燃煤機組鍋爐運行調整和優化研究

門 豪

（國電寶雞第二發電有限責任公司，陜西 寶雞 721000）

燃煤機組鍋爐運行調整和優化研究

門 豪

（國電寶雞第二發電有限責任公司，陜西 寶雞 721000）

目前國內的電力需求仍然靠燃煤發電。燃煤電廠的經濟高效運行是我國實現能源節約和節能減排的重要途徑。燃煤電廠的鍋爐運行調整，是通過改變燃燒量等參數，減少燃燒過程的熱損失，以提高能源利用率。首先探討了鍋爐運行調整的意義和一般內容，然后分析了影響鍋爐運行效率的主要因素。然后提出了鍋爐運行調整和優化的一般方法和策略：通過運行調整減少鍋爐內的燃燒損失、減少減溫水量以及排污量等均是提高鍋爐運行性能的可行方案。本文的研究和分析結果可以為實際運行中鍋爐的運行調整提供一定的參考，為鍋爐運行的優化提供一些可行的方案。

鍋爐運行；調整；優化

0 前言

在國內，電廠仍然是能源消耗大戶，為實現可持續發展和能量能源的充分利用，實現節能減排，一方面要改進燃燒技術和設備提高能源利用效率，另一方面要改進現階段鍋爐各個設備的運行水平，優化電廠設備的運行調整，減少電廠的額外損失。

鍋爐運行調整就是通過調節燃料量、給水量、減溫水量、送風量和引風量來保持汽溫、汽壓、汽包水位、過量空氣系數、爐膛負壓等穩定在額定值或允許值范圍內。這些調節往往不是簡單的通過調節一兩個參數可以實現的，需要將多個參數協調設置來實現，怎樣才能實現鍋爐運行調整過程的優化是本文探討的重點[1,2]。

1 鍋爐運行調整的意義和內容

通過控制鍋爐的運行并合理調整其在運行工況，優化其在運行過程中的參數，可以提高鍋爐效率，從而提高機組整體的運行性能和能源利用率。這樣一方面減少了燃料的費用，降低了發電成本；另一方面，使燃煤量降低，并因此降低了煙氣的排放量，響應國家對節能減排的號召。所以鍋爐的運行調整和優化在燃煤電廠的實際運行中是十分有意義的，本文就是基于這點展開對鍋爐運行調整和優化的討論的。

燃煤機組在運行過程中，各個設備運行工況復雜，欲提高機組整體的效能就要發現影響機組運行的主要因素，通過改變機組運行中的特定參數來優化機組整體的運行性能。單就鍋爐而言，影響其運行性能的因素就很多，例如鍋爐的排渣損失、機械不完全燃燒損失以及液體不完全燃燒熱損失，所以為了達到提高燃煤機組的運行性能可以通過調整運行方式盡量減少各種損失，提高燃料的利用率，并且通過檢修消除影響經濟性的缺陷和問題。特別是排煙熱損失和機械不完全燃燒熱損失，其在鍋爐熱損失中所占的比例較大，減小排煙溫度和固體燃料的利用可以明顯改變鍋爐的運行性能。當然，減少各種損失只是鍋爐調優運行的一個方面，對于普通燃煤機組來說提高蒸汽初參數可以提高其在整個機組中做功的效率，減少減溫水量和排污量可以減少因蒸汽引起的能量損失提高能源的利用率。

2 鍋爐效率影響因素分析

由上文可知排煙熱損失是影響鍋爐運行效率的最主要因素，而影響鍋爐排煙熱損失的主要因素是排煙溫度和排煙量。排煙溫度每上升10度，排煙熱損失會增加0.6%-1%。而鍋爐的排煙量主要受進入鍋爐的空氣的過剩空氣系數和所燃燃煤的的成分影響[4]。影響排煙溫度的主要因素有：（1）爐膛的漏風、制粉系統漏風以及煙道漏風，漏風會明顯增加鍋爐的排煙熱損失，從而使鍋爐效率降低，影響鍋爐的安全經濟運行。（2）爐膛內受熱面結渣積灰，根據傳熱學相關知識爐膛受熱面積灰會使爐膛內各個化熱設備煙氣側的熱阻增大，降低換熱系數，使實際換熱量降低，由于煙氣向受熱面釋放的能量減少，鍋爐排煙溫度必然會提升，從而增大了鍋爐的排煙熱損失，而結渣不均勻還容易造成鍋爐各個受熱面的受熱不均勻，使鍋爐管道熱應力增加，容易引起超溫爆管等事故。在實際鍋爐的運行過程中，首先對鍋爐的設計要有防結渣和積灰方面的結構設計，其次對于鍋爐要適時的進行吹灰和清洗工作，保證鍋爐運行中受熱面的清潔。

另外，鍋爐的噴水減溫和排污都會使鍋爐蒸汽參數的降低，從而影響鍋爐效率。鍋爐排污是為了保證鍋爐中工質的成分的潔凈，防止換熱過程中的結渣和堵塞，所以定期排污是鍋爐安全運行的必要條件。但是鍋爐排污頻率不能太高也不能太低，太高會增大熱損失降低鍋爐運行效率，過低則會使水質變差，容易引起結渣，所以要合理選擇排污周期，以期實現鍋爐的最優運行。噴水減溫也是鍋爐運行中不可缺少的部分，噴水減溫降低主蒸汽和過熱蒸汽的溫度，使其保證在一定的范圍內。若不進行噴水減溫，易造成蒸汽溫度過高進而使管道超溫甚至引起爆管，但噴水減溫帶走了高溫蒸汽中的熱量，是蒸汽參數降低，又會引起鍋爐蒸汽質量的降低和熱損失的增加，所以噴水減溫量也是鍋爐運行中需要著重優化的一個參數，合理選取減溫水抽取位置，盡量控制燃燒量減少鍋爐噴水減溫的減溫水量。

3 鍋爐運行調整方法和策略

由于鍋爐運行環境復雜，鍋爐運行的調整往往不是通過改變單一參數可以實現的，需要通過綜合處理鍋爐運行中不同的變量才可以實現對鍋爐運行中工況變動的調整和優化，但是當鍋爐運行出現問題時往往有一定處理問題的方法和策略，以下主要從幾個方面來簡述鍋爐燃燒過程的調整和優化方法策略。其基本方法和策略如下：（1）燃煤品質惡化下的摻燒工作，鍋爐效率與燃煤種類和煤質成分有著密切的關系，當燃料中的揮發分含量較高時，煤粉著火容易，燃燒過程穩定，未完全燃燒熱損失也較小，但引起結焦的機率增加。燃料中灰分含量較高時，燃燒穩定性差，而且由于灰分的隔絕作用，煤的燃燼性較差。水分對燃燒的影響主要是使燃燒著火困難，并降低燃燒區的溫度，使煤粉燃燼變得困難。所以在燃煤的品質不能保證的情況下，要合理摻雜各種煤質。（2）降低空氣預熱器漏風，空氣預熱器是電廠鍋爐中重要的組成部件，他可以回收煙氣余熱來加熱進入爐膛的空氣，而由于煙氣與空氣的換熱屬于氣氣換熱過程，常采用回轉式空氣預熱器回轉式空氣預熱器雖然具有很好的換熱效果，但其不可避免的會造成漏氣，從而增加鍋爐的熱損失。通過改進空氣預熱器降低換熱過程中的漏氣量，可以降低換熱過程的熱損失，提高鍋爐的運行效率。（3）對鍋爐中不完全燃燒熱損失的控制，不完全燃燒熱損失又可以分為機械不完全燃燒熱損失和化學不完全燃燒熱損失兩部分，影響不完全燃燒熱損失的因素有煤質組成成分、煤粉研磨的細度、進風量的大小、過量空氣系數等，鍋爐不完全燃燒熱損失的降低要從改進燃煤質量，調整磨煤機和進風量入手，從而降低熱損失，提高鍋爐的運行效率。（4）加強燃燒過程運行調整，通過不同的配風方式控制煤粉在爐內的著火燃燒時間，以適應不同負荷下的經濟運行，主要思路是：低負荷達到火焰集中，提高燃燒區域溫度；高負荷分散燃燒區域熱負荷，延長煤粉在爐膛中燃燒停留時間，使碳粒盡可能完全燃燒[3]。

4 總結

鍋爐、汽輪機、發電機作為火力發電廠三大主機，其運行調節關系著電力供應及整個系統的安全性和經濟性。尤其是鍋爐，作為能源的入口和能量轉換的源頭，更是對整個系統有著重要的影響，燃煤電廠的經濟高效運行是我國實現能源節約和節能減排的重要途徑。燃煤電廠的鍋爐運行調整，通過改變運行參數，優化鍋爐的運行狀態，提高鍋爐對能源的利用率，減少能量的浪費。本文首先探討了鍋爐運行調整的意義和一般內容，然后分析了影響鍋爐運行效率的主要因素，通過運行調整減少鍋爐內的燃燒損失、減少減溫水量以及排污量等均是提高鍋爐運行性能的可行方案。

［1］楊新榮.鍋爐運行的優化調整[J].電力設備,2007,8(4):73-76.

［2］周思遠.鍋爐運行燃燒優化模型研究及其驗證[D].華北電力大學,2012.

［3］于永安.火力發電廠鍋爐運行調整分析[J].能源與節能,2013(12):26-27.

劉展］