鍋爐燃燒及優(yōu)化運(yùn)行

劉 洋

（大唐國(guó)際托克托發(fā)電有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古托克托 010206）

0 引言

鍋爐燃燒發(fā)電是當(dāng)前電力生產(chǎn)的主要形式。燃燒的原料為煤炭，鍋爐運(yùn)行過(guò)程中，蒸汽壓力、再熱蒸汽溫度、飽和水位等，都會(huì)影響鍋爐運(yùn)行效果。在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，必須對(duì)鍋爐運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)觀察，因?yàn)殄仩t運(yùn)行過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)很多不確定的因素，造成運(yùn)行過(guò)程不穩(wěn)定，且外部因素隨時(shí)可能引起鍋爐參數(shù)的變化。例如，當(dāng)鍋爐運(yùn)行中單元機(jī)組蒸汽流量發(fā)生改變時(shí)，鍋爐的蒸汽壓力、蒸汽溫度以及水位都會(huì)發(fā)生改變，對(duì)鍋爐燃燒的正常運(yùn)行產(chǎn)生影響。同時(shí)，鍋爐燃燒煤炭也會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題。降低煤炭燃燒之后的一氧化氮的排放量，是鍋爐優(yōu)化的一大目標(biāo)，在不改變?cè)O(shè)備的情況下，通過(guò)對(duì)燃燒方法進(jìn)行優(yōu)化，也可以達(dá)到降低氮氧化合物排放量，使電廠的生產(chǎn)達(dá)到國(guó)家清潔標(biāo)準(zhǔn)。鍋爐燃燒的調(diào)整和優(yōu)化是鍋爐運(yùn)行過(guò)程中的主要內(nèi)容之一，對(duì)鍋爐的燃燒效率十分關(guān)鍵。

1 鍋爐燃燒優(yōu)化概述

1.1 鍋爐燃燒優(yōu)化目標(biāo)

鍋爐燃燒優(yōu)化指對(duì)鍋爐燃燒過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化與控制，降低能耗，提高能源利用率。對(duì)鍋爐燃燒進(jìn)行優(yōu)化必須結(jié)合實(shí)際情況，根據(jù)鍋爐的負(fù)荷情況、煤炭種類等進(jìn)行設(shè)計(jì)，調(diào)整鍋爐的操作參數(shù)，控制鍋爐的運(yùn)行效率，同時(shí)減少鍋爐燃燒過(guò)程中的氮氧化合物的排放量，確保鍋爐燃燒運(yùn)行管理的經(jīng)濟(jì)環(huán)保性。鍋爐燃燒優(yōu)化控制主要是在保證鍋爐機(jī)組安全運(yùn)行的前提下，優(yōu)化可控參數(shù)，選出一組操作參數(shù)的組合。比較常見(jiàn)的300 MW 鍋爐，其優(yōu)化目標(biāo)主要是鍋爐熱效率、氮氧化合物排放量、運(yùn)行成本3 個(gè)方面，為使這3 個(gè)方面的數(shù)據(jù)達(dá)到最優(yōu)，可以進(jìn)行多目標(biāo)綜合優(yōu)化。

隨著我國(guó)電力行業(yè)的不斷發(fā)展，鍋爐燃燒和運(yùn)行管理要求越來(lái)越高，很多電廠都采用“廠網(wǎng)分開(kāi)，競(jìng)價(jià)上網(wǎng)”等運(yùn)行機(jī)制，在這種情況下，必須要提高鍋爐燃燒機(jī)組的安全性和經(jīng)濟(jì)性，降低發(fā)電成本，提高鍋爐燃燒方式，應(yīng)對(duì)激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。

1.2 鍋爐運(yùn)行優(yōu)化原則

對(duì)鍋爐運(yùn)行過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化，主要從燃燒參數(shù)的優(yōu)化方面著手，尤其當(dāng)鍋爐負(fù)荷水平較低時(shí)，應(yīng)控制好安全性與經(jīng)濟(jì)性，負(fù)荷較低時(shí)鍋爐的經(jīng)濟(jì)性與安全性都比較低。因?yàn)殄仩t不是單一的機(jī)械設(shè)備，必須和其他設(shè)備結(jié)合起來(lái)形成一個(gè)完整的機(jī)組才可以運(yùn)行，而鍋爐的參數(shù)設(shè)計(jì)一般都是針對(duì)某個(gè)具體設(shè)備而言，沒(méi)有充分考慮到鍋爐機(jī)組的情況，因此對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化不具備系統(tǒng)性，不符合實(shí)際情況。另外，在鍋爐的制造與安裝過(guò)程中存在一些偏差，達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，導(dǎo)致鍋爐運(yùn)行中出現(xiàn)一些問(wèn)題。還有就是設(shè)備設(shè)計(jì)參數(shù)不合理。因此，在鍋爐燃燒優(yōu)化運(yùn)行過(guò)程中，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況，從系統(tǒng)分析、比較等方面著手，研究鍋爐在不同的負(fù)荷條件下參數(shù)的優(yōu)化方式和控制方式。以現(xiàn)有設(shè)備為基礎(chǔ)進(jìn)行調(diào)整，才能達(dá)到更加良好的優(yōu)化效果，使優(yōu)化后的鍋爐燃燒運(yùn)行過(guò)程更合理、準(zhǔn)確、可靠。而且在進(jìn)行優(yōu)化時(shí)必須進(jìn)行多次試驗(yàn)，確定最終的鍋爐燃燒經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式和運(yùn)行參數(shù)。

2 鍋爐燃燒優(yōu)化管理措施

2.1 確定鍋爐燃燒優(yōu)化參數(shù)

對(duì)鍋爐的燃燒過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化，首先必須確定鍋爐燃燒過(guò)程中各參數(shù)的數(shù)值，可以經(jīng)過(guò)試驗(yàn)了解鍋爐的基本性能，然后進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。試驗(yàn)過(guò)程主要包括摸底試驗(yàn)和優(yōu)化調(diào)整兩部分。確定參數(shù)前，必須通過(guò)全面的收集整理，了解鍋爐的基本情況，并且對(duì)鍋爐的典型工況進(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)鍋爐的熱損失進(jìn)行分析，通過(guò)計(jì)算鍋爐的性能以及能耗，尋找引起鍋爐能耗較高的原因，再確定優(yōu)化目標(biāo)。需要進(jìn)行多次優(yōu)化試驗(yàn)，根據(jù)鍋爐優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)的結(jié)果，在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備消缺的基礎(chǔ)上確定最終優(yōu)化目標(biāo)，再進(jìn)行調(diào)試，得到最終結(jié)果。

2.2 鍋爐優(yōu)化管理措施

2.2.1 煤質(zhì)管理

燃煤質(zhì)量是影響鍋爐運(yùn)行水平的重要因素。煤質(zhì)水平較高，鍋爐運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的廢氣污染更少，而且鍋爐的運(yùn)行效率高，能耗少，浪費(fèi)較少。隨著電廠逐漸進(jìn)入商業(yè)化運(yùn)營(yíng)，煤質(zhì)管理也越來(lái)越重要。煤炭的灰分增加，則煤炭熱值減少，鍋爐的能耗、金屬單耗、受熱面磨損都會(huì)增加，而且燃燒的穩(wěn)定性與安全性也會(huì)受到影響。因此，做好煤質(zhì)管理是鍋爐燃燒優(yōu)化的重要措施。電廠在選擇燃煤時(shí)必須對(duì)煤炭質(zhì)量進(jìn)行控制，從正規(guī)企業(yè)購(gòu)買(mǎi)煤炭資源。

2.2.2 加強(qiáng)鍋爐運(yùn)行過(guò)程中的監(jiān)測(cè)

鍋爐的燃燒和傳熱過(guò)程復(fù)雜，影響因素比較隨機(jī)，任何因素都可能對(duì)其產(chǎn)生影響，因此，必須加強(qiáng)鍋爐運(yùn)行過(guò)程的監(jiān)測(cè)管理。

（1）進(jìn)行實(shí)時(shí)檢查，觀察鍋爐膛內(nèi)的火焰情況，如火焰的燃燒程度、顏色、鍋爐膛內(nèi)充滿度、著火氣流等，觀察是否有大面積結(jié)渣等情況，如果發(fā)現(xiàn)鍋爐膛內(nèi)有大面積結(jié)渣，應(yīng)及時(shí)將結(jié)渣清除，以防結(jié)渣影響鍋爐燃燒效率和傳熱效率。而且在鍋爐運(yùn)行過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格控制出口煙氣溫度，不能超過(guò)設(shè)計(jì)值，必要時(shí)可以進(jìn)行降負(fù)荷處理。

（2）加強(qiáng)運(yùn)行過(guò)程中的吹灰與除渣。鍋爐運(yùn)行時(shí)按照規(guī)章制度對(duì)鍋爐的各個(gè)受熱面進(jìn)行吹灰，可以使用吹灰器進(jìn)行操作。發(fā)現(xiàn)吹灰器失靈，立即停止吹灰，避免燒壞吹灰器。定期對(duì)鍋爐進(jìn)行降負(fù)荷除渣操作，控制降負(fù)荷速率，防止因掉渣引起鍋爐膛內(nèi)滅火。檢修人員隨時(shí)觀察鍋爐水冷壁受熱情況，確保受熱面光滑，并且按照電廠規(guī)定的檢修章程，定期進(jìn)行大規(guī)模檢修與日常小檢修，保證鍋爐膛內(nèi)的氣流度和充滿度良好。

（3）加強(qiáng)鍋爐運(yùn)行的監(jiān)視。鍋爐膛內(nèi)某個(gè)因素發(fā)生改變，都會(huì)引起鍋爐運(yùn)行參數(shù)的變化，鍋爐的一次風(fēng)速、二次風(fēng)速、燃燒器區(qū)域熱負(fù)荷等都要進(jìn)行必要地調(diào)整。熱負(fù)荷等參數(shù)可以根據(jù)燃燒所用的煤炭質(zhì)量要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，運(yùn)行過(guò)程中密切監(jiān)控再熱器汽溫的變化，如果發(fā)現(xiàn)再熱汽溫出現(xiàn)異常升高，減溫水用量明顯增多，則需分析原因，降低鍋爐膛內(nèi)的負(fù)荷情況。

2.2.3 優(yōu)化燃燒技術(shù)

空氣分段燃燒可以降低鍋爐氮氧化物的排放量，降低運(yùn)行成本。在優(yōu)化調(diào)節(jié)過(guò)程中，要適應(yīng)外界負(fù)荷的變化，在滿足鍋爐蒸汽質(zhì)量前提下，對(duì)燃燒技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化。一般固態(tài)排渣煤粉鍋爐，其優(yōu)化目標(biāo)包括穩(wěn)定的汽壓、汽溫、蒸發(fā)量，燃燒中心要適當(dāng)，燃燒過(guò)程穩(wěn)定，火焰分布均勻，可以在單個(gè)燃燒器內(nèi)部設(shè)計(jì)分級(jí)燃燒，在主燃燒區(qū)域頂層燃燒器上部一段距離另設(shè)二次風(fēng)噴口，使部分二次風(fēng)通過(guò)噴口進(jìn)入鍋爐爐膛內(nèi)，保證蒸汽品質(zhì)。

為保證鍋爐燃燒過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性，必須對(duì)風(fēng)速與煤炭的燃燒速度進(jìn)行調(diào)控，使鍋爐的風(fēng)煤搭配更合理，二次風(fēng)與送風(fēng)吸風(fēng)配合，保證鍋爐膛內(nèi)的溫度合適。合理的二次風(fēng)配合是確保鍋爐著火迅速、燃燒安全的重要保障。當(dāng)鍋爐的運(yùn)行環(huán)境發(fā)生改變時(shí)，應(yīng)對(duì)風(fēng)與煤的比例進(jìn)行調(diào)整，減少煤炭燃燒過(guò)程能量損失。當(dāng)鍋爐負(fù)荷改變時(shí)，可以調(diào)整送入鍋爐內(nèi)的煤炭量和風(fēng)量，使鍋爐的燃燒工況發(fā)生改變，在高負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)行。由于鍋爐爐膛溫度高，著火條件較好，所以燃燒過(guò)程比較穩(wěn)定。

為提高鍋爐效率，可以根據(jù)煤質(zhì)條件，降低過(guò)量空氣系數(shù)，將鍋爐的排煙熱損失降到最低。如果鍋爐處于低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，則應(yīng)通過(guò)適當(dāng)方法降低鍋爐膛內(nèi)負(fù)壓，提高爐膛內(nèi)溫度，同時(shí)能減少鍋爐內(nèi)部漏風(fēng)，維持鍋爐的穩(wěn)定燃燒，避免熱損失。最后，要及時(shí)調(diào)節(jié)鍋爐的燃燒量，如果鍋爐的負(fù)荷波動(dòng)較大，則需要注意，單純地給料已不能滿足鍋爐燃燒優(yōu)化調(diào)節(jié)的需要，對(duì)此應(yīng)調(diào)節(jié)給料機(jī)細(xì)節(jié)，如控制好爐內(nèi)空氣動(dòng)力工況，或改變給料機(jī)的運(yùn)行頻率，提高鍋爐運(yùn)行水平。

3 結(jié)語(yǔ)

鍋爐是發(fā)電廠的重要設(shè)備。鍋爐燃燒過(guò)程中使用的主要原料是煤炭，為減少鍋爐運(yùn)行的損耗以及給環(huán)境帶來(lái)的危害，可以加強(qiáng)對(duì)鍋爐運(yùn)行過(guò)程的優(yōu)化和調(diào)整，達(dá)到節(jié)能降耗、提高能源利用率的目的。在鍋爐優(yōu)化運(yùn)行過(guò)程中，一方面要提高煤炭質(zhì)量，另一方面要優(yōu)化鍋爐的參數(shù)和燃燒技術(shù)，使鍋爐處于最優(yōu)運(yùn)行狀態(tài)。同時(shí)要對(duì)鍋爐進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)異常，及時(shí)查找原因并排除，提高鍋爐運(yùn)行效率和運(yùn)行水平。