火力發(fā)電廠鍋爐節(jié)能降耗的對(duì)策與措施研究

(晉控電力同達(dá)熱電山西有限公司，大同 037000)

0 引 言

循環(huán)流化床鍋爐具有燃料靈活、發(fā)電率強(qiáng)、污染排放低、高效率等優(yōu)勢(shì)，在火力發(fā)電廠運(yùn)營(yíng)發(fā)展中廣泛應(yīng)用，隨著人們可持續(xù)發(fā)展理念的逐漸深化，火力發(fā)電廠的能源損耗標(biāo)準(zhǔn)逐漸嚴(yán)格，循環(huán)流化床鍋爐的應(yīng)用收到諸多因素阻礙難以發(fā)揮效果，導(dǎo)致節(jié)能效果并不顯著，因此為迎合時(shí)代發(fā)展需求，火力發(fā)電廠應(yīng)以循環(huán)流化床鍋爐為突破口制定節(jié)能降耗措施，推動(dòng)火力發(fā)電廠生態(tài)環(huán)保建設(shè)。

1 火力發(fā)電廠鍋爐能耗特性

與傳統(tǒng)煤粉鍋爐相比，循環(huán)流化床鍋爐性能更為優(yōu)越，在現(xiàn)代化火力發(fā)電廠中已實(shí)現(xiàn)大規(guī)模普及，因此本文展開(kāi)鍋爐節(jié)能降耗研究時(shí)，以循環(huán)流化床鍋爐為主要研究對(duì)象，以此保障節(jié)能降耗措施實(shí)際效果。循環(huán)流化床鍋爐為氣固混合燃燒凡是，熱容量得到數(shù)十倍提升，且具有較強(qiáng)穩(wěn)定性，循環(huán)流化床鍋爐可實(shí)現(xiàn)爐內(nèi)溫度均勻，便于燃燒傳熱，提升燃燒效率，據(jù)統(tǒng)計(jì)，火力發(fā)電廠中循環(huán)流化床鍋爐可實(shí)現(xiàn)98%以上燃燒效率[1]。循環(huán)流化床鍋爐應(yīng)用分級(jí)燃燒方式降低氮氧化物含量，規(guī)避氮氧空氣污染，而分級(jí)燃燒的前提則為低溫燃燒方式，此外循環(huán)流化床鍋爐對(duì)燃料具有較強(qiáng)適應(yīng)性，甚至可借助劣質(zhì)燃料完成火力發(fā)電，其爐料循環(huán)效果顯著，隨著蓄熱量的增高可實(shí)現(xiàn)爐內(nèi)燃燒參數(shù)穩(wěn)定，因此循環(huán)流化床鍋爐具有較好調(diào)載能力，可實(shí)現(xiàn)負(fù)荷高效調(diào)節(jié)。

循環(huán)流化床鍋爐隨著科技的發(fā)展而逐漸成熟，推動(dòng)了我國(guó)潔凈煤發(fā)電發(fā)展進(jìn)程，循環(huán)流化床鍋爐憑借燃燒效率及燃料適應(yīng)性優(yōu)勢(shì)在我國(guó)火力發(fā)電行業(yè)中占據(jù)重要地位。煤作為火力發(fā)電主要燃料，循環(huán)流化床鍋爐的燃料適應(yīng)性使劣質(zhì)煤供電成為可能，隨可實(shí)現(xiàn)發(fā)電應(yīng)用，但無(wú)法保障所有規(guī)格性質(zhì)的煤資源高效利用。近年來(lái)，我國(guó)煤炭市場(chǎng)處于緊張供應(yīng)狀態(tài)，部分火力發(fā)電廠受到煤炭資源制約面臨“斷煤停機(jī)”隱患，導(dǎo)致部分火力發(fā)電廠不得不使用劣質(zhì)煤發(fā)電，此時(shí)循環(huán)流化床鍋爐發(fā)電效率降低，且煤炭資源損耗量大幅度提升，同時(shí)火力發(fā)電廠操作人員對(duì)不同性質(zhì)的煤炭資源無(wú)法把握燃燒數(shù)據(jù)，使循環(huán)流化床鍋爐受到燃料性質(zhì)影響面臨啟停、檢修問(wèn)題，不僅造成能源額外損耗，更增加了火力發(fā)電廠的額外經(jīng)濟(jì)成本。

2 實(shí)現(xiàn)鍋爐節(jié)能降耗的火力發(fā)電廠的發(fā)展策略

2.1 提升燃燒效率

循環(huán)流化床鍋爐節(jié)能減排效果由燃燒率反映，煤炭作為火力發(fā)電廠主要應(yīng)用燃料，其燃燒效率可直接影響節(jié)能減耗效果，因此需借助一定手段控制煤炭燃燒速度，實(shí)現(xiàn)鍋爐節(jié)能。結(jié)合火力發(fā)電廠循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行來(lái)看，可借助鍋爐余熱回收增強(qiáng)鍋爐效率，例如：借助高壓蒸汽實(shí)現(xiàn)爐內(nèi)熱量循環(huán)，回收蒸汽余熱，提高鍋爐燃燒效果，在信息化時(shí)代，可借助信息技術(shù)增設(shè)智能溫采系統(tǒng)，用以監(jiān)測(cè)鍋爐余熱泄漏量及閥門(mén)余熱排放量，便于操作人員及時(shí)回收蒸汽余熱，同時(shí)可于尾部煙道內(nèi)擴(kuò)大受熱面，使所回收的蒸汽余熱充分利用，繼而實(shí)現(xiàn)火力發(fā)電廠鍋爐節(jié)能降耗。

除余熱回收控制煤炭燃燒效果外，還可通過(guò)降低鍋爐熱量損失的手段實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗目標(biāo)。第一，降低鍋爐預(yù)熱器漏風(fēng)率，確保循環(huán)流化床鍋爐煤炭燃燒時(shí)具有足夠氧氣供給，以此提升爐內(nèi)煤料燃燒效果；第二，注重循環(huán)流化床鍋爐清潔工作，確保鍋爐運(yùn)行環(huán)境適宜，在此基礎(chǔ)上嚴(yán)格控制鍋爐溫度，借助智能化溫采系統(tǒng)監(jiān)測(cè)爐內(nèi)溫度，規(guī)避熱量流失。

2.2 縮短啟動(dòng)時(shí)間

相較于傳統(tǒng)煤粉爐，循環(huán)流化床鍋爐啟動(dòng)時(shí)間稍慢，可造成額外能源損耗，嚴(yán)重阻礙了火力發(fā)電廠節(jié)能降耗進(jìn)程，因此需結(jié)合循環(huán)流化床鍋爐實(shí)際情況，降低機(jī)組啟動(dòng)能耗。例如：運(yùn)用輔助蒸汽加熱爐底，提升循環(huán)流化床鍋爐燃油溫度，便于油槍著火霧化，起到縮短到冷卻時(shí)間的作用；此外，還可于鍋爐啟動(dòng)前期加強(qiáng)排污工作，提高鍋水品質(zhì)，加強(qiáng)鍋爐內(nèi)部受熱較弱部分的循環(huán)換熱，改善水循環(huán)，提高鍋爐性能，實(shí)現(xiàn)能源節(jié)約。循環(huán)流化床鍋爐點(diǎn)火運(yùn)行后需及時(shí)開(kāi)啟高低壓旁路疏水，并完成汽輪機(jī)軸封及真空操作，使汽輪機(jī)前蒸汽與爐前溫度一致，且同步升高，當(dāng)循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)蒸汽參數(shù)達(dá)到?jīng)_轉(zhuǎn)標(biāo)準(zhǔn)后對(duì)機(jī)組沖轉(zhuǎn)，規(guī)避循環(huán)流化床鍋爐溫度不達(dá)標(biāo)而導(dǎo)致的持續(xù)燃燒、能源損耗問(wèn)題。

2.3 新方式鍋爐運(yùn)行

隨著節(jié)能理念的更新，火力發(fā)電廠鍋爐運(yùn)行相關(guān)技術(shù)、燃燒方式、能源均得到發(fā)展，為推動(dòng)循環(huán)流化床鍋爐節(jié)能減耗，應(yīng)注重應(yīng)用新方法新技術(shù)。例如：借助超強(qiáng)脫硫技術(shù)突出環(huán)保優(yōu)勢(shì)，循環(huán)流化床鍋爐在不同送風(fēng)方式、不同濃度下所產(chǎn)生的氮氧化物低于其他方式約20%，在新時(shí)代背景下，超強(qiáng)脫硫技術(shù)逐步成為火力發(fā)電廠循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行的必備技術(shù)，在當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)下，我國(guó)空氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)愈發(fā)嚴(yán)格，根據(jù)現(xiàn)階段脫硫技術(shù)研究來(lái)看，可于循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)添加石灰石，以此提高火力發(fā)電脫硫效果，推動(dòng)節(jié)能減耗。此外還可基于低氧燃燒方式構(gòu)建循環(huán)流化床鍋爐燃料熱循環(huán)回路，在重復(fù)性、連續(xù)性燃燒過(guò)程指提高燃料利用率，降低煤炭損耗，且在熱循環(huán)回路輔助下降低電能消耗，節(jié)能減耗效果較為顯著。除超強(qiáng)脫硫技術(shù)與低氧燃燒外，還可對(duì)鍋爐發(fā)電后的原材料進(jìn)行再次加工應(yīng)用，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，例如：針對(duì)循環(huán)流化床鍋爐煤炭燃燒后所產(chǎn)生的灰渣進(jìn)行成分分析，了解其再利用價(jià)值，將含碳量加高的灰渣作為生活用煤磚，可再次進(jìn)行燃燒，充分回收煤炭熱能，此外灰渣為多孔性堿性物質(zhì)，還可作為過(guò)濾材料再次利用，并可對(duì)灰渣內(nèi)的鍺、鋇、鈾成分進(jìn)行提取回收，實(shí)現(xiàn)能源升級(jí)。

2.4 采用混合燃料

煤炭是火力發(fā)電的必備能源，而煤炭具有不可再生特性，同時(shí)煤炭在循環(huán)流化床鍋爐燃燒中易產(chǎn)生大量有害物質(zhì)，能源性價(jià)比較低，因此為促進(jìn)火力發(fā)電廠鍋爐節(jié)能減耗，應(yīng)將現(xiàn)有煤炭資源與生物能源融合，形成混合燃料，生物能源與煤炭能源相輔相成，既提升煤炭燃燒效率，又可降低能源消耗，提高火力發(fā)電生態(tài)性。當(dāng)前常見(jiàn)的生物能源為秸稈，其直接焚燒不僅造成能源浪費(fèi)，并可導(dǎo)致大氣污染，因此可降秸稈作為生物能源進(jìn)行處理發(fā)酵，生成烷烴等可燃性氣體，此過(guò)程中無(wú)有害氣體產(chǎn)生，環(huán)保效果顯著，而烷烴等可燃性氣體又可對(duì)煤炭燃燒起到促進(jìn)作用，提高燃料燃燒效果，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減耗[2]。秸稈資源加工處理工序較為繁瑣，以此可將煤炭與秸稈混合后直接燃燒應(yīng)用，此時(shí)不同燃料間具有足夠燃燒空間，使氧氣助燃效果更為顯著，實(shí)現(xiàn)煤炭資源的深度燃燒利用，推動(dòng)循環(huán)流化床鍋爐節(jié)能降耗式發(fā)展。

2.5 注重運(yùn)行調(diào)整

床壓、風(fēng)量、床溫、汽溫等決定著循環(huán)流化床鍋爐的運(yùn)行效果，而以上特性則受到循環(huán)流化床鍋爐設(shè)備整體性能影響，在長(zhǎng)期應(yīng)用中，循環(huán)流化床鍋爐相關(guān)設(shè)備易受到磨損而性能降低，導(dǎo)致煤炭燃燒效果降低。循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行時(shí)可將爐膛作為容器，當(dāng)鍋爐正常運(yùn)行時(shí)該容器呈現(xiàn)出均衡特征，而低床壓為循環(huán)流化床鍋爐塔重的具象展現(xiàn)，可依靠床壓了解鍋爐內(nèi)床料量，繼而反映燃料燃燒狀況。鍋爐工況主要由上壓差反映，當(dāng)上壓差數(shù)值增大時(shí)，則代表物料循環(huán)增加，為緩解上壓差問(wèn)題，可調(diào)節(jié)循環(huán)流化床鍋爐給料器流化速度，并控制爐膛風(fēng)量，從傳熱、燃燒角度來(lái)看，床層溫度影響著鍋爐效率及燃燒效率，于循環(huán)流化床密相區(qū)內(nèi)，床層溫度應(yīng)低于燃燒顆粒表面溫度約150℃，以此保障循環(huán)流化床鍋爐整體燃燒發(fā)電效果。為保障鍋爐安全化運(yùn)行，應(yīng)根據(jù)氮氧化合物排放總量調(diào)節(jié)流化床溫度，控制床溫與氮氧化合物處于雙向關(guān)系，將流化床溫度控制在850 ℃以內(nèi)，最大化激發(fā)出循環(huán)流化床鍋爐性能優(yōu)勢(shì)。燃燒及流化狀態(tài)影響著循環(huán)流化床鍋爐風(fēng)量特性，濃相區(qū)得到一次風(fēng)氧氣供給后應(yīng)及時(shí)調(diào)節(jié)爐膛兩側(cè)壓差，提高鍋爐運(yùn)行安全性，計(jì)算壓差偏差值并修正爐膛風(fēng)量定值，使循環(huán)流化床鍋爐風(fēng)量處于可控范圍內(nèi)，當(dāng)爐膛獲得二次風(fēng)供給時(shí)，可彌補(bǔ)一次風(fēng)供氧缺陷，此時(shí)可通過(guò)調(diào)節(jié)二次風(fēng)量控制鍋爐內(nèi)氧氣含量，借助最佳控制效果增強(qiáng)循環(huán)流化床鍋爐節(jié)能降耗效果[3]。煤等燃料通過(guò)燃燒釋放熱量，為降低煤炭損耗，確保爐內(nèi)負(fù)荷與煤量相協(xié)調(diào)，應(yīng)注重調(diào)控循環(huán)流化床鍋爐蒸汽溫度，通過(guò)一、二次風(fēng)量、燃料量、床溫、床壓等運(yùn)行特性的控制實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗目標(biāo)。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，循環(huán)流化床鍋爐因其優(yōu)越性在火力發(fā)電行業(yè)內(nèi)逐漸普及，但受到煤質(zhì)燃料的質(zhì)量不穩(wěn)定效果導(dǎo)致發(fā)電成本提升，不僅造成額外經(jīng)濟(jì)浪費(fèi)，更不利于能源的高效利用，為實(shí)現(xiàn)鍋爐節(jié)能降耗目標(biāo)，應(yīng)提升煤炭燃燒效率，并縮短設(shè)備啟動(dòng)時(shí)間，從技術(shù)、燃燒、能源三個(gè)方面應(yīng)用鍋爐運(yùn)行新方法，并及時(shí)調(diào)整循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行數(shù)據(jù)，使其始終保持最優(yōu)性能，推進(jìn)火力發(fā)電廠節(jié)能降耗建設(shè)。