循環(huán)流化床鍋爐調(diào)試及運(yùn)行控制重點研究

梁政

摘 要：電力是關(guān)乎國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會穩(wěn)定的關(guān)鍵能源，我國電廠主要利用能源是煤炭，因此鍋爐在電廠中的地位尤為突出。鍋爐的安全、高效、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行直接影響電廠的安全運(yùn)行和市場競爭力，因此對于鍋爐運(yùn)行進(jìn)行調(diào)試和優(yōu)化具有重要的現(xiàn)實意義。

關(guān)鍵詞：電廠鍋爐；運(yùn)行調(diào)試；優(yōu)化

1 引言

隨著國民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，社會對于能源的需求量與日俱增，尤其是對電力能源的需求。我國是一個多煤少油的國家，目前我國的電力主要通過燃煤電廠來提供和輸送。燃煤電廠的三大主機(jī)為鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)。近年來，國家對于電力行業(yè)的改革力度比較大，燃煤電廠之間的市場競爭力也日益增強(qiáng)。企業(yè)如何保證自身發(fā)電裝置高效、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定的連續(xù)進(jìn)行是保障競爭力的重要措施，在整個電廠設(shè)備中，對于穩(wěn)定運(yùn)行影響比較大的主機(jī)為鍋爐。雖然鍋爐運(yùn)行技術(shù)的研究比較多，但我國的鍋爐運(yùn)行的相關(guān)技術(shù)還處于相對落后的階段。因此，對于鍋爐運(yùn)行進(jìn)行調(diào)試和優(yōu)化是改善鍋爐運(yùn)行的重要途徑。本文主要對鍋爐調(diào)試和優(yōu)化的必要性進(jìn)行簡述，并對鍋爐運(yùn)行的調(diào)試和優(yōu)化措施進(jìn)行了探討。

2 對電廠鍋爐運(yùn)行調(diào)試與優(yōu)化進(jìn)行研究的必要性

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對于能源的需求量不斷增加。但是國家對于能源需求和消耗卻面臨著重要的矛盾，其中最主要的矛盾為環(huán)境保護(hù)與經(jīng)濟(jì)增長之間的矛盾，化石燃料的產(chǎn)生必然會對環(huán)境造成一定的影響。目前，國家之間的競爭不僅僅是人才與科技的競爭，同時也是能源儲存量與利用率的競爭。現(xiàn)階段，我國不僅面臨著嚴(yán)重的環(huán)境污染問題，還面臨著日益縮減的化石能源的儲備量問題。國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平越快，能源的需求量和消耗量也就越大。據(jù)統(tǒng)計，我國能源消耗量正以每年7%-8%的速率提升，不斷加重我國的能源負(fù)擔(dān)。因此，如何高效、綠色地利用能源成為我國能源消耗的主要課題。

此外，電力對于社會的發(fā)展具有重要的地位，為緩解我國的用電壓力，各地紛紛興建燃煤電廠。隨著我國關(guān)于燃煤電廠的改革，各電廠之間的市場競爭壓力逐漸加大。如何保證裝置安全、高效、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定地運(yùn)行是電廠提升自身競爭力的重要方式。鍋爐的運(yùn)行情況對于電廠的操作具有關(guān)鍵作用，鍋爐是高耗能設(shè)備，也是最容易出現(xiàn)問題的設(shè)備，因此保證鍋爐的環(huán)保、高效運(yùn)行能夠促使整個電廠的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。這樣一來就要求燃煤電廠的鍋爐運(yùn)行一定要實現(xiàn)節(jié)能，優(yōu)化管理方式，縮減與其他國家在鍋爐運(yùn)行技術(shù)上的差距，真正提升燃煤電廠鍋爐運(yùn)行空間。

3 燃煤電廠鍋爐的運(yùn)行調(diào)試

本單位的鍋爐型號為DG1242/25.4-Ⅱ1型超臨界循環(huán)流化床鍋爐。DG1242/25.4-Ⅱ1型CFB鍋爐為超臨界直流爐，單爐膛、M型布置、平衡通風(fēng)、一次中間再熱、露天布置、循環(huán)流化床燃燒方式，采用高溫冷卻式旋風(fēng)分離器進(jìn)行氣固分離；鍋爐整體支吊在鍋爐鋼架上。

爐膛水冷壁分上下兩部分，下部水冷壁采用全焊接的螺旋上升膜式管屏，螺旋水冷壁管采用了內(nèi)螺紋管，上部水冷壁采用全焊接的垂直上升膜式管屏，螺旋水冷壁與上部垂直水冷壁過渡方式采用中間混合集箱形式。過熱器受熱面采用輻射-對流型布置。再熱器受熱面采用純對流型布置，再熱器由低于尾部豎井前煙道的水平對流低溫再熱器和位于水平煙道高溫過熱器后的高溫再熱器組成。前墻布置12個下煤口。在爐膛前后墻各分二層二次風(fēng)用于進(jìn)行分級配風(fēng)降低NOX生成。省煤器布置在尾部豎井后煙道水平低溫過熱器的下方。在整個鍋爐的運(yùn)行過程中，發(fā)現(xiàn)影響鍋爐運(yùn)行的因素有很多，主要可以歸納為以下幾點：

（1）風(fēng)機(jī)失速導(dǎo)致鍋爐運(yùn)行不穩(wěn)定。在每次鍋爐開始運(yùn)行時，風(fēng)機(jī)的流量相對較小，一旦一次風(fēng)壓過高時，就會使得鍋爐失速，威脅到鍋爐運(yùn)行的穩(wěn)定性，甚至影響整個電廠的運(yùn)行。一般情況下，調(diào)試該問題的方式為提升一次風(fēng)道流量。如果在跳臺中制動葉片轉(zhuǎn)動異常也會造成鍋爐失速，調(diào)試方法可以對風(fēng)機(jī)出口壓力進(jìn)行有效控制，加大風(fēng)機(jī)失速余量。

（2） 煙道振動導(dǎo)致鍋爐運(yùn)行不穩(wěn)定。鍋爐運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，如果機(jī)械負(fù)荷值達(dá)到150MW或者200MW時，容易造成鍋爐尾部出現(xiàn)振動，甚至集控室也伴有振感。經(jīng)過長時期的實踐分析，由于鍋爐尾部出現(xiàn)卡門渦流，振動頻率極為接近煙氣流同時與煙道尾部發(fā)生共振引起的?？梢詫⑦m當(dāng)?shù)钠叫邪喟寮尤氲今v波外部的地點以緩解該共振影響。各個板子的距離與駐波的振動頻率和波長有關(guān)，隨著運(yùn)行時間的延長，玷污系數(shù)增加，也會產(chǎn)生振動。因此，需要定期進(jìn)行維護(hù)。

（3）吹管過程中儲水罐水位的控制。直流爐吹管過程儲水罐水位極難控制，儲水罐水位控制不好可能會使給水進(jìn)入過熱器，使中溫過熱器入口溫度瞬間下降100℃，極大地影響設(shè)備的安全運(yùn)行。鍋爐啟動系統(tǒng)中有兩個361閥。在吹管過程中可以采用將一個361閥投自動，一個361閥投手動的方式進(jìn)行調(diào)節(jié)儲水罐水位，效果非常好，吹管過程儲水罐水位控制得非常平穩(wěn)。

4 優(yōu)化電廠鍋爐運(yùn)行的主要措施

4.1 鍋爐運(yùn)行參數(shù)的優(yōu)化

鍋爐的運(yùn)行參數(shù)是確保鍋爐安全運(yùn)行的關(guān)鍵。因此，需要采用有效的措施把控參數(shù)變化。鍋爐的運(yùn)行參數(shù)主要包括水煤比、過熱蒸汽的溫度與壓力等。在實際運(yùn)行管理中，變化情況比較復(fù)雜，加之工況不穩(wěn)定，因此需要全面的把控。

（1）確保水煤比正常和蒸汽品質(zhì)。確保運(yùn)行時蒸汽的正常溫度和壓力的基礎(chǔ)之上，掌握鍋爐參數(shù)的變化規(guī)律和實際操作。采用優(yōu)化實驗方法，對鍋爐運(yùn)行的參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查、記錄，利用專業(yè)的優(yōu)化軟件，如ASPEN等對參數(shù)進(jìn)行整體優(yōu)化，已達(dá)到最佳的參數(shù)組合。例如，對鍋爐啟動時，通過試驗，找到風(fēng)機(jī)的最佳流量值，保證鍋爐運(yùn)行的穩(wěn)定性，防止鍋爐失速發(fā)生。

（2）進(jìn)行冷態(tài)空氣動力場試驗，在確定優(yōu)化設(shè)備和優(yōu)化目標(biāo)的基礎(chǔ)之上，需求最佳的鍋爐調(diào)整范圍和運(yùn)行方式。比如，制動過程中，控制好葉片的轉(zhuǎn)速，對鍋爐的狀態(tài)進(jìn)行考察，以選擇最佳的運(yùn)行方式。

4.2 鍋爐燃燒性能的優(yōu)化

通常情況下，鍋爐的燃燒性能與鍋爐的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外界負(fù)荷能力有關(guān)，另外，也與運(yùn)行的參數(shù)如溫度、風(fēng)量有關(guān)。如果符合量變化時（增加），應(yīng)該首先加大風(fēng)量和輸送燃煤量，以加大燃燒量應(yīng)對負(fù)荷的變化。如果鍋爐運(yùn)行處于低負(fù)荷運(yùn)行時，應(yīng)該適當(dāng)?shù)脑黾迂?fù)壓，提升爐膛溫度，能夠有效實現(xiàn)穩(wěn)定燃燒和減少熱量損失。對于燃燒量的調(diào)節(jié)。對于負(fù)荷量較小的鍋爐燃燒，只要改變給料頻率即可，對于負(fù)荷變化較大的，只通過改變給料頻率難以實現(xiàn)調(diào)節(jié)。

在整個運(yùn)行過程中，容易造成燃燒不完全或者中溫過熱器管壁出現(xiàn)超溫現(xiàn)象，因此鍋爐初期干態(tài)運(yùn)行穩(wěn)定性對鍋爐的安全穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要，在燃燒調(diào)整上主要進(jìn)行下述步驟：

（1）降低一次風(fēng)量，一般設(shè)置在25m/s左右，另外增加對應(yīng)層和上層二次風(fēng)速，從而使得進(jìn)風(fēng)能夠快速著火，另外，也能在爐膛內(nèi)充分燃燒。

（2）提高一次風(fēng)的溫度，采用暖風(fēng)器對一次風(fēng)進(jìn)行加熱，提升風(fēng)煤混合物溫度，使其維持在85℃左右，使得著火點提前，提高煤粉的燃燒穩(wěn)定性和充分性。

（3）保證煤粉細(xì)度<10mm，在鍋爐升溫升壓期間，保證煤粉細(xì)度<10mm，確保其穩(wěn)定燃燒，并保以防止受熱面磨損。

（4） 提高床溫，鍋爐投煤初期，降低下二次風(fēng)的開度，降低爐膛火焰中心高度提高床溫，使煤正常著火，防止著火滯后。調(diào)整12臺給煤機(jī)的給煤量，保證爐膛溫度場均勻防止?fàn)t膛左右兩側(cè)溫度偏差大，中溫過熱器管壁出現(xiàn)超溫現(xiàn)象。

5 結(jié)語

電廠鍋爐的安全運(yùn)行是為了保證電廠整個裝置的穩(wěn)定運(yùn)行，對于鍋爐運(yùn)行狀態(tài)的調(diào)節(jié)和優(yōu)化可以明顯的改善電廠的運(yùn)行狀態(tài)和穩(wěn)定性，提升電廠的經(jīng)濟(jì)效益。在進(jìn)行鍋爐運(yùn)行調(diào)試和優(yōu)化時，首先要保證選用合適的鍋爐設(shè)備，注重參數(shù)的變化對于運(yùn)行狀態(tài)的影響。時刻關(guān)注其動態(tài)變化，保證穩(wěn)定運(yùn)行。

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