火力發(fā)電廠鍋爐運行優(yōu)化策略

國網(wǎng)能源哈密煤電有限公司大南湖電廠 楊偉建

引言

火力發(fā)電廠主機影響著整體質(zhì)量。鍋爐作為火力發(fā)電廠最重要的部件，是火力發(fā)電廠發(fā)電的基本環(huán)節(jié)，是各種能源的入口，能夠形成動力資源?；鹆Πl(fā)電廠在發(fā)電時，鍋爐設(shè)備發(fā)揮著重要作用。鍋爐由鍋爐本體（下降管、省煤器、過熱器、再熱器等）與主要輔助設(shè)備（煙風道、點火裝置等）組成。

火力發(fā)電廠鍋爐燃料在燃燒過程中產(chǎn)生熱量，吸收鍋爐內(nèi)的大量水分。蒸氣功能工作原理包含以下幾點：燃燒煤炭。首先，將煤原料供給鍋爐，通過高溫燃燒將化學能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽桓邷責煔鉄醾鳠?。在煤炭充分燃燒后，物料中的雜質(zhì)與含碳物質(zhì)進行氧化反應，從而形成高溫延期，高溫煙氣在設(shè)備運行過程中產(chǎn)生許多熱量，通過與各部分的接觸達到傳熱的目的；熱能轉(zhuǎn)化為汽輪機的機械能。水蒸氣成分及時完成傳遞，完成蒸汽輪機內(nèi)部熱傳遞，降低作為動力源傳遞給蒸氣輪機，為蒸氣輪機的運行提供能源。

1 火力發(fā)電廠鍋爐運行特點

1.1 運行參數(shù)不穩(wěn)定

鍋爐設(shè)備不是單一的設(shè)備，需要與其它設(shè)備與系統(tǒng)相互銜接，在日常運行中出現(xiàn)許多問題，受內(nèi)外因素影響較大，這在一定程度上影響鍋爐運行參數(shù)，設(shè)備發(fā)生故障幾率增大，設(shè)備出現(xiàn)后，鍋爐運行參數(shù)也會受到影響。另外，許多火力發(fā)電廠缺少檢測設(shè)備與系統(tǒng)，只能手動監(jiān)測和維護，無法維護操作參數(shù)不正確的設(shè)備。火力發(fā)電廠中包含一些荷載較大的部位，但這些大荷載出現(xiàn)概率低，雖然其荷載大，但其出現(xiàn)率低，這種俗稱短期效應。

相關(guān)文獻中指出，短期效應是火力發(fā)電廠在正常運行下驗算荷載水平以及邏輯概念存在欠缺。由于火力發(fā)電廠有不同的設(shè)計要求，需要根據(jù)不同荷載標準來達到準確要求。需要根據(jù)火力發(fā)電廠荷載特點，在短期效應影響下進行極限狀態(tài)計算，保證計算精準性。由于我國相關(guān)規(guī)定中沒有荷載頻遇系數(shù)有一個明確規(guī)定，這使得設(shè)計人員在計算時根據(jù)概率較低的荷載標準來計算，出現(xiàn)資源浪費現(xiàn)象。

1.2 熱損耗較大、運作效率低

火力發(fā)電廠所產(chǎn)生的電力能源主要是借助煤炭燃燒所產(chǎn)生的，通過煤炭的燃燒，從而產(chǎn)生熱量與雜質(zhì)，將熱能通過化學反應為汽輪機提供動力，高溫燃燒雜質(zhì)在一定程度上提高了鍋爐內(nèi)的問題，出現(xiàn)大量蒸氣，推動汽輪機運行。汽輪機與蒸氣汽輪在運行時，產(chǎn)生大量電力能源，但由于電力能源量不滿足日常需求，沒有達到預期目標，怎樣將煤炭熱的損失量降到最低，控制好生產(chǎn)成本，是火力發(fā)電廠需要思考的問題，也是火力發(fā)電廠重點改造的部分。

低運行效率主要涉及火力發(fā)電廠鍋爐設(shè)備，尤其是汽輪機設(shè)備。鍋爐主要運行設(shè)備的功率和運行效率較低的部件的轉(zhuǎn)換服務(wù)，直接關(guān)系到鍋爐設(shè)備的運行效率，但鍋爐內(nèi)煤粉燃燒不足從而增加粉煤灰與燒杯形成的高溫煙氣量，降低了汽缸效率，增加了高溫煙氣密度，增加了粉塵量，使汽輪機運行癱瘓。

1.3 火力電廠鍋爐運行優(yōu)化的重要性分析

調(diào)整鍋爐發(fā)電與運行的方式，改善發(fā)電設(shè)備結(jié)構(gòu)，注重“一體化”管理，減少安全事故發(fā)生幾率，通過調(diào)整鍋爐運行方式，保證鍋爐運行效率，減少工作人員工作量，減少設(shè)備使用流程，保證火力發(fā)電安全性[1]。但從當前鍋爐運行的狀況來看，仍存在一些問題，存在的主要問題就是蒸氣參數(shù)以及熱損失這兩個問題?；鹆Πl(fā)電廠需要保證鍋爐運行質(zhì)量與效率，保證其符合生產(chǎn)需要?，F(xiàn)階段工廠工業(yè)用電居首位，工業(yè)用電約占社會總用電的75%，用電負荷大、約15萬千瓦，注重生產(chǎn)燃料、蒸氣資源的使用，減少工業(yè)生產(chǎn)總消耗量。

隨著能源消耗量的日益增加，我國提出了綠色環(huán)保、節(jié)能減排這一理念，積極推行各項節(jié)能措施，保證能源循環(huán)利用，避免環(huán)境污染。隨著時代的進步發(fā)展，建設(shè)項目層出不窮，要想緩解當前能源緊張這一現(xiàn)象，火力發(fā)電廠開始重視節(jié)能措施?；鹆Πl(fā)電廠鍋爐的主要部件是檢修孔、煤箱、過熱器等，這些設(shè)備都要經(jīng)過完善與優(yōu)化才能夠安裝，只有不斷進行優(yōu)化，才能夠減少煤炭資源的浪費情況，才能夠保證鍋爐正常運行，減少運行成本，保證火力發(fā)電廠的效益，保證生產(chǎn)安全，促進火力發(fā)電廠的發(fā)展。

2 火電廠鍋爐運行措施研究

火力發(fā)電廠鍋爐有著許多運行設(shè)備，需要全方位優(yōu)化，合理設(shè)計鍋爐參數(shù)，選擇優(yōu)質(zhì)材料，保證火力發(fā)電廠鍋爐質(zhì)量，完善鍋爐結(jié)構(gòu)。通過上述措施，可保證火力發(fā)電廠安全、有序運行。由于鍋爐設(shè)計參數(shù)與火力發(fā)電廠實際運行參數(shù)不同，兩者無法做到相同，燃煤鍋爐原材料存在若干質(zhì)量問題?；鹆Πl(fā)電廠在運行過程中還出現(xiàn)了水質(zhì)問題，這些問題對運行有著嚴重的影響。在火電廠鍋爐優(yōu)化運行中應積極配合火電廠鍋爐在各種實際工作環(huán)境中采取優(yōu)化措施，根據(jù)火電廠鍋爐內(nèi)的循環(huán)方式和工作物料的輸送方式，火力發(fā)電廠鍋爐分為混合型、強制型和自然循環(huán)型，應優(yōu)化循環(huán)流化床鍋爐和粉煤鍋爐運行方式[2]。

2.1 循環(huán)流化床的鍋爐運行優(yōu)化措施

循環(huán)流化鍋爐作為現(xiàn)階段火力發(fā)電廠最重要的鍋爐設(shè)備。首先，為了優(yōu)化循環(huán)流化床的煤炭資源，選擇優(yōu)質(zhì)煤炭原料，選擇合適的煤種，解決循環(huán)鍋爐內(nèi)空氣過?，F(xiàn)象。煤炭資源作為火力發(fā)電廠重要資源，注重質(zhì)量管理是保證鍋爐正常運行的重要手段與措施，循環(huán)流化床鍋爐在運行中需要許多煤炭，為了提高燃煤過程的燃燒效率，積極保護煤炭資源質(zhì)量，將煤炭資源放置到鍋爐上，可設(shè)置適當?shù)牧６?，使其盡可能小地達到設(shè)計值。

2.1.1 調(diào)節(jié)風量

調(diào)節(jié)鍋爐內(nèi)的風量是保證鍋爐運行效率的一大措施，一般鍋爐燃燒過程是爐內(nèi)氧氣與原料燃燒的一個過程，在這一過程中需適當調(diào)整與優(yōu)化。具體措施是實時觀察鍋爐一、二次風量值，合理調(diào)節(jié)煤、爐內(nèi)風量，鍋爐啟動時應合理調(diào)整風量比，將其作為保證鍋爐地壓的基本措施之一。另外，合理設(shè)置風量比也是由于爐內(nèi)原料煤的粒度，需及時采取措施來保證原料煤正常流動。在循環(huán)流化床鍋爐運行時，要加強對爐內(nèi)空氣指標的監(jiān)控，控制好進入循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)的空氣將，保證二次風風量，必須保證二次風的供應，可提供充足的氧氣，保證爐內(nèi)燃料充分燃燒，保證燃燒足夠徹底。

2.1.2 適當調(diào)節(jié)排煙溫度

排煙溫度影響著鍋爐的效率，兩者呈正相關(guān)，因此需有效地控制煙氣溫度，防止煙氣溫度過高，需及時清理加熱部位的灰渣，并對鍋爐結(jié)構(gòu)進行連續(xù)改造，提高鍋爐的使用性能，降低鍋爐排煙溫度，保證鍋爐正常運行；調(diào)整煤灰中的碳含量。鍋爐在日常運行中需要燃燒大量的煤炭，因此在燃煤過程中不可避免地會產(chǎn)生碳，如果碳過量，很難用爐子直接燃燒，在出現(xiàn)問題后，由于難以滿足爐內(nèi)實際情況，工作人員誤認為煤炭正在燃燒、就大量投入煤炭，在很大程度上增加了鍋爐發(fā)電成本。因此，要想保證煤炭得到充分燃燒、保證鍋爐的穩(wěn)定運行，需及時調(diào)整與改進鍋爐燃燒器。

2.2 粉煤鍋爐的運行優(yōu)化措施

粉煤鍋爐在燃燒原材料時，在高溫下產(chǎn)生煙氣，最后形成其他的能源。粉煤鍋爐主要包含鍋爐燃燒器、爐膛、供風設(shè)備以及制粉設(shè)備這幾部分。其工作原理是通過鍋爐供風以及磨煤設(shè)備來燃燒原煤，保證原煤可變成粉煤[3]。粉煤鍋爐中產(chǎn)生一次空氣，并借助鍋爐燃燒中二次空氣搭建管道，此時鍋爐燃燒器將空氣與粉煤物料混合，在粉煤爐內(nèi)吹入空氣和煤粉，合理使用二次風，在鍋爐爐膛內(nèi)構(gòu)建出一個環(huán)形風道。通常情況下，粉煤在爐內(nèi)停留約1s，為了確保粉煤在1s 內(nèi)燃燒須設(shè)置足夠的風量，以確保電源的完全響應，為了實現(xiàn)上述目標，粉煤鍋爐運行參數(shù)的計算和設(shè)計是十分必要的。

制粉系統(tǒng)的相關(guān)特性（△αzf）如下：以熱空氣及爐煙作為干燥劑0.12、直吹式系統(tǒng)0.04、以熱空氣作干燥劑0.1、負壓運行0.0 4、正壓運行0、帶有干燥管的風扇式磨煤機0.2～0.25、中速度煤磨機負壓運行0.04。另外，從鍋爐總?cè)紵抗紹j=B(100-q4)/100可看出，如果Bj 值增加，根據(jù)各參數(shù)的取值情況，從以下幾點提出改善措施：

2.2.1 降低原料使用質(zhì)量

采用活性原煤混合燃燒的方法，用鍋爐燃燒時，原料煤質(zhì)量逐漸開始下降，設(shè)計的煤質(zhì)原料與使用的煤質(zhì)往往不一致，影響到鍋爐正常運行，在數(shù)值出現(xiàn)偏差后，可采用原煤混合燃燒的方式，可調(diào)整各種煤質(zhì)原料的配比盡量減小偏差值，調(diào)整風量，保證煤炭能夠充分燃燒。在設(shè)計風量時，主要包括一次與二次燈箱風量；檢查人員要定期檢查鍋爐濃度、質(zhì)量以及高溫煙氣成分，通過分析這些數(shù)據(jù)獲得重要信息，確定好鍋爐運行參數(shù)，保證鍋爐正常運行。

2.2.2 調(diào)整粉煤鍋爐爐膛負荷

嚴格按照規(guī)范的操作模式進行調(diào)整，調(diào)速時不能亂操作，提高運行速度，保證各調(diào)控環(huán)節(jié)順利開展：首先，要明確操作措施，在保證鍋爐內(nèi)原料粉燃燒的同時，將燃燒后的原料粉去除，降低爐內(nèi)負荷量。之后將粉煤放入爐內(nèi)，火力發(fā)電廠粉煤鍋爐在運行過程中，需要通過相應措施來保證粉煤鍋爐運行質(zhì)量，解決運行中出現(xiàn)的問題，保證其運行效率與質(zhì)量，火力發(fā)電廠粉煤鍋爐在鍋爐運行過程中必然會出現(xiàn)結(jié)焦問題，針對火力發(fā)電廠煤粉鍋爐一次風和二次風送風設(shè)備的風量比例，由于火力發(fā)電廠粉煤鍋爐在不同地區(qū)有不同的熱結(jié)焦配比問題，所以要避免粉煤鍋爐風量受到污染，保證粉煤鍋爐的各個受熱面質(zhì)量，減少污染[4]。

2.3 優(yōu)化運行環(huán)境條件

爐作為火力發(fā)電廠日常發(fā)電中重要的設(shè)備，其運行效率與質(zhì)量影響著總供電量，影響著人們的日常生活與工作。隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，科學技術(shù)的創(chuàng)新，鍋爐設(shè)備運行與生產(chǎn)管理成為火力發(fā)電廠需要重點思考的問題，是時代發(fā)展的必然要求，可保證鍋爐設(shè)備安全性、穩(wěn)定性和效率至關(guān)重要。此外，在火力發(fā)電廠通過引進現(xiàn)代設(shè)備和自動化系統(tǒng)，加強對鍋爐設(shè)備運行環(huán)境的監(jiān)管，完善設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)，實時監(jiān)測重要設(shè)備，了解參數(shù)值變化情況，在借助總控制系統(tǒng)分析設(shè)備運行情況解決存在的問題。一旦發(fā)現(xiàn)問題，能夠立即引起工作人員的注意，在短時間內(nèi)解決問題，縮小破壞范圍，保證火力發(fā)電廠設(shè)備正常運行。

2.4 合理設(shè)計電氣管控系統(tǒng)

要想保證管理工作中管控質(zhì)量，需要安裝變頻器管控室，由于火力發(fā)電廠受到約束，這就需要全方位考慮，完善整體管控方案。注重變頻室通風非常重要，需要安裝散熱裝置與管道，保證熱風通過風道排出去，減少對風量的影響。變壓器以及功率單元裝置也要安裝風道，在安裝風道時需要合理配置，單獨配置風道、不要整合風道。要保證風道與風機外圍管道間距，間距不要小于3厘米，將電源從柜頂端插入，這就需要安裝人員在安裝風機罩時，留出一些空間。要保證通風口向下傾斜，達到防水的目的。將鋼絲網(wǎng)安裝到相同位置上，可起到防鼠的作用。

盡量將管控室風口設(shè)置成濾網(wǎng)，密封處理室內(nèi)門窗，通過空調(diào)保證室來加強室內(nèi)空氣流通。變頻器要采用下進線方法，將其從電纜隧道中牽引出，充分運用輔助電源，并在此基礎(chǔ)上安裝變頻器，將其設(shè)置在中間部位。變頻器與電機之間需要使用電纜連接，在進行連接時要使用原有電纜線。在連接時，如果要移動電機，就需要考慮電纜線余量，保證變頻柜與火電廠整體接地系統(tǒng)完美連接。

3 結(jié)語

總體來說，優(yōu)化鍋爐設(shè)備時火力發(fā)電廠持續(xù)健康發(fā)展的重要條件，需要管理人員結(jié)合實際情況，從鍋爐運行狀況出發(fā)，將各項措施落實到實處，運用現(xiàn)代化手段與技術(shù)，改善生產(chǎn)條件，減少熱損失和煤量，優(yōu)化鍋爐設(shè)備結(jié)構(gòu)和工藝，保證鍋爐安全、穩(wěn)定、高效運行。