鍋爐燃燒優(yōu)化調(diào)整的技術(shù)分析

唐文杰

摘要：在火力發(fā)電廠中，鍋爐的燃料成本占總成本的70%以上，污染物的排放，尤其是燃燒不充分污染物排放所帶來一系列環(huán)境問題成為制約火力發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要因素。鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)對火力發(fā)電廠的節(jié)能降耗、節(jié)能減排工作具有重大的意義。系統(tǒng)地分析火力發(fā)電廠鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)的現(xiàn)狀，鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)調(diào)整的目的，以及提高鍋爐燃燒系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)經(jīng)濟(jì)性、安全性的技術(shù)措施。

關(guān)鍵詞：火力發(fā)電;鍋爐;燃燒調(diào)整;技術(shù)

目前火電廠面臨巨大的競爭壓力，一方面，國家從政策層面嚴(yán)格控制新建火力發(fā)電項(xiàng)目，積極發(fā)展太陽能、風(fēng)能、水能、核能等新能源項(xiàng)目，另一方面，由于電煤出現(xiàn)供求關(guān)系不平衡，很難保證實(shí)際燃用煤種為設(shè)計(jì)煤種，直接影響了鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)型、安全性以及環(huán)保性。隨著高參數(shù)、大容量火力發(fā)電機(jī)組的投運(yùn)，鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)的要求越來越高，燃煤電廠鍋爐燃燒排放的硫氧化物（SOx、SO2為主）、氮氧化物（NOx）和粉塵等，對環(huán)境造成了很大的危害，火力發(fā)電廠鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)勢在必行。1火力發(fā)電廠鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀我國火力發(fā)電廠鍋爐實(shí)際運(yùn)行中，由于煤種多變，監(jiān)控參數(shù)存在差異，設(shè)備存在缺陷，長期變負(fù)荷運(yùn)行等原因，使得鍋爐燃燒普遍達(dá)不到最佳狀態(tài)，因此，迫切需要通過燃燒優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)，提高鍋爐運(yùn)行的安全性、經(jīng)濟(jì)性以及環(huán)保性。

目前，在實(shí)際工作中普遍采用單因素法和通過鍋爐燃燒系統(tǒng)監(jiān)測儀表來進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。在采用單因素法進(jìn)行燃燒優(yōu)化調(diào)整時，通過鍋爐燃燒優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)，尋求合理的一、二次風(fēng)配比、風(fēng)煤比、以及過?？諝庀禂?shù)等，通過倒換不同燃燒器調(diào)整火焰中心，使得鍋爐燃燒系統(tǒng)處于最佳運(yùn)行工況，優(yōu)化鍋爐燃燒系統(tǒng)運(yùn)行。在采用鍋爐燃燒系統(tǒng)檢測儀表優(yōu)化調(diào)整時，試驗(yàn)人員通過在線儀表監(jiān)控給煤量、煤質(zhì)成份、飛灰含碳量、風(fēng)粉濃度、一二次風(fēng)速、風(fēng)溫等參數(shù)來調(diào)整鍋爐燃燒。這種優(yōu)化調(diào)整方式雖然更加系統(tǒng)、高效，但是在實(shí)際應(yīng)用中，常常由于監(jiān)測儀表可靠性較低，準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性較差，試驗(yàn)人員水平參差不齊等因素導(dǎo)致鍋爐燃燒優(yōu)化系統(tǒng)不能被準(zhǔn)確校核。

2火力發(fā)電廠鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)實(shí)施目的

目前，火力發(fā)電廠主要承擔(dān)了電網(wǎng)調(diào)峰的任務(wù)，這對火力發(fā)電廠變參數(shù)運(yùn)行的要求越來越高，尤其是低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)下，鍋爐效率普遍較低，廠用電率較高，直接導(dǎo)致了機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性下降，各種動力設(shè)備處于非設(shè)計(jì)工況，對機(jī)組的安全性也造成很大的影響。通過鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)，提高鍋爐運(yùn)行的穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)性，使鍋爐燃燒完全、防止?fàn)t膛內(nèi)部火焰偏斜，防止燒損燃燒器，火焰均勻充滿爐膛，消除熱偏差，使水冷壁周圍產(chǎn)生還原性氣氛，防止?fàn)t膛內(nèi)部積灰，水冷壁結(jié)渣，可以有效避免水冷壁、過熱器、再熱器超溫，鍋爐爆管情況的發(fā)生。

3通過鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)提高鍋爐運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的技術(shù)措施

鍋爐熱平衡公式表明，燃料燃燒送入鍋爐的熱量等于用于生產(chǎn)蒸汽的有效利用熱和生產(chǎn)過程中各項(xiàng)熱損失之和。運(yùn)行中燃燒優(yōu)化調(diào)整的目標(biāo)是將各項(xiàng)熱損失降到最低，這樣就可以有效提高鍋爐的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，從而提高鍋爐的熱效率。在鍋爐各項(xiàng)熱損失中，排煙熱損失所占的比例最大。只有將排煙溫度降低到合適的范圍，才能有效的提高鍋爐效率。當(dāng)然過低的排煙溫度也會帶來空預(yù)器等鍋爐末級煙氣通道低溫腐蝕的問題。漏風(fēng)、摻冷風(fēng)以及受熱面的積灰是影響鍋爐排煙溫度的主要因素，運(yùn)行過程中需要加大調(diào)整，最大限度的減少排煙熱損失，提高鍋爐燃燒效率。盡量調(diào)整爐膛負(fù)壓來降低鍋爐漏風(fēng)，及時關(guān)閉各個看火孔，保持撈渣機(jī)的正常運(yùn)行，保證爐底水封完好，及時對鍋爐本體及其附屬設(shè)備查漏堵漏，防止漏風(fēng)情況的發(fā)生。由于許多電廠煤質(zhì)變差，可以適當(dāng)提高一次風(fēng)風(fēng)粉混合的溫度，減少冷風(fēng)的摻入量。當(dāng)受熱面結(jié)焦、積灰和結(jié)垢時，會使傳熱減弱，排煙損失增大，運(yùn)行中在保證汽溫的前提下優(yōu)化吹灰，確保吹灰器運(yùn)行正常。

目前國內(nèi)電廠主要采用的燃燒方式有切圓燃燒方式、W型火焰燃燒方式、前后墻對沖燃燒方式。主燃燒器區(qū)域采用0.8～0.9的過?？諝庀禂?shù)，保持還原性氣氛，在燃盡風(fēng)口送入平衡風(fēng)，達(dá)到完全燃燒的目的。通過運(yùn)行優(yōu)化，盡量減少各種損失，通過不同煤種的摻燒技術(shù)，對鍋爐內(nèi)燃燒過程進(jìn)行監(jiān)控，合理配比一次風(fēng)、二次風(fēng)，保證鍋爐燃燒效率，使得鍋爐有正常穩(wěn)定的汽壓、汽溫和蒸發(fā)量，減少再熱器減溫水的流量，以提高整個機(jī)組的熱效率。化學(xué)不完全燃燒熱損失是對于排煙中含有未燃盡的一氧化碳、氫等可燃?xì)怏w所造成的熱損失，在煤粉爐中一般不超過0.5%，與燃料性質(zhì)、運(yùn)行工況、過?？諝庀禂?shù)、爐膛結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。運(yùn)行中應(yīng)保持合適的過剩空氣系數(shù)，使燃燒充分且完全。機(jī)械不完全燃燒熱損失可以通過改善煤粉細(xì)度、延長煤粉在鍋爐內(nèi)的停留時間以及增大過量空氣系數(shù)來實(shí)現(xiàn)。磨煤機(jī)是火電廠中的廠用電耗能大戶，過細(xì)的煤粉細(xì)度會導(dǎo)致磨煤機(jī)耗電量的大幅增加，故應(yīng)綜合分析，采用實(shí)驗(yàn)的方法測得合適的煤粉細(xì)度。

4通過鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)提高鍋爐運(yùn)行安全性的技術(shù)措施

一方面，通過技術(shù)改進(jìn)，采用新型燃燒器，實(shí)施多種穩(wěn)燃措施改進(jìn)燃燒的穩(wěn)定性。另一方面，通過調(diào)整燃燒方式提高鍋爐穩(wěn)燃性，依據(jù)不同煤種采取不同的配風(fēng)方式，提高煤粉濃度及煤粉細(xì)度，合理組織一、二次風(fēng)速、降低一次風(fēng)速。在低負(fù)荷或煤質(zhì)變差時，煤粉爐裝設(shè)預(yù)燃室，煤粉氣流在高溫的預(yù)燃室中被點(diǎn)燃，進(jìn)入爐膛繼續(xù)燃燒，用以穩(wěn)定燃料的著火與燃燒，并節(jié)約助燃用油，提高各個燃燒器及風(fēng)粉均勻性，保證爐膛內(nèi)穩(wěn)定燃燒。運(yùn)行中通過燃燒調(diào)整減少鍋爐爐膛結(jié)渣，適當(dāng)提高一次風(fēng)速以減輕燃燒器附近的結(jié)焦，盡量投用分散層燃料，分散火焰降低燃燒中心溫度，降低灰份熔化或軟化程度。加強(qiáng)燃燒調(diào)整，避免負(fù)荷變動幅度太大，嚴(yán)格控制升溫升壓速度，防止兩側(cè)煙氣溫度出現(xiàn)偏差。堅(jiān)持鍋爐定期吹灰工作，優(yōu)化吹灰控制程序，根據(jù)汽溫變化、爐膛出口煙溫及兩側(cè)煙溫差變化可適當(dāng)增加吹灰次數(shù)和頻率。加強(qiáng)配風(fēng)工況調(diào)整，組織良好的爐內(nèi)燃燒空氣動力場，合理控制爐內(nèi)過?？諝庀禂?shù)。加強(qiáng)運(yùn)行監(jiān)視調(diào)整，保持受熱面清潔，按照吹灰程控及時清焦吹灰，必要時采用降低負(fù)荷的辦法降低爐膛溫度，使焦渣自行掉落，但要防止?fàn)t內(nèi)工況變動過大而造成鍋爐滅火事故的發(fā)生。保持盡可能細(xì)的煤粉細(xì)度，使煤粉在燃燒器內(nèi)噴出的2～3s內(nèi)迅速激烈燃燒，保持一定的爐膛過?？諝庀禂?shù)，避免水冷壁超溫爆管情況的發(fā)生。根據(jù)負(fù)荷指令變化調(diào)整燃燒器的投入，盡量保持下層燃燒器運(yùn)行，可以有效的降低爐膛內(nèi)火焰最高溫度，可以有效減少水冷壁的高溫腐蝕，防止出現(xiàn)水冷壁局部超溫爆管情況的發(fā)生。

5結(jié)語

火力發(fā)電廠鍋爐燃燒優(yōu)化是一項(xiàng)非常復(fù)雜的系統(tǒng)工程，目前在各級電力工作者的共同努力下，鍋爐燃燒技術(shù)日臻完善，鍋爐燃燒效率不斷提高，其安全性、穩(wěn)定性也不段升級。然而，隨著國家對環(huán)保的不斷重視以及電力公司對盈利要求的不斷提高，燃燒優(yōu)化技術(shù)依舊有著很深的挖掘潛力，仍然有許多燃燒優(yōu)化問題有待解決，鍋爐燃燒系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)對于鍋爐安全、高效和低污染運(yùn)行有著重要的作用，對于能源可持續(xù)發(fā)展、環(huán)境保護(hù)有著重要意義。

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