火力發(fā)電廠鍋爐運行控制的節(jié)能策略研究

神華神東電力山西河曲發(fā)電有限公司（國家能源集團(tuán)山西分公司） 徐懷德

從生產(chǎn)角度上來看，火力發(fā)電是第二產(chǎn)業(yè)，無論是在就業(yè)方面，還是在吸引勞動力方面都有著重要的貢獻(xiàn)。從生活角度上來看，火力發(fā)電對于人們而言較為重要，能夠顯著提升人們的生活水平。由此可知，在我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中，火力發(fā)電在其中發(fā)揮著重要的作用，但從目前來看，火力發(fā)電主要應(yīng)用的燃料是煤炭，雖然煤炭仍然有著十分豐富的儲量，但會造成環(huán)境污染。因此，為能夠讓火力發(fā)電發(fā)揮出更好的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境綜合效益，有必要積極研究和探索火力發(fā)電節(jié)能措施。

1 火力發(fā)電廠鍋爐的概述

我國火力發(fā)電規(guī)模較大，同時用電需求也較大，火力發(fā)電廠一般會聚集在有著豐富煤炭資源的區(qū)域，只有這樣的區(qū)域建立火力發(fā)電廠才能夠創(chuàng)造更大的效益。但與一些發(fā)達(dá)國家相比，我國火力發(fā)電廠在進(jìn)行供電過程中存在著能耗過大問題，說明了我國的火力發(fā)電廠在進(jìn)行發(fā)電時沒有達(dá)到預(yù)期的效能[1]。無論是在火力發(fā)電廠所應(yīng)用的設(shè)備方面，還是對于燃料的應(yīng)用方面都存在著一些問題，為了在滿足人們用電需求的同時達(dá)到節(jié)能目標(biāo)，有必要加強火電廠各項工作的管理改進(jìn)。

火力發(fā)電廠中所應(yīng)用的設(shè)備包括汽輪機、發(fā)電機和鍋爐等，再加上一些輔助裝置來完成火力發(fā)電的整個過程，在這當(dāng)中設(shè)備所具備的運行狀態(tài)，會直接對火力發(fā)電廠的運行效率帶來影響。在火力發(fā)電廠的能量構(gòu)成中，鍋爐是其中的關(guān)鍵所在，同時也是進(jìn)行能量輸入的主要窗口，通過設(shè)備來將煤炭轉(zhuǎn)化為熱能，從而為火力發(fā)電廠的運行提供動力。與此同時，鍋爐也能夠為發(fā)電機和汽輪機帶來能源。隨著火力發(fā)電廠的逐步發(fā)展，鍋爐、汽輪機等設(shè)備發(fā)揮出了更加明顯的作用，從鍋爐本身來看，主要包括了鍋爐本體以及相關(guān)的輔助裝置，且鍋爐本體包括了省煤器、下降管等，輔助裝置則包括了點火裝置和煙風(fēng)道等。

在鍋爐運行中，煤炭是其中的主要燃料，通過燃燒煤炭產(chǎn)生熱量來加熱鍋爐，從而進(jìn)行了能量的轉(zhuǎn)化，利用蒸汽來驅(qū)動汽輪機，達(dá)到發(fā)電的目標(biāo)。一般情況下火力發(fā)電廠的鍋爐有著兩層底部結(jié)構(gòu)，一層放置煤炭，另一層帶來空氣流通，讓煤炭能夠保證燃燒的同步，從而在短時間內(nèi)實現(xiàn)溫度的提升，同時鍋爐中的水也會吸收熱量，進(jìn)而在其中創(chuàng)造出高溫高壓的環(huán)境，在通過和汽輪機的連接來釋放其中的壓力，從而帶來能量的轉(zhuǎn)化。具體的工作內(nèi)容包括以下幾個方面。

首先是煤炭燃燒，是火力發(fā)電廠中的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，將燃料填入爐內(nèi)，在滿足通風(fēng)燃燒的條件下來實現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換，在這個過程中所需要重視的主要問題是能夠?qū)崿F(xiàn)充分的燃燒。其次是通風(fēng)管理，火力發(fā)電廠的運行離不開有效的通風(fēng)管理，煤炭通過燃燒來產(chǎn)生高溫氣體，其中包含著較大的熱量，如果在通風(fēng)時直接釋放掉這些熱量，那么就會導(dǎo)致能量的浪費。另外，在燃燒中也會出現(xiàn)粉塵，如果不能夠妥善處理就直接對其進(jìn)行排放，那么就會造成嚴(yán)重的污染。最后是能量傳遞，火力發(fā)電廠在運行過程中，煤炭燃燒就是化學(xué)能向著熱能進(jìn)行轉(zhuǎn)化的過程，在鍋爐中產(chǎn)生水蒸氣進(jìn)而對汽輪機進(jìn)行驅(qū)動，實現(xiàn)了機械能向電能的有效轉(zhuǎn)化。

2 火力發(fā)電廠鍋爐運行需要注意的問題

鍋爐是火力發(fā)電廠中主要的設(shè)備，煤炭在燃燒中會帶來廢渣廢氣，其中包含了氨氮化合物和二氧化硫、二氧化碳等，如果排放到空氣中會給帶來環(huán)境污染，同時也對人們的生命健康帶來威脅。鍋爐燃燒中如果不能夠完全消耗其中的燃料，那么就會造成能源的浪費，所以有必要在火力發(fā)電廠鍋爐運行中加強控制，實現(xiàn)節(jié)能的目標(biāo)。首先在鍋爐燃燒中有針對性的控制燃料燃燒，確保其獲得足夠充分的應(yīng)用，這一目標(biāo)的實現(xiàn)需要提升鍋爐運行效率，另外也要控制好對鍋爐運行造成影響的各項因素，其中包括煤炭的質(zhì)量，如果煤炭質(zhì)量較差，那么必然會對鍋爐運行帶來不利影響。其次，要確保燃料投放得均勻，從而為鍋爐運行提供好的環(huán)境，避免燃料發(fā)生浪費的情況，同時也降低了鍋爐的能耗。最后，要對鍋爐運行進(jìn)行定期維護(hù)，對其中出現(xiàn)損壞或者老化的零件要及時進(jìn)行更換，從而使得鍋爐的運行效率獲得提升。

3 火力發(fā)電廠鍋爐運行能耗問題分析

3.1 燃料當(dāng)中存在雜質(zhì)

在火力發(fā)電廠運行過程中，煤炭是其中的主要原料，可以說燃料的選擇會直接影響鍋爐能耗的情況，如果煤炭在燃燒之前并未經(jīng)過處理，那么在進(jìn)行鍋爐燃燒的過程中就會影響整體的效率。同時，煤炭本身的質(zhì)量也會帶來不同的燃燒效率，如果煤炭因為質(zhì)量較差而難以充分的燃燒，那么也同樣會影響鍋爐運行的效率，使得鍋爐無法產(chǎn)生足夠的熱能。與此同時，煤炭質(zhì)量不足也會對燃燒的穩(wěn)定程度帶來不利的影響，或者在燃燒的過程中帶來大量的廢渣，除了未能夠充分利用煤炭資源外，也造成的嚴(yán)重的環(huán)境污染。火力發(fā)電廠的鍋爐運行中，除了消耗煤炭之外，也會消耗一定的燃油，尤其是在停爐和燃爐時，工作人員的操作不規(guī)范，導(dǎo)致在鍋爐運行中雖然能夠到達(dá)到預(yù)期的沖轉(zhuǎn)參數(shù)，但汽輪機卻無法達(dá)到實際的沖轉(zhuǎn)要求，從而造成大量的能耗。另外，一些火力發(fā)電廠并未做好煤炭的存放和檢查工作，同時在采購過程中沒有充分的保證煤炭質(zhì)量，會加大燃料消耗，同時也會增加火力發(fā)電廠的成本。通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，一些火力發(fā)電廠因為沒有實現(xiàn)燃料合理配置而出現(xiàn)煤炭利用率下降的問題。

3.2 鍋爐運行效率不足

在火力發(fā)電廠的發(fā)電過程中，鍋爐運行效率低也是產(chǎn)生能耗的重要原因，因為鍋爐負(fù)荷不能夠達(dá)到高效率運行的需求，所以在火力發(fā)電中不能夠達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)值，那么必然會對鍋爐能量傳輸帶來不利的影響。除此之外，運行負(fù)荷也同樣會影響鍋爐壽命，例如頻繁發(fā)生鍋爐熄火的問題，從而使得其中的燃料無法得到充分的燃燒，因此就會增加能耗，同時也會對鍋爐的性能帶來影響。出現(xiàn)該問題是由多方面原因引起的，包括煤炭質(zhì)量不足以及鍋爐操作問題，等等。在鍋爐運行中，如果出現(xiàn)非計劃性熄火，且這種情況出現(xiàn)的次數(shù)逐漸增加，那么就必然會對鍋爐運行安全帶來不利影響，且會增加鍋爐消耗，造成能源的浪費。相比于一些發(fā)達(dá)國家，我國目前大部分火力發(fā)電廠中鍋爐所處的運行條件都相對較差，且管理能力也較為有限，在實際的工作當(dāng)中缺少專門檢測鍋爐狀態(tài)的儀器儀表，因此難以實現(xiàn)對鍋爐運行的有效控制。除此之外，在鍋爐運行中，缺乏足夠的監(jiān)控力度，沒有對鍋爐運行情況進(jìn)行充分掌握，僅僅是依靠經(jīng)驗來對鍋爐狀況進(jìn)行判斷，從而造成的能耗的增加。

3.3 鍋爐管理問題

火力發(fā)電廠在運行過程中，管理人員并未建立長期目標(biāo)，在進(jìn)行設(shè)備采購時為了節(jié)約成本而選擇質(zhì)量較低的設(shè)備，在實際運行過程中就必然會頻繁發(fā)生故障，從而對于整體的回報率帶來不利影響。同時，這樣的設(shè)備運行中也會帶來更大的能源消耗，與節(jié)能要求不符。同時，也會使設(shè)備容易發(fā)生老化問題，如果在鍋爐運行中發(fā)生爐渣堆積的問題，從而增加硫化物含量，進(jìn)而減少受熱面積，最終導(dǎo)致能源的利用率降低。

3.4 設(shè)備老化

火力發(fā)電廠鍋爐在運行過程中有著故障發(fā)生率高和運行時間長的特點，如果在鍋爐運行中缺少有效的管理養(yǎng)護(hù)，且不能夠?qū)ζ渲械慕Y(jié)塊和爐渣進(jìn)行及時的清理，特別是過熱器表面和水冷壁有著較高的爐渣含量時，就會對燃料的利用率帶來不利影響，并降低鍋爐受熱的交換率，從而導(dǎo)致能源嚴(yán)重浪費。鍋爐之所以會出現(xiàn)老化的情況，除了沒有進(jìn)行及時的清理之外，也與鍋爐所采用的安裝方式和檢修措施有著重要的關(guān)聯(lián)，如果檢修措施缺乏足夠的合理性，且安裝設(shè)備過程中所應(yīng)用的工藝技術(shù)不科學(xué)，那么就會導(dǎo)致鍋爐運行中更容易出現(xiàn)磨損和老化的問題，對鍋爐機組運行效率帶來不利影響，導(dǎo)致能源浪費的情況發(fā)生[2-3]。

4 火力發(fā)電廠鍋爐運行控制節(jié)能策略

4.1 提升燃料的應(yīng)用效率

火力發(fā)電廠鍋爐運行控制想要進(jìn)一步提升節(jié)能效果，就必須重視技術(shù)上的提升，對鍋爐設(shè)備進(jìn)行持續(xù)的完善，提升鍋爐運行效率和燃料利用率，在降低成本的同時獲得更高的效益，從而實現(xiàn)節(jié)能的目標(biāo)。如果鍋爐的質(zhì)量能夠得到保障，必然會相應(yīng)地提升電能質(zhì)量，以更好地滿足人們的需求。與此同時，要注重專業(yè)人才的培養(yǎng)，從而使得鍋爐運行控制更加的規(guī)范合理，從而提升鍋爐生產(chǎn)效率。除此之外，火力發(fā)電廠要注重創(chuàng)新發(fā)展，重視科技的研發(fā)和應(yīng)用，將更多先進(jìn)的設(shè)備應(yīng)用到火力發(fā)電廠的運行中，如利用吸收粉末的設(shè)備來直接吸收鍋爐運行所產(chǎn)生的鍋灰，以達(dá)到更好的運行效果，避免造成環(huán)境的污染。

4.2 控制飛灰可燃物

火力發(fā)電廠鍋爐在運行過程中可能會發(fā)生一些小的問題，如果這些小問題持續(xù)的積累就會導(dǎo)致鍋爐運行中發(fā)生突發(fā)性問題，進(jìn)而加大鍋爐中的能源損耗。如鍋爐運行中存在的漏風(fēng)現(xiàn)象，這可能會導(dǎo)致飛灰可燃物的出現(xiàn)，并且造成環(huán)境污染。與此同時，鍋爐運行中因為煤炭燃燒所產(chǎn)生的二氧化碳，也會造成嚴(yán)重的空氣污染，煤炭燃燒分解成微小粒子，質(zhì)量越低的煤炭燃燒時越容易產(chǎn)生燃燒不完全的煤渣，如果鍋爐運行中呈現(xiàn)出密封的狀態(tài)，那么就會吸收細(xì)小粒子，一旦發(fā)生鍋爐漏風(fēng)的情況就會污染環(huán)境。飛灰可燃物能夠通過鍋爐缺口與空氣之間進(jìn)行反應(yīng)，并向著其他的區(qū)域進(jìn)行擴展，從而加劇環(huán)境污染。與此同時，漏風(fēng)的問題也會影響鍋爐溫度，如果鍋爐運行無法保證溫度就需要應(yīng)用更多的燃料，因此必須做好鍋爐質(zhì)量的保障，才能夠?qū)崿F(xiàn)對飛灰可燃物的控制，最終達(dá)到節(jié)能的效果。

4.3 鍋爐的優(yōu)化改進(jìn)

火力發(fā)電廠鍋爐在運行過程中如果不能夠充分地燃燒煤炭，那么就容易出現(xiàn)煤渣，甚至?xí)?dǎo)致煤渣的堆積，從而帶來其他的負(fù)面問題。面對這樣的情況，為能夠有效降低成本投入，使得煤炭的應(yīng)用效率獲得提升，會選擇應(yīng)用質(zhì)量好的煤炭，如此一來舊的煤炭就會形成堆積的問題，長此以往這部分煤炭就失去了價值。為了達(dá)到更好的鍋爐運行節(jié)能效果，就要求工作人員能夠避免舊煤的浪費，避免煤炭出現(xiàn)摻雜燃燒的情況，提升煤炭利用效率的同時也實現(xiàn)了節(jié)能的目標(biāo)。除此之外，如果煤炭堆積的時間較長，在實際應(yīng)用的過程中還會增大鍋爐負(fù)擔(dān)，從而造成大幅度的能源損耗[4]。

4.4 加強鍋爐設(shè)施管理

通過火力發(fā)電廠鍋爐設(shè)施的有效管理，能夠?qū)崿F(xiàn)能源損耗的降低，從而提升鍋爐運行的合理性，使得鍋爐生產(chǎn)成本獲得提升。一般情況下，作為火力發(fā)電廠的工作人員，應(yīng)該在鍋爐設(shè)施管理中注意燃油的應(yīng)用，以此來讓燃料獲得更充足燃燒，當(dāng)然并非將燃油作為主要的燃料，在應(yīng)用燃油時應(yīng)注意具體的方法和細(xì)節(jié)。

4.5 提升蒸汽利用率

在火力發(fā)電廠的鍋爐運行中，應(yīng)重視對其中的蒸汽進(jìn)行合理化應(yīng)用，從而減少其中的能源損失，使得整個鍋爐運行效率獲得提升，同時也能夠更好地發(fā)揮鍋爐的各項功能。當(dāng)火力發(fā)電廠鍋爐處于滿載運行狀態(tài)時，應(yīng)結(jié)合鍋爐運行效率來對其進(jìn)行從高到低的排序，運行器件應(yīng)該在做功的前提下對高壓蒸汽采取膨脹措施，從而將其轉(zhuǎn)化為低壓蒸汽。除此之外，鍋爐最初運行時應(yīng)嚴(yán)格控制鍋爐排氣量，從而使得蒸汽的比例獲得提升，對于鍋爐運行效率進(jìn)行提升。

4.6 做好前期準(zhǔn)備工作

火力發(fā)電廠鍋爐在運行前，做好前期的準(zhǔn)備工作是非常有必要的，避免鍋爐運行過程中發(fā)生突然停止或者其他故障問題，這必然會對鍋爐運行效率帶來負(fù)面的影響，不利于節(jié)能目標(biāo)的實現(xiàn)。針對鍋爐機組來說，應(yīng)建立健全完善的責(zé)任制度，對各項責(zé)任進(jìn)行明確的劃分，具體落實到個人頭上。同時，也要針對鍋爐運行質(zhì)量做好監(jiān)測工作，對相關(guān)的激勵機制進(jìn)行完善，防止鍋爐運行中發(fā)生故障問題，這樣一來火力發(fā)電廠的發(fā)電質(zhì)量就能夠獲得提升，在提升煤炭燃燒效率的同時也獲得了更好的節(jié)能效果。

另外，在鍋爐開始運行之前，應(yīng)對技術(shù)規(guī)范和要求進(jìn)行明確，對具體的工作內(nèi)容進(jìn)行合理性的安排，通過配置專業(yè)技術(shù)人員來確保鍋爐能夠保持穩(wěn)定的運行。與此同時，也要做好相關(guān)技術(shù)人員的培訓(xùn)工作，保證工作人員具備足夠的專業(yè)技能和知識，實現(xiàn)整個工作隊伍理論基礎(chǔ)的提升，同時也要能夠掌握有效的管理模式，從而達(dá)到鍋爐運行控制節(jié)能的目標(biāo)[5]。

4.7 降低熱損失

火力發(fā)電廠鍋爐能耗增加主要是因為熱量損失所造成的，所以需要采用多方面的措施和方法來提升熱量的利用率，極可能的降低熱量損失。在鍋爐運行中需要全面檢查各個系統(tǒng)，避免空氣預(yù)熱裝置發(fā)生漏風(fēng)的問題，確?？諝忸A(yù)熱裝置的封閉，從而為鍋爐燃料的燃燒帶來足夠的氧氣，實現(xiàn)燃料的充分燃燒。同時，也要對制粉系統(tǒng)能量消耗進(jìn)行控制，盡可能地降低煙塵排放，否則將會對燃料燃燒效率帶來不利影響。另外，在控制鍋爐內(nèi)部溫度時，應(yīng)避免鍋爐問題產(chǎn)生的熱量損失，同時也要做到定期吹灰，清理其中的煙塵，保持散熱裝置的潔凈和干燥，從而使得熱量傳輸效果獲得提升。最后需要注意的是，為了控制鍋爐和空氣之間的熱交換現(xiàn)象，應(yīng)在其中的熱水管外包裹一層保溫材料，從而實現(xiàn)節(jié)能的效果。

5 結(jié)語

總而言之，在火力發(fā)電廠中鍋爐是其中重要的組成部分，為了避免出現(xiàn)能耗過大的問題，應(yīng)實現(xiàn)對鍋爐運行的合理控制，積極應(yīng)用先進(jìn)的技術(shù)，從而實現(xiàn)節(jié)能效果，促進(jìn)行業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展。