如風(fēng)速低，送煤量大，在加上管道長(zhǎng)的特點(diǎn)，極易出現(xiàn)管道堵塞，通過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)，得出數(shù)據(jù)結(jié)論，避免后期出現(xiàn)。通過(guò)在磨粉機(jī)分離器后的煤粉取樣，得出在不同參數(shù)下的實(shí)際煤粉系數(shù)。通過(guò)反復(fù)的實(shí)驗(yàn)，從而得出原煤標(biāo)準(zhǔn)、鍋爐類型、送粉速度、磨粉參數(shù)設(shè)定（實(shí)際煤粉細(xì)度）、分離器擋板最佳位置、送風(fēng)量之間的最佳配置參數(shù)，達(dá)到優(yōu)化鍋爐燃燒的最佳效果。

2.2 通過(guò)建立鍋爐燃燒模型來(lái)實(shí)現(xiàn)技術(shù)優(yōu)化

除通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方式來(lái)優(yōu)化鍋爐燃燒外，我們?cè)趯?duì)燃燒機(jī)理和鍋爐設(shè)備有充分了解的情況下，可以采取鍋爐燃燒建模的方式來(lái)對(duì)鍋爐燃燒進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化，從理論出發(fā)，建模求解，找出最佳的優(yōu)化配置。這種技術(shù)在我國(guó)起步較晚，但經(jīng)過(guò)不斷的研究改善，也取得了不小的成就并用于指導(dǎo)實(shí)踐。這項(xiàng)技術(shù)比較復(fù)雜，需要的時(shí)間長(zhǎng)，技術(shù)含量高，目前主要應(yīng)用于高仿真研究和離線分析，在在線建模和電廠鍋爐燃燒優(yōu)化應(yīng)用方面還存在一些缺陷，還需要進(jìn)一步探索研究。

2.3 通過(guò)主要數(shù)據(jù)指標(biāo)檢測(cè)來(lái)優(yōu)化鍋爐燃燒技術(shù)

所謂鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)，其實(shí)就是通過(guò)對(duì)燃燒火焰熱量值進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)煤質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)煤粉輸送量和送風(fēng)量進(jìn)行測(cè)量，再對(duì)鍋爐的燃燒排放結(jié)果進(jìn)行檢測(cè)，并綜合以上所有檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，解決問(wèn)題，不斷提升鍋爐燃燒效率，降低排放的綜合結(jié)果。目前，在國(guó)內(nèi)火電廠應(yīng)用比較多的優(yōu)化措施，主要是利用檢測(cè)的煙氣排放含氧量，灰粉的燃燒凈值，以及火線圖像等相關(guān)技術(shù)參數(shù)，并以此數(shù)據(jù)作為優(yōu)化調(diào)整的主要依據(jù)。保障這項(xiàng)技術(shù)實(shí)施的關(guān)鍵，就是數(shù)據(jù)測(cè)量的精確度，沒(méi)有精確的數(shù)據(jù)，就沒(méi)有優(yōu)化的質(zhì)量。數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)主要依靠于先進(jìn)的儀器和得當(dāng)?shù)牟僮鞣椒?。比如在利用儀器進(jìn)行火焰檢測(cè)時(shí)，如果全爐膛檢測(cè)，應(yīng)將火焰檢測(cè)器分別裝在爐內(nèi)四面燃燒器上部；如果是檢測(cè)單個(gè)燃燒器或一層火焰時(shí)，至少在底部，頂部和中部的燃燒器位置都配備有火焰探測(cè)器。為確保觀測(cè)準(zhǔn)確，火焰檢測(cè)器探頭的安裝位置應(yīng)對(duì)準(zhǔn)火焰區(qū)域。在設(shè)計(jì)探頭安裝位置時(shí)，就要考慮到后期當(dāng)火焰方向發(fā)生變化時(shí)需要調(diào)整探頭位置的可能。總的來(lái)說(shuō)，要保證鍋爐燃燒的優(yōu)化，就需要有準(zhǔn)確的檢測(cè)數(shù)據(jù)。而檢測(cè)數(shù)據(jù)的精確度，主要取決于先進(jìn)而精準(zhǔn)的設(shè)備，科學(xué)的檢測(cè)方法，還有就是檢測(cè)技術(shù)人員的個(gè)人技術(shù)和工作態(tài)度。只有各方面都嚴(yán)格把關(guān)，才能保證鍋爐燃燒的優(yōu)化質(zhì)量。endprint

2.4 通過(guò)改造燃燒設(shè)備設(shè)計(jì)來(lái)優(yōu)化燃燒技術(shù)

鍋爐是燃燒的主體設(shè)備，要想優(yōu)化燃燒技術(shù)，提高鍋爐工作效率，提高能源利用率，首先就要考慮鍋爐優(yōu)化改造，主要是燃燒器的優(yōu)化最為重要。從燃燒理論出發(fā)，綜合燃料類型，送風(fēng)系統(tǒng)、制粉系統(tǒng)、排放系統(tǒng)、煙氣處理系統(tǒng)等各種燃燒因素，全面優(yōu)化鍋爐設(shè)備。既節(jié)約能源，有效提高燃燒效率，能源轉(zhuǎn)化利用率，還能降低排放，減少大氣污染，提升鍋爐性能。

2.5 火焰檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用和推廣

目前，我國(guó)一些傳統(tǒng)的火電廠在運(yùn)行中，利用火焰檢測(cè)技術(shù)的檢測(cè)，以便于對(duì)點(diǎn)火不當(dāng)進(jìn)行有效控制，防止長(zhǎng)時(shí)間低負(fù)荷運(yùn)行而出現(xiàn)鍋爐爆炸事故。它也是對(duì)鍋爐爐膛進(jìn)行安全檢測(cè)和技術(shù)優(yōu)化關(guān)鍵環(huán)節(jié)。目前主要有數(shù)字式火檢和圖像式火檢兩種技術(shù)。對(duì)于爐膛燃燒優(yōu)化來(lái)說(shuō)，應(yīng)用火檢技術(shù)的效果最佳，但這項(xiàng)技術(shù)目前還不夠完善，有待進(jìn)一步改進(jìn)。

3 火電廠鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)的關(guān)鍵和發(fā)展

（1）要對(duì)鍋爐燃燒技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，就必須依托準(zhǔn)確的檢測(cè)數(shù)據(jù)。檢測(cè)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)程度，直接影響到優(yōu)化方案的制定，最終影響到優(yōu)化結(jié)果。所以說(shuō)，檢測(cè)技術(shù)是優(yōu)化技術(shù)的關(guān)鍵。但就我國(guó)目前的檢測(cè)技術(shù)和檢測(cè)設(shè)備精準(zhǔn)度而言，都還有待提高。發(fā)展鍋爐優(yōu)化技術(shù)，首先要發(fā)展檢測(cè)技術(shù)，企業(yè)要投入更多的人力、物力和財(cái)力，加大檢測(cè)技術(shù)和檢測(cè)設(shè)備的研發(fā)力度，檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展可以有力的推動(dòng)鍋爐燃燒技術(shù)的優(yōu)化。有了更準(zhǔn)確的鍋爐燃燒參數(shù)，才會(huì)有更好的優(yōu)化方案。

（2）鍋爐燃燒的優(yōu)化發(fā)展，還要在燃燒器的優(yōu)化設(shè)計(jì)上大下功夫，加強(qiáng)煤炭二次燃燒技術(shù)的研發(fā)，利用機(jī)組溫?zé)峒夹g(shù)，提高能源利用率，降低企業(yè)成本，降低排放。

（3）優(yōu)化鍋爐燃燒技術(shù)，有助于減少煤渣及有毒有害氣體排放。燃煤產(chǎn)生的二氧化碳和二氧化硫等有毒有害氣體，尤其是燃燒不充分時(shí)的排放量更多，嚴(yán)重危及人民身體健康。所以，優(yōu)化鍋爐燃燒技術(shù)，對(duì)于保護(hù)環(huán)境，提升空氣質(zhì)量，推動(dòng)火電廠企業(yè)綠色發(fā)展、長(zhǎng)期經(jīng)營(yíng)至關(guān)重要。

4 結(jié)束語(yǔ)

目前我國(guó)火力發(fā)電仍占主導(dǎo)地位，社會(huì)需求的大部分電能都靠火力發(fā)電廠提供。鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)的研究，對(duì)火電廠今后能否持續(xù)發(fā)展意義深遠(yuǎn)，只有做好節(jié)能減排，減小環(huán)境破壞，提高運(yùn)營(yíng)效率，企業(yè)才有繼續(xù)生存的空間，才不會(huì)被其他能源發(fā)電所取代。

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