電廠鍋爐應(yīng)用在熱能動力工程中的探索

房建軍

摘 要：鍋爐它通過燃燒和傳熱將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為蒸汽的熱能。

關(guān)鍵詞：電廠鍋爐；熱能動力；應(yīng)用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.04.168

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、人民生活水平的提高，我國面臨的能源問題以及由此引發(fā)的環(huán)境問題越來越多。中國正處于經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展階段，在能源和環(huán)境的雙重壓力下，都要求火力發(fā)電機(jī)組提高能源利用率，降低供電煤耗，減少污染物排放。鍋爐是火力發(fā)電機(jī)組的三大核心設(shè)備之一，它通過燃燒和傳熱將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為蒸汽的熱能。因此，如何讓電廠鍋爐的燃燒效率達(dá)到市場經(jīng)濟(jì)的要求，對于電廠來講，運(yùn)用熱能動力技術(shù)推動電廠鍋爐的技術(shù)進(jìn)步就顯得尤為關(guān)鍵。

1 熱能與動力工程概述

所謂的熱能與動力工程是研究熱能轉(zhuǎn)化和利用的方法?；鹆Πl(fā)電廠以煤、石油、天然氣等礦物燃料作為能源，以水蒸氣作為工質(zhì)完成蒸汽動力循環(huán)。火電廠生產(chǎn)的電能需要經(jīng)過多次能量轉(zhuǎn)換過程：首先由鍋爐將燃料燃燒釋放出的化學(xué)能通過受熱面使給水加熱、蒸發(fā)、過熱，轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝臒崮?，再由汽輪機(jī)將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)楦咚傩D(zhuǎn)的機(jī)械能，然后由汽輪機(jī)帶動發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)樵丛床粩嗟叵蛲饨巛斔偷碾娔堋?/p>

鍋爐它通過燃燒和傳熱將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為蒸汽的熱能，鍋爐效率是其能量轉(zhuǎn)換的重要經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，一般來說，對于大型火力發(fā)電機(jī)組，鍋爐效率每提高1%，整套機(jī)組的效率可以提高0.3-0.4%，供電煤耗可以降低0.7-1%。而鍋爐效率又與爐內(nèi)的燃燒工況密切相關(guān)，組織好爐內(nèi)的燃燒，可以有效地提高鍋爐效率，實(shí)現(xiàn)機(jī)組的高效運(yùn)行。鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)通過控制燃燒系統(tǒng)各調(diào)節(jié)參數(shù)，優(yōu)化爐內(nèi)燃燒工況，實(shí)現(xiàn)提高鍋爐效率、降低污染物排放的目標(biāo)，是火電廠節(jié)能減排的重要措施，將有利于火力發(fā)電廠整體效益的提高，是增強(qiáng)企業(yè)競爭力的重要措施。

2 影響鍋爐熱能效率的因素分析

2.1 鍋爐熱能效率分析

火電廠的蒸汽動力循環(huán)是將水由水泵送入鍋爐被加熱汽化，直至成為過熱蒸汽后，進(jìn)入汽輪機(jī)膨脹做功，做功后的低壓蒸汽進(jìn)入冷凝器被冷卻凝結(jié)成水，然后回到水泵中，完成一個循環(huán)。從整個動力裝置的角度來說，評價整個動力裝置的指標(biāo)是動力裝置效率，即裝置輸出的凈功與燃料放出的熱量的比值。顯然，煤價越高，電廠的生產(chǎn)成本越高；發(fā)電機(jī)組效率越高，生產(chǎn)成本越低。生產(chǎn)成本和煤價成正比，和發(fā)電機(jī)組效率成反比。提高發(fā)電機(jī)組效率，減小單位發(fā)電耗煤量的很大一部分節(jié)能潛力是提高鍋爐熱效率。鍋爐是吸收燃料經(jīng)燃燒發(fā)出的熱量而生產(chǎn)蒸汽的設(shè)備，它的熱平衡主要是燃料的熱量收支平衡。

2.2 影響鍋爐熱能效率的因素

首先，影響鍋爐有效吸收熱量最主要的因素是排煙熱損失，約占燃料有效放熱量的5-7%，主要因素還有以飛灰和灰渣中未燃碳為主計算得到的固體未完全燃燒損失。相對于排煙熱損失和固體未完全燃燒損失，其余熱損失量均為小量。其次，固體未完全燃燒損失是影響鍋爐運(yùn)行熱效率的第二大熱損失，飛灰中的未燃碳和灰渣中的未燃碳是固體的主要組成部分。飛灰含碳量的增大顯示了燃料燃燒的不完全，不僅會導(dǎo)致固體未完全燃燒損失的增大，鍋爐運(yùn)行熱效率的降低，還會導(dǎo)致鍋爐尾部煙氣的靜電除塵效率降低，排入大氣的污染物增多。

3 熱能動力工程中鍋爐再熱汽溫調(diào)整技術(shù)的應(yīng)用

電廠鍋爐應(yīng)用在熱能動力工程中的方法很多，比如對受熱面的改造、配煤方式的改造以及與燃燒相關(guān)設(shè)備的改造，都有益于燃燒優(yōu)化。但是為了提升再熱汽溫，還可以從運(yùn)行上進(jìn)行調(diào)整，具體方法如調(diào)整吹灰與調(diào)整燃燒。

3.1 調(diào)整吹灰技術(shù)

對受熱面進(jìn)行靈活的吹灰可一定程度上緩解再熱蒸汽欠溫情況，同時可減輕煙氣偏差，從而改善再熱器出口管道的溫度偏差。

首先，改善汽溫。在確保受熱面無嚴(yán)重結(jié)渣、運(yùn)行安全的情況下，可適當(dāng)減少一級過熱器、三級過熱器和二級過熱器的吹灰頻率，降低其換熱系數(shù)，效果相當(dāng)于減少過熱器受熱面，從而提高了再熱器受熱面的入口煙溫，增加了換熱溫差，改善其汽溫狀況。同時，可以增加再熱器的吹灰頻率，使其受熱面保持較為干凈的狀態(tài)，從而換熱系數(shù)得以提升，其效果相當(dāng)于增加了再熱器受熱面。

其次，改善偏差。從有些電廠的運(yùn)行情況看，再熱器出口汽溫偏差較大，導(dǎo)致在再熱器出口蒸汽總體欠溫的情況下還需要進(jìn)行噴水解決部分受熱面的超溫問題。因此如果改善煙氣側(cè)偏差，其欠溫情況將有所緩解，燃燒調(diào)整是一種方式，另外還可以通過修改吹灰策略進(jìn)行優(yōu)化。

具體操作是，不對二級再熱器靠左右爐墻附近的受熱面吹灰以減少其吸熱，而對二級再熱器處于爐膛中間的受熱面進(jìn)行吹灰，增加其吸熱能力，使其受熱面吸熱偏差適應(yīng)煙氣偏差，緩解由于煙氣殘余動量造成的溫度中間低，四周高的情況。

另外對一級再熱器增加左右墻附近的受熱面的吹灰，減少爐膛中間的受熱面吹灰。在確保受熱面安全性的前提下加大一級再熱器靠爐墻四周的受熱面與爐膛中間的受熱面的煙氣側(cè)偏差。由于其高溫部分（外側(cè)）交叉進(jìn)入二級再熱器的低煙溫區(qū)域（內(nèi)側(cè)），從而可改善二級再熱器出口汽溫偏差。

3.2 調(diào)整燃燒技術(shù)

針對目前一些電廠鍋爐再熱器靠近左右爐墻區(qū)域吸熱多、中間吸熱少、右墻區(qū)域吸熱最多的情況，燃燒調(diào)整的目的是減少受熱面吸熱偏差，控制沿爐膛寬度方向每個區(qū)域的吸熱量。燃燒調(diào)整要求四個角燃燒器擺動角度保持一致、SOFA水平擺動執(zhí)行機(jī)構(gòu)正常、制粉系統(tǒng)四角調(diào)平以及四角二次風(fēng)量特性良好。所以在鍋爐有檢修機(jī)會時，應(yīng)對燃燒器安裝位置、上下擺角、二次風(fēng)門擋板特性、SOFA水平擺動執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢查，并在熱態(tài)時予以調(diào)平，盡可能減少燃燒器擺角變化時造成的受熱面各對稱位置的吸熱偏差。

完成上述工作后，通過SOFA水平擺動角度及風(fēng)量、偏置二次風(fēng)與直吹二次風(fēng)，盡可能使?fàn)t內(nèi)火球處于爐膛中心并減少火球的殘余旋轉(zhuǎn)，提高火焰充滿程度，使受熱面沿爐膛寬度方向?qū)ΨQ于爐膛中心線各位置吸熱更均勻，減少目前因偏差造成的再熱器減溫水量。

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