電廠燃煤鍋爐燃燒控制方案的優(yōu)化分析

艾磊

摘 要：在火力發(fā)電廠的運(yùn)行中，受到電網(wǎng)負(fù)荷、燃料成分含量、通風(fēng)量等種種因素的影響，要不斷地調(diào)整鍋爐和機(jī)組的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，以達(dá)到最佳的運(yùn)行工況，滿(mǎn)足當(dāng)前我國(guó)節(jié)能減排的要求。因此，在確保鍋爐安全運(yùn)行的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)鍋爐的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，就要對(duì)鍋爐的燃煤質(zhì)量、給風(fēng)量、爐內(nèi)負(fù)荷、排煙溫度等運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的優(yōu)化調(diào)整。因此，優(yōu)化鍋爐燃燒控制方案，可以最大程度地提升鍋爐的實(shí)際運(yùn)行效率，達(dá)到節(jié)約能源、提高電廠效益的目的。本文分析了電廠燃煤鍋爐的運(yùn)行原理，給出了優(yōu)化鍋爐燃燒控制的方案措施，以供參考。

關(guān)鍵詞：電廠 鍋爐 燃燒控制 優(yōu)化

中圖分類(lèi)號(hào)：TK224 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）12（b）-00-02

鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)是火電廠主要的機(jī)器設(shè)備，這3個(gè)部分的運(yùn)行狀態(tài)和效率會(huì)直接影響電廠的發(fā)電效率和發(fā)電安全性。燃煤鍋爐作為火電廠發(fā)電所需要的能源的提供設(shè)備，在火電廠發(fā)電過(guò)程中起著很重要的作用。隨著我國(guó)電力行業(yè)改革的不斷深入，對(duì)于電廠鍋爐的燃燒和運(yùn)行機(jī)制不斷優(yōu)化成為電廠工作的重點(diǎn)，各電廠要不斷提高鍋爐燃燒的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平。

1 火電廠燃煤鍋爐的運(yùn)行原理

燃煤鍋爐作為火電廠運(yùn)行的核心設(shè)備之一，主要為發(fā)電設(shè)備提供必需的能源，其工作原理主要是：電廠工作人員將煤炭輸送到鍋爐中，煤炭在燃燒前通過(guò)鍋爐的制粉設(shè)備以及供風(fēng)設(shè)備加工成粉末狀的原料，供風(fēng)設(shè)備將粉末狀的煤炭原料通過(guò)一次風(fēng)將其吹入鍋爐的爐膛部分，通過(guò)二次風(fēng)在鍋爐燃燒器部分形成環(huán)形風(fēng)道，將剩余的煤炭原料帶入到鍋爐的爐膛部分。燃燒器將粉末狀的煤炭與空氣混合，通過(guò)兩次吹風(fēng)將混合后的燃料送入到鍋爐的爐膛部分，在爐膛部分空氣動(dòng)力場(chǎng)的作用下，將煤炭原料充分燃燒。通常情況下，粉末狀的煤炭原料只在爐膛部分停留2s左右，在這短暫的時(shí)間內(nèi)為了將煤炭燃料充分燃燒，需要在進(jìn)行一次通風(fēng)和二次通風(fēng)的時(shí)候，供給足夠的風(fēng)量，提高燃燒的效率，有效的完成供能反應(yīng)。煤炭在鍋爐中劇烈燃燒后生產(chǎn)高溫?zé)煔?，高溫?zé)煔庠阱仩t內(nèi)部經(jīng)過(guò)鍋爐內(nèi)水壁部分、高溫過(guò)熱器部分、再熱器等部分，與這些部分的受熱面接觸后將高溫?zé)煔庵械臒崃總鬟f給鍋爐內(nèi)部的工作物質(zhì)，工作物質(zhì)接收到熱量后發(fā)生相變，生成具有一定壓力和濕度的水蒸氣。之后，水蒸氣進(jìn)入汽輪機(jī)，將自身帶有的熱量轉(zhuǎn)化為汽輪機(jī)的機(jī)械能，為發(fā)電過(guò)程中的其它設(shè)備提供能量，保障電廠發(fā)電過(guò)程的順利進(jìn)行。根據(jù)鍋爐內(nèi)部循環(huán)方式以及驅(qū)動(dòng)鍋爐內(nèi)部轉(zhuǎn)化為水蒸氣的工作物質(zhì)的內(nèi)部循環(huán)的驅(qū)動(dòng)力不同，可以將鍋爐分為自然循環(huán)型、強(qiáng)制循環(huán)型以及混合循環(huán)型鍋爐，其中，自然循環(huán)型鍋爐的驅(qū)動(dòng)力是工作物質(zhì)之間相變之后產(chǎn)生的水蒸氣間的密度差，而強(qiáng)制循環(huán)型鍋爐的驅(qū)動(dòng)力是通過(guò)外設(shè)的循環(huán)泵來(lái)提供的。

2 電廠燃煤鍋爐燃燒控制方案的優(yōu)化策略

對(duì)火電廠的燃燒控制進(jìn)行優(yōu)化，主要考慮的是鍋爐的參數(shù)、煤炭的質(zhì)量、送風(fēng)量和鍋爐的排煙溫度等幾個(gè)方面，燃煤鍋爐運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性會(huì)受到這些因素的影響。在電廠燃煤鍋爐運(yùn)行的過(guò)程中，鍋爐的運(yùn)行參數(shù)和設(shè)計(jì)參數(shù)實(shí)際上很難做到完全一致，煤炭原料的質(zhì)量和類(lèi)型也存在不同程度的偏差，因此，會(huì)影響鍋爐實(shí)際的效率值。因此，在電廠燃煤鍋爐運(yùn)行的過(guò)程中，要針對(duì)鍋爐實(shí)際的工作環(huán)境，采取燃燒優(yōu)化措施，在保證電廠鍋爐安全穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)上，以獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益。

2.1 提高燃煤質(zhì)量

燃煤的質(zhì)量對(duì)鍋爐的運(yùn)行效率有很大的影響，因此，要保證燃煤的質(zhì)量符合工作要求。在實(shí)際的運(yùn)行過(guò)程中，一旦出現(xiàn)燃煤質(zhì)量下滑，就會(huì)使得煤炭質(zhì)量和設(shè)計(jì)好的煤炭質(zhì)量存在偏差，就會(huì)影響燃煤鍋爐的實(shí)際運(yùn)行效率。當(dāng)出現(xiàn)這種情況時(shí)，就要及時(shí)采用原煤摻燒的方法，改變煤炭材料之間的比例，最大程度地減少煤炭原料與設(shè)計(jì)好的煤炭原料之間的質(zhì)量偏差，根據(jù)實(shí)際工作狀況，將通風(fēng)設(shè)備的一次風(fēng)和二次風(fēng)的風(fēng)量及時(shí)調(diào)整，保證爐膛內(nèi)的煤炭原料能夠充分地進(jìn)行燃燒。要及時(shí)對(duì)鍋爐運(yùn)行過(guò)程中的高溫?zé)煔獬煞?、濃度進(jìn)行分析，確定鍋爐運(yùn)行時(shí)的最優(yōu)參數(shù)，為鍋爐的運(yùn)行提供數(shù)據(jù)支持。

2.2 及時(shí)調(diào)整鍋爐的爐內(nèi)負(fù)荷

在對(duì)鍋爐的爐內(nèi)負(fù)荷進(jìn)行調(diào)整的過(guò)程中，要按照具體的操作規(guī)章來(lái)嚴(yán)格進(jìn)行，在調(diào)整的過(guò)程中，一定遵循緩慢有序的原則，操作的速度要穩(wěn)步進(jìn)行，不可快速調(diào)整，保證粉末狀煤炭材料在燃煤鍋爐的爐膛內(nèi)穩(wěn)定的進(jìn)行燃燒。具體的操作是，要降低爐內(nèi)負(fù)荷的時(shí)候，要先將鍋爐爐膛內(nèi)的煤炭原料撤出，之后再停止鍋爐供風(fēng)設(shè)備的供風(fēng)；當(dāng)要提高爐內(nèi)負(fù)荷的時(shí)候，要先加大鍋爐供風(fēng)設(shè)備的供風(fēng)量，然后再增加粉末煤炭的供給量，以保證燃煤鍋爐時(shí)刻保持穩(wěn)定運(yùn)行的狀態(tài)，提高工作效率。當(dāng)燃煤鍋爐在高負(fù)荷的環(huán)境下工作時(shí)，高溫高壓的環(huán)境會(huì)導(dǎo)致粉煤在爐膛內(nèi)產(chǎn)生結(jié)焦，為了避免粉煤出現(xiàn)爐膛內(nèi)結(jié)焦的現(xiàn)象，影響火電廠鍋爐的運(yùn)行效率，就要根據(jù)實(shí)際工作情況，及時(shí)調(diào)整風(fēng)量的大小和配比數(shù)值。在燃煤鍋爐的不同區(qū)域采用不同的通風(fēng)量配比數(shù)值，可以有效防止粉煤在爐膛內(nèi)的結(jié)焦問(wèn)題。同時(shí)，還要及時(shí)調(diào)整鍋爐內(nèi)部的風(fēng)量頻率和送風(fēng)的范圍，防止鍋爐內(nèi)部的受熱面出現(xiàn)煤炭原料的污染情況。

2.3 及時(shí)對(duì)送風(fēng)量進(jìn)行調(diào)整

從燃煤鍋爐實(shí)際的運(yùn)行來(lái)看，燃煤鍋爐內(nèi)部的燃燒過(guò)程就是煤炭原料和空氣混合后在爐膛內(nèi)的燃燒過(guò)程。在煤炭質(zhì)量同等的情況下，風(fēng)量配比是影響燃燒過(guò)程的重要因素。在燃煤鍋爐使用的初期階段，要保證風(fēng)量的配送比例，因?yàn)樵阱仩t的使用初期，鍋爐內(nèi)部的壓力數(shù)值可以達(dá)到設(shè)計(jì)的要求，粉煤的顆粒比較大，因此，要保證通風(fēng)量要充足，加大粉煤在爐膛內(nèi)的流動(dòng)性，達(dá)到充分燃燒的目的。值得注意的是，在保證粉煤原來(lái)充分流動(dòng)的基礎(chǔ)上，通風(fēng)量也要合理，避免通風(fēng)量過(guò)大而提高鍋爐內(nèi)部的空氣系數(shù)，影響燃燒效率。此外，要結(jié)合實(shí)際燃燒情況，保證二次風(fēng)量的供給，為粉煤燃燒提供足夠的氧氣，提高燃燒效率。

2.4 調(diào)整燃煤鍋爐的排煙溫度

在燃煤鍋爐的實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，排煙溫度也影響鍋爐的實(shí)際熱效率。適當(dāng)降低排煙溫度可以降低鍋爐的排煙熱損失，在一定程度上提高了鍋爐的運(yùn)行效率。一般在大型的鍋爐運(yùn)行中，由于燃料的消耗量很大，為了提高電廠的經(jīng)濟(jì)效益，降低鍋爐的熱損失，通常選擇較低的排煙溫度。但是，排煙溫度的設(shè)定要合理，如果過(guò)低就會(huì)使低溫受熱面煙氣側(cè)的水蒸氣和硫化物結(jié)合形成硫酸，腐蝕運(yùn)行設(shè)備，同時(shí)硫酸與煙道上的疏松灰發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生的硬化物質(zhì)附著在煙道上不易去除，這樣就增大了傳熱阻力，降低了鍋爐的運(yùn)行效率。另外，為了保護(hù)環(huán)境，減少灰塵的排放量，在大型鍋爐的尾部煙道一般都會(huì)安裝除塵器，如果排煙溫度過(guò)低的話會(huì)影響除塵器的運(yùn)行，降低除塵效果，還會(huì)影響到鍋爐的安全運(yùn)行，因此，排煙溫度的設(shè)定要合理。

3 結(jié)語(yǔ)

在電廠燃煤鍋爐的運(yùn)行過(guò)程中，影響其正常運(yùn)行的因素很多，因此，在對(duì)鍋爐燃燒控制優(yōu)化的過(guò)程中，要分析影響因素，對(duì)煤炭材料的質(zhì)量、火電廠鍋爐運(yùn)行的狀態(tài)、通風(fēng)量的大小、鍋爐的排煙溫度、鍋爐的燃燒壓力等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的分析，確保鍋爐在高效的狀態(tài)下運(yùn)行，提高電廠運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

參考文獻(xiàn)

[1] 王渝錦.電廠燃煤蒸汽鍋爐熱工燃燒自動(dòng)控制[J].華東科技：學(xué)術(shù)版，2014（1）：424.

[2] 崔久毅.煤質(zhì)變化對(duì)電廠鍋爐燃燒的影響及控制措施分析[J].黑龍江科學(xué)，2014（4）：255.

[3] 張海德，吳貴祥.影響發(fā)電廠鍋爐燃燒及風(fēng)煙系統(tǒng)異常因素分析[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2011（17）：110.

[4] 陳行林.電廠鍋爐運(yùn)行效率的影響因素及措施探析[J].山東工業(yè)技術(shù)，2014（6）：138.