火力發(fā)電廠鍋爐的節(jié)能降耗策略分析

王云龍 李鵬 王朋玉 項(xiàng)軍

摘要：隨著節(jié)能理念在各個(gè)行業(yè)的不斷深入，生產(chǎn)過程中如何實(shí)現(xiàn)節(jié)能減耗已經(jīng)成為了全社會(huì)性的發(fā)展方向?；鹆Πl(fā)電廠作為我國(guó)電力資源供應(yīng)方式之一在生產(chǎn)過程中涉及到的能源消耗問題非常嚴(yán)重，這方面問題已經(jīng)收到了全社會(huì)的高度關(guān)注。如何將節(jié)能減耗理念貫徹落實(shí)到火力發(fā)電廠的電力資源生產(chǎn)中能夠有效降低發(fā)電環(huán)節(jié)的資源消耗問題?；鹆Πl(fā)電過程中最為重要的設(shè)備便是鍋爐，優(yōu)化鍋爐的使用效能直接決定了火力發(fā)電的節(jié)能效果。

關(guān)鍵詞：火力發(fā)電廠;鍋爐;節(jié)能降耗

1鍋爐運(yùn)行過程中出現(xiàn)的問題

1.1燃料問題

我們國(guó)家的火力發(fā)電廠生產(chǎn)電能的主要方式是利用鍋爐燃燒產(chǎn)生熱能以此來不斷供應(yīng)日常生活和生產(chǎn)所需，煤炭作為最主要的燃料，是火力發(fā)電最關(guān)鍵的因素也是火力發(fā)電廠最直接的影響條件，它對(duì)火力發(fā)電廠的生產(chǎn)力有著密切的聯(lián)系?；鹆Πl(fā)電廠鍋爐在運(yùn)行的時(shí)候，一般采用的煤炭最主要是以原煤為主，這就與采購(gòu)部門在進(jìn)行燃料采購(gòu)時(shí)如何選擇原煤有著密切的關(guān)系，采購(gòu)部門在采購(gòu)時(shí)應(yīng)當(dāng)選擇質(zhì)量有足夠保證的煤炭，保證煤炭在燃燒時(shí)不會(huì)出現(xiàn)煤炭難以燃燒或者燃燒不盡以及煤炭不易產(chǎn)生熱量和降低產(chǎn)熱效能的效果。除此之外，品質(zhì)較高的煤炭在燃燒時(shí)產(chǎn)生的煤渣較少，不會(huì)導(dǎo)致大量的浪費(fèi)和能源消耗。

1.2飛灰可燃物多

在火力發(fā)電廠鍋爐運(yùn)行的過程中，如果采用品質(zhì)較差的煤炭則極易導(dǎo)致鍋爐受到損傷，品質(zhì)較差的煤炭會(huì)是鍋爐的表面附著未充分燃燒的煤渣，如果要想對(duì)這些煤渣進(jìn)行清理的話，就要花費(fèi)大量的人力物力和財(cái)力，投入更多的成本不說，還會(huì)對(duì)鍋爐的使用造成損害，還極易導(dǎo)致是電力生產(chǎn)不足，影響人們的日常生活和工業(yè)生產(chǎn)。品質(zhì)較低的煤炭在燃燒的時(shí)候還會(huì)大量損耗鍋爐轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所使用的機(jī)油和煤炭在初期燃燒時(shí)所使用的燃油，品質(zhì)較低的煤炭在燃燒時(shí)需要借助外力手段來促其燃燒，這就需要消耗大量的燃油，造成燃油資源的損耗，如果品質(zhì)更差的煤炭在燃燒時(shí)就需要借助大量的外界條件，這也是造成損耗的一種途徑。

1.3鍋爐運(yùn)行出現(xiàn)中斷

鍋爐的運(yùn)行在火力發(fā)電廠中是最重要的一個(gè)過程，鍋爐運(yùn)轉(zhuǎn)的效率直接影響了電力生產(chǎn)的效率，鍋爐運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)間以及能源的消耗都是影響電力質(zhì)量的重要因素。在這其中，鍋爐的質(zhì)量又是影響鍋爐運(yùn)行的重要條件之一。通常情況下，質(zhì)量更高的鍋爐在火力發(fā)電的過程中能夠更好地發(fā)揮作用和效力，能夠更好的達(dá)到電力目標(biāo)。質(zhì)量越好的鍋爐在運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候可以更好地促進(jìn)燃料的完全燃燒，更好地促進(jìn)熱能的產(chǎn)生，從而使鍋爐運(yùn)轉(zhuǎn)達(dá)到更好的效率，提高生產(chǎn)效益。然而，質(zhì)量比較差的鍋爐在運(yùn)行中通常會(huì)出現(xiàn)其他的突發(fā)狀況，往往會(huì)造成鍋爐運(yùn)轉(zhuǎn)出現(xiàn)中斷的現(xiàn)象，在中斷的過程中就需要工作人員進(jìn)行檢測(cè)和維修，這不僅造成人力資源的浪費(fèi)，而且會(huì)影響生產(chǎn)效率，無法完成生產(chǎn)目標(biāo)，影響人們的日常生活和工業(yè)生產(chǎn)。

2火力發(fā)電廠鍋爐運(yùn)行控制的節(jié)能對(duì)策解析

2.1優(yōu)化鍋爐燃燒調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)

應(yīng)選用智能自動(dòng)化經(jīng)濟(jì)調(diào)控系統(tǒng)，充分結(jié)合專家推理技術(shù)、智能決策技術(shù)，研制滿足火力發(fā)電廠鍋爐燃燒監(jiān)控需求的控制系統(tǒng)。如：某電廠60萬超臨界機(jī)組通過鍋爐燃燒智能調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)的使用，可以提高鍋爐效率1%左右，送、引風(fēng)機(jī)電耗降低200～600kW，氮氧化物排放量降低19.8%，再熱器減溫水用量減少30%，有效提高了汽輪發(fā)電機(jī)組的熱交換效率。采用鍋爐燃燒智能閉環(huán)控制系統(tǒng)，可以有效提高鍋爐熱交換效率，減少點(diǎn)火的燃料損失和提高其點(diǎn)火燃燒的穩(wěn)定性，同時(shí)可以降低氮氧化物、CO等污染物的排放量。如：對(duì)于一臺(tái)30萬的國(guó)產(chǎn)機(jī)組而言，估計(jì)其條件，同另外1臺(tái)沒有采用變頻器進(jìn)行技術(shù)升級(jí)改造的機(jī)組運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)采用變頻調(diào)速節(jié)能控制后，一次風(fēng)機(jī)系統(tǒng)每小時(shí)大約節(jié)約電能資源600kW，如果按照該機(jī)組全年運(yùn)行6000h進(jìn)行估算，則大約可以節(jié)約電能資源360萬kWh，如果按照電廠平均上網(wǎng)電價(jià)按0.4元/kWh進(jìn)行估算，則電廠兩臺(tái)機(jī)組經(jīng)變頻調(diào)速節(jié)能改造后可以獲得約288萬元的直接經(jīng)濟(jì)效益。

2.2加強(qiáng)鍋爐燃燒控制的智能化

節(jié)能減排是火電站永恒的目標(biāo)，而鍋爐燃燒的控制對(duì)能量轉(zhuǎn)換效率、污染物產(chǎn)生及運(yùn)行安全性影響最大。鍋爐燃燒和傳熱過程的復(fù)雜性，使得難以按照傳統(tǒng)方法對(duì)其進(jìn)行建模從而進(jìn)行有效控制。在鍋爐燃燒智能化方面，可采用多目標(biāo)優(yōu)化控制技術(shù)路線。采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機(jī)等技術(shù)對(duì)復(fù)雜的多變量、大遲延、非線性對(duì)象進(jìn)行建模，并與智能尋優(yōu)算法及基于模型的預(yù)測(cè)控制技術(shù)相結(jié)合實(shí)施閉環(huán)控制。如以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機(jī)技術(shù)建立的鍋爐燃燒模型為基礎(chǔ)，采用粒子群優(yōu)化算法、遺傳算法、蟻群優(yōu)化算法等智能優(yōu)化算法，尋找鍋爐燃燒系統(tǒng)各輸入?yún)?shù)的最佳組合，并以此作為各層風(fēng)量配置的依據(jù)，并對(duì)鍋爐燃燒進(jìn)行優(yōu)化指導(dǎo)和實(shí)時(shí)控制，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)建立NOx排放、凝汽器背壓模型，利用預(yù)測(cè)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)噴氨量、空冷風(fēng)機(jī)的精準(zhǔn)控制等。

2.3重視控制系統(tǒng)的設(shè)備故障預(yù)警能力

火電機(jī)組參與調(diào)峰頻率的提高以及煤種的經(jīng)常變化，使得電站設(shè)備發(fā)生故障的幾率增大，影響發(fā)電設(shè)備運(yùn)行安全性?；谠O(shè)備管理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，采用關(guān)聯(lián)規(guī)則、主元分析、相關(guān)性分析等不同技術(shù)手段和方法，結(jié)合專家知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)，確定故障的主要征兆參數(shù)和閾值?；诘湫偷墓收蠘颖?，采用機(jī)器學(xué)習(xí)與智能建模技術(shù)，建立設(shè)備故障預(yù)警模型和時(shí)間預(yù)測(cè)模型，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的故障準(zhǔn)確預(yù)警和診斷，降低設(shè)備異常，減小導(dǎo)致故障的風(fēng)險(xiǎn)。

2.4加強(qiáng)鍋爐燃燒的可視化技術(shù)

在對(duì)電站鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)中，大多都是通過對(duì)運(yùn)行參數(shù)的分析來對(duì)燃燒狀況進(jìn)行調(diào)整。在收集運(yùn)行參數(shù)時(shí)基本都是通過安裝檢測(cè)裝置來實(shí)現(xiàn)的，但是測(cè)量裝置的布點(diǎn)、材料等因素會(huì)限制測(cè)量數(shù)據(jù)的真實(shí)性和可行性。而傳統(tǒng)的光譜測(cè)量由于信號(hào)較弱，在受到噪聲和系統(tǒng)熒光的影響下也會(huì)降低測(cè)量質(zhì)量。鍋爐燃燒特性可通過對(duì)爐膛內(nèi)燃燒火焰的溫度來判斷，通過對(duì)爐膛燃燒火焰溫度分布能夠?yàn)檫\(yùn)行人員進(jìn)行燃燒參數(shù)優(yōu)化調(diào)整提供重要依據(jù)。但是由于爐膛核心區(qū)域的燃燒溫度較高，采用傳統(tǒng)的裝置測(cè)量是無法實(shí)現(xiàn)的，所以一直都是測(cè)量的盲區(qū)。而通過可視化技術(shù)不需要直接接觸爐膛內(nèi)部即可掌握爐膛的運(yùn)行狀態(tài)，鍋爐CT借助紅外激光即能夠測(cè)量爐膛燃燒溫度和濃度場(chǎng)，不需要接觸爐膛核心燃燒區(qū)就能夠了解燃燒狀況，同時(shí)還可測(cè)量煙道溫度。

2.5基于燃燒理論的建模技術(shù)

理論模型是在計(jì)算機(jī)技術(shù)和燃燒理論相結(jié)合的條件下建立起來的。研究的過程中使用的主要方式是數(shù)值模擬。伴隨當(dāng)前計(jì)算機(jī)技術(shù)的逐步深入，在電站鍋爐燃燒優(yōu)化過程中，利用相關(guān)軟件來對(duì)鍋爐燃燒的狀態(tài)進(jìn)行分析，并且模擬參數(shù)改變后的狀態(tài)驗(yàn)證參數(shù)設(shè)計(jì)的合理性，可以讓鍋爐燃燒的效率提高。在對(duì)燃燒理論建模技術(shù)使用之前，首先需要深入的對(duì)電站的各種參數(shù)進(jìn)行分析，并且以這些參數(shù)為基礎(chǔ)建立模型。在建模過程中需要保證數(shù)學(xué)模型的精準(zhǔn)性并且有機(jī)的融入各種數(shù)據(jù)參數(shù)，與現(xiàn)場(chǎng)的條件相吻合，這樣才能保證數(shù)學(xué)建模的準(zhǔn)確性，提高建模的效率。

3結(jié)語(yǔ)

在目前社會(huì)發(fā)展的需求下，想要在滿足不斷增長(zhǎng)的社會(huì)需求的同時(shí)降低火電站發(fā)展過程中的能耗，必須要從鍋爐中使用燃料的效率入手，同時(shí)這也是火力發(fā)電廠進(jìn)一步提高的必然要求。具體的通過以上內(nèi)容的分析研究可以發(fā)現(xiàn)在發(fā)電廠鍋爐使用中想要解決好節(jié)能降耗的問題，首先需要根據(jù)發(fā)電的實(shí)際情況選擇優(yōu)良的鍋爐設(shè)備與燃煤，這樣在鍋爐工作過程中能盡可能的提高煤炭的燃燒效率，從而減少資源的浪費(fèi)以及廢氣的排放，起到節(jié)能減耗的作用。

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