淺談火電廠鍋爐通風設備與燃燒方式的優化選型

于學濤 張 忱

國電電力發展股份有限公司朝陽發電廠

淺談火電廠鍋爐通風設備與燃燒方式的優化選型

于學濤 張 忱

國電電力發展股份有限公司朝陽發電廠

目前，在我國大型燃煤火電機組中，普遍存在鍋爐煤耗高、效率低、環境污染等問題。火電廠通風設備選型和燃燒技術的優化是實現鍋爐高效燃燒和低染污染物排放的有效的方法。文中對火電廠鍋爐通風設備與燃燒方式存在的問題以及選型應用進行了分析和探討。

火電廠；鍋爐；燃燒；優化

1 導言

據不完全統計，2016年一季度，中國火電總裝機容量已突破10億千瓦，但火電的利用率卻為10年來最低。上半年，全國火電發電量的比重跌破60%。雖然風電、水電等其他形式新能源發電企業的投產，使我國火電裝機比例降低。但無可否認，火電企業高耗能、高污染的現狀，是其增速降緩的主要原因。因此，提高火電廠鍋爐的燃燒效率，降低污染物排放，是火電行業發展的方向。

2 火電廠鍋爐的構成

火電機組的鍋爐由鍋爐本體和輔機設備兩部分組成。鍋爐本體是鍋爐設備的主要部分，其由“鍋”和“爐”兩部分組成。“鍋”是指汽水系統。它的主要任務是吸引收燃料燃燒所放出的熱量，使水蒸發并最后變成具有一定參數的合格蒸汽。“爐”是指燃燒系統。它的任務是使燃料在爐內良好的燃燒，放出熱量。

鍋爐的輔機設備則包括通風設備(如：一次風機、送風機、引風機)、燃料輸送設備、制粉系統、除渣除塵及脫硫脫硝設備等。

3 鍋爐燃燒所存在的問題

盡管燃煤發電鍋爐的發展時間已經較長，但是目前該領域中還存在一些亟待解決的問題。

第一個問題是，鍋爐風機的高耗能和頻繁變工況運行。風機是鍋爐主要的輔助設備，是鍋爐動力系統中的重要環節。但在電力生產的實際中，風機運行產生的電耗占據著極高的廠用電比例。

同時，隨著發電負荷的增減，鍋爐主要的風機會頻繁變工況運行，風機易發生喘振、失速等情況，對運行人員的調整帶來困難。一旦風機的運行出現問題，就會導致其他設備受到影響，甚至影響整個電力生產的順利進行。所以，風機結構及動力應用形式是保證鍋爐高效運行的主要考量。

第二個問題是，燃燒的效率問題。盡管采用了高效的燃燒技術，大型機組中鍋爐的熱效率已能達到90%以上，但仍然有明顯的熱損失。在這種情況下為了滿足生產需要，就只能增加燃料而加重鍋爐的生產負擔，這樣會造成更多的能源浪費和設備損耗問題。如何進一步提高鍋爐的熱效率一直是發電企業研究應用的主要問題。

4 通風與燃燒方式的優化選型

4.1 鍋爐風機選型的創新

正如前文所提到的，風機對于鍋爐的運行具有重要作用。因此，風機的發展創新能夠有效推動鍋爐的發展，降低能耗。

目前，鍋爐風機設備主要分為離心式和軸流式兩種，其中軸流式風機又分為動葉可調式和靜葉可調式。相比較而言，離心風機結構簡單、易于維護、運行可靠。但隨著機組單機容量的增加，離心風機的尺寸增大，葉輪材料的強度受到影響，風機損壞的事故時有發生，因而使離心風機運行的可靠性有所下降。

近些年，軸流風機因其結構比較緊湊，外形尺寸小的特性引起了人們的關注。但軸流風機的轉子結構復雜，特別是動葉可調軸流風機，由于增加了一套復雜的液壓調節系統，其檢修工作量比離心風機要大很多，檢修工藝要求也比離心風機高很多。通過生產廠家對其可靠性進行廣泛的研究和改進，軸流風機運行的可靠性已經有了很大程度的提高， 其可靠性已得到實踐證明。

由于動葉可調軸流式風機在較大范圍內調節流量時效率改變較小，調節經濟性高。因此，目前國內有很多大型機組的送、引風機廣泛采用動葉調節式。

4.2 采用更高效的燃燒形式

目前，我國火電廠燃煤鍋爐的主要的燃燒方式為前后墻對沖燃燒以及四角切向燃燒。其中，前后墻對沖燃燒器射流射向爐膛后，各個旋流燃燒器射流靠卷吸高溫煙氣來點燃各自的煤粉氣流，因而爐內火焰的充滿度不是十分好。

四角切向直流燃燒的工作原理是：煤粉從鍋爐四角切向射向爐膛中心，形成一個很大的旋轉火炬。這個旋轉火炬在爐內火焰充滿度好，有利于煤粉的燃盡，還可對爐內的旋轉火炬進行修正、調整。這種燃燒方式能夠有效地燃用劣質煤種。同時，輔以我國設計開發出的一系列提高著火穩定性、降低污染物排放的技術，如：水平濃淡燃燒、空氣分級等措施，可有效地穩定燃燒、提高燃燒效率，對NOx等污染物的生成也有較好的抑制作用。因此，在我國大型燃煤機組中，多采用四角切向燃燒方式。

5 結束語

隨著，我國對環保要求的不斷強化，提高火電機組鍋爐的燃燒水平勢在必行。通過對鍋爐通風設備和燃燒方式的優化選型及應用，降低了煤耗和污染物的排放，極大的提高了鍋爐的熱效率， 節能效果非常明顯。

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