淺析火力發(fā)電廠鍋爐運行優(yōu)化策略

張立宏

（大唐貴州野馬寨發(fā)電有限公司 貴州省六盤水 553000）

淺析火力發(fā)電廠鍋爐運行優(yōu)化策略

張立宏

（大唐貴州野馬寨發(fā)電有限公司 貴州省六盤水 553000）

對于火力發(fā)電廠的發(fā)電運行而言，鍋爐是最主要的設(shè)備之一，因此要做好其運行優(yōu)化的研究。本文首先簡要概述了火力發(fā)電廠鍋爐設(shè)備及其運行基本原理，其后主要探討了火力發(fā)電廠的鍋爐運行優(yōu)化策略。

火力；發(fā)電廠；鍋爐；運行；優(yōu)化；策略

1 引言

火力發(fā)電廠的運行過程中，保證其發(fā)電的主要部件分別是鍋爐、汽輪機(jī)以及發(fā)電機(jī)。其中，鍋爐是火力發(fā)電廠的發(fā)電核心基礎(chǔ)設(shè)施，是其他部件的動力資源，做好其運行優(yōu)化有著十分重要的意義。

2 火力發(fā)電廠鍋爐簡介及運行基本原理

2.1 火電廠鍋爐簡介

鍋爐是火力發(fā)電廠中最重要的組成部分，主要由兩個部件組成，分別是鍋爐本體以及其輔助設(shè)備。所謂鍋爐的本體，其中主要包括過熱器、省煤器、聯(lián)箱以及下降管等設(shè)備；所謂輔助設(shè)備，主要包括煙風(fēng)道以及點火裝置。火力發(fā)電廠鍋爐的運行的目的在于將燃料進(jìn)行充分的燃燒，然后吸收燃燒過程中所發(fā)出的熱量，對鍋爐中的水進(jìn)行加熱，使水分子變成整齊，并將蒸汽轉(zhuǎn)化成動能。在鍋爐運行的過程中，要保證煤炭得到了充分的燃燒，才能最大限度的將熱能轉(zhuǎn)化為動能。

2.2 鍋爐的運行原理

鍋爐運行的主要目的在于為火電廠的發(fā)電機(jī)以及汽輪機(jī)提供運行所需的動力，其實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換及供給的主要流程為：

（1）火電廠工作人員借助一定的輸送設(shè)備，將煤炭等材料送至鍋爐爐膛內(nèi)，實現(xiàn)煤炭的充分燃燒，借助燃燒將煤炭的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，為其他部位的運行提供能量，其是火電廠中鍋爐運行優(yōu)化中最重要的內(nèi)容之一。

（2）煤炭充分燃燒后，煤炭中存在的碳物質(zhì)以及雜質(zhì)通過和氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成了高溫度的煙氣，這種煙氣帶有大量的熱量，對鍋爐的內(nèi)部進(jìn)行作用，接觸鍋爐內(nèi)的水冷壁位置、鍋爐屏式過熱器、高溫過熱器以及再熱器等位置的受熱面，在鍋爐的內(nèi)部進(jìn)行熱量傳遞，將其熱量傳遞至鍋爐內(nèi)的工作部分以實現(xiàn)煙氣的持續(xù)加熱，并進(jìn)行一定的熱量傳遞以形成具備壓力及溫度的水蒸汽。

（3）對高溫?zé)煔膺M(jìn)行加熱后，將其產(chǎn)生的水蒸汽輸送至汽輪機(jī)。水蒸汽到達(dá)汽輪機(jī)內(nèi)部后，迅速將其自身的熱能傳遞至汽輪機(jī)中，實現(xiàn)了熱能向機(jī)械能的轉(zhuǎn)換，為發(fā)電機(jī)的運行帶來動能，從而為發(fā)電廠的發(fā)電運行提供動力，實現(xiàn)火力發(fā)電。

由上可知，火力發(fā)電廠鍋爐在火電廠的日常運行過程中發(fā)揮著十分重要的作用，其為發(fā)電提供了基本能源，為發(fā)電機(jī)以及汽輪機(jī)提供動力。按照鍋爐內(nèi)部熱能轉(zhuǎn)化成水蒸汽的內(nèi)部循環(huán)工作模式，可將鍋爐分成3種，分別是自然循環(huán)、強(qiáng)制循環(huán)以及混合循環(huán)火電廠鍋爐。所謂自然循環(huán)鍋爐（見圖1），顧名思義，其驅(qū)動力主要來源于鍋爐內(nèi)部煙氣轉(zhuǎn)換成水蒸汽的工作原理，而強(qiáng)制循環(huán)鍋爐（見圖2），其驅(qū)動力可借助設(shè)置循環(huán)泵來提供，形成不間斷的熱能轉(zhuǎn)換。

3 火力發(fā)電廠中鍋爐運行的主要優(yōu)化策略

在火電廠的運行中，進(jìn)行鍋爐的運行優(yōu)化主要目的在于更好的實現(xiàn)熱能的轉(zhuǎn)化，形成更大的動能，幫助火電廠更好的進(jìn)行發(fā)電工作。一般來說，鍋爐運行優(yōu)化策略主要包括5個方面，分別是優(yōu)化蒸汽參數(shù)、優(yōu)化風(fēng)量、優(yōu)化飛灰含碳量、改善排煙溫度、選擇合理的煤炭種類等，從而最大化的發(fā)揮鍋爐的作用，不但確保鍋爐安全的運行，并且?guī)椭髽I(yè)獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益。

圖1 自然循環(huán)鍋爐內(nèi)部構(gòu)造簡圖

圖2 強(qiáng)制循環(huán)鍋爐內(nèi)部構(gòu)造簡圖

3.1 優(yōu)化蒸汽的參數(shù)

火電廠鍋爐運行過程中要把握好蒸汽參數(shù)，確保其平穩(wěn)。因此，作為火力發(fā)電廠的鍋爐操作人員，需要端正工作的態(tài)度，加強(qiáng)責(zé)任心，保證能夠隨時監(jiān)測蒸汽參數(shù)的變化情況，以便出現(xiàn)問題后及時進(jìn)行處理。一般來說，火力發(fā)電廠鍋爐均具備保溫自動裝置，可以確保蒸汽參數(shù)的平衡。一旦電廠使用的屬于自然循環(huán)煤粉爐，蒸汽的參數(shù)會隨著主蒸汽的溫度而出現(xiàn)變化，若主蒸汽的溫度達(dá)到11～15℃，發(fā)電廠的煤炭消耗量會降低1.45g，一旦熱氣溫達(dá)到13℃后，煤炭的消耗量會降低0.83g。

3.2 調(diào)整風(fēng)量

在火電廠鍋爐內(nèi)部燃燒時，需要實時觀察一次、二次的風(fēng)量值，并做好相應(yīng)的分析。一般情況下，鍋爐的內(nèi)部燃燒主要是煤炭和空氣中的氧氣成分，在鍋爐中發(fā)生燃燒反應(yīng)的過程。因此鍋爐中的風(fēng)量以及煤炭數(shù)量的配比會直接決定火力發(fā)電廠中鍋爐的熱能效果。在鍋爐使用的過程中，使用初期要保證風(fēng)量的比重，那是由于鍋爐初始使用的過程中要確保鍋爐內(nèi)部的床層壓力值，同時鍋爐內(nèi)部的煤炭初期的粒徑較大，因此要想確保煤炭的流動，必須要確保進(jìn)行循環(huán)流化床的內(nèi)部風(fēng)量值得到合理的控制。需要注意的是，還要保證風(fēng)量不會過大而造成鍋爐內(nèi)部的空氣系數(shù)提高，導(dǎo)致燃燒反應(yīng)受到影響。煤炭具有流動性，因此要做好鍋爐內(nèi)風(fēng)量的控制，通過科學(xué)的計算以確定合理的風(fēng)量值和配比值。在燃燒的過程中，還要做好二次風(fēng)量的控制，從而保證煤炭燃燒過程中具有足夠的氧氣，實現(xiàn)煤炭的完全燃燒。在鍋爐運行過程中，做好一次、二次風(fēng)量的控制，能夠確保鍋爐的運行得到優(yōu)化。

3.3 控制飛灰中的碳含量

對于火力發(fā)電廠而言，鍋爐運行的目的在于借助煤炭的燃燒產(chǎn)生熱能，將熱能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能從而帶動發(fā)電機(jī)運作，從而進(jìn)行發(fā)電。需要注意的是，煤炭中最主要的含量為碳元素，因此經(jīng)過燃燒后必定會產(chǎn)生一定數(shù)量的飛灰，如果飛灰中的碳元素過多，則會導(dǎo)致煤炭在鍋爐爐膛中的燃燒受到影響，使得鍋爐的使用效率下降，實際產(chǎn)生的熱能減少。一旦存在上述問題，工作人員可能會認(rèn)為煤炭已充分燃燒，因此要頻繁的添加煤炭，造成不必要的浪費，發(fā)電的成本一定程度的提高。所以，除了要加強(qiáng)鍋爐本身結(jié)構(gòu)的改造工作以外，還要改進(jìn)鍋爐內(nèi)部的燃燒器，使其保證煤炭完全燃燒，確保鍋爐運行的更為穩(wěn)定，增強(qiáng)使用效率，獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益。

3.4 降低排煙溫度

要想實現(xiàn)鍋爐使用效率的優(yōu)化，還需要控制好鍋爐使用時的排煙溫度。一般來說，鍋爐的排煙溫度同鍋爐的實際使用效率成正比。但是鍋爐溫度過高的問題在于鍋爐的尾部不能均勻受熱，同時加熱的位置清灰工作不完善，導(dǎo)致鍋爐爐膛中存在較多的煙灰。隨著我國的科學(xué)技術(shù)水平不斷的提高，在進(jìn)行鍋爐研究的過程中對排煙溫度的控制進(jìn)行了分析并制定了相應(yīng)的對策，改進(jìn)鍋爐的結(jié)構(gòu)，規(guī)范工作人員的操作流程，從而確保煤炭能夠受到充分燃燒，還能降低鍋爐排煙的溫度，提高鍋爐的使用效率，進(jìn)一步提高火電廠的發(fā)電效率。

3.5 科學(xué)合理的選擇煤炭的種類

在火電廠發(fā)電的過程中，為了更好的保證發(fā)電的效率，選擇恰當(dāng)?shù)拿禾糠N類。根據(jù)煤的干燥無灰基揮發(fā)分（Vdaf）來分類，分可為貧煤、煙煤、褐煤、無煙煤等。貧煤的Vdaf在10～20%，灰分較多；煙煤的Vdaf在10～50%，含碳多，灰分、水分少，發(fā)熱量高；褐煤的Vdaf大于40%，水分與灰分較高，發(fā)熱量低，著火與燃燒容易；無煙煤的Vdaf不大于10%，含碳最多，發(fā)熱量高，難以點燃。當(dāng)前，許多火力發(fā)電廠都在尋找合適自己的煤源，導(dǎo)致鍋爐燃單煤種已經(jīng)不現(xiàn)實，隨之而來的是采用品種繁多的混煤。

在火力發(fā)電廠運行的過程中，必須重視煤炭燃料變化的規(guī)律，并按照實際情況選擇適當(dāng)?shù)姆椒▽嵤┱{(diào)整，以保證煤炭得以充分的燃燒，加強(qiáng)煤炭資源的使用率，保證鍋爐充分的發(fā)揮其作用，促使火電廠得以穩(wěn)定、安全的運行。

4 火力發(fā)電廠中鍋爐運行優(yōu)化實例

某火電廠2012年開始不斷進(jìn)行燃燒調(diào)整，采用新工藝措施：嚴(yán)格執(zhí)行“倒寶塔”配風(fēng)方式；一次風(fēng)速保持在 22～28m/s，二次風(fēng) 36～40m/s；根據(jù)煤種揮發(fā)分煤的細(xì)度Rgo控制在20～28%；煙氣氧量維持在2.5～4.5%（目的控制爐膛出口NOx不大于450mg/m3和主蒸汽溫度530～540℃）；磨煤機(jī)出口溫度不大于75℃，粉倉溫度控制不大于70℃；每周檢查清除制粉系統(tǒng)的積粉，制粉系統(tǒng)連續(xù)運行不得超過36h，停用后的制粉系統(tǒng)立即進(jìn)行“倒風(fēng)”抽風(fēng)，確保停用一次風(fēng)管剩粉吹掃干凈，防止剩粉自燃。

由于運行工藝改進(jìn)后仍然不能滿足環(huán)保要求，因此又進(jìn)行了大規(guī)模設(shè)備改造，具體如下：采用低氮燃燒器燃燒，一、二次風(fēng)切圓由原來準(zhǔn)800mm，經(jīng)試驗改成準(zhǔn)600mm，并增加燃盡風(fēng)設(shè)備，安裝脫硝裝置，完善脫硫設(shè)備，改造除塵設(shè)備，改造污水處理系統(tǒng)。煤種不斷變化和環(huán)保新設(shè)備的投運，使原來鍋爐后部煙道結(jié)構(gòu)發(fā)生了質(zhì)的變化。通過一系列優(yōu)化，煙氣排放得到控制，鍋爐運行滿足了安全經(jīng)濟(jì)的要求。

5 結(jié)束語

綜上所述，火電廠運行的過程中，對鍋爐運行效率造成影響的因素有很多。因此，需要在實際火電廠發(fā)電的過程中，優(yōu)化鍋爐的運行情況，把握好鍋爐運行的影響因素。總的來說，在鍋爐運行的過程中，要根據(jù)實際情況做好各參數(shù)的把握，遇到問題進(jìn)行具體分析并制定解決方案，保證火電廠安全可靠的運行。

[1]郝士勇.剖析火力發(fā)電廠鍋爐運行方式的優(yōu)化調(diào)整[J].城市建設(shè)理論研究：電子版，2014：145～146.

[2]馬宏山.淺析火力發(fā)電廠鍋爐運行優(yōu)化系統(tǒng)[J].中國科技博覽，2012：53.

[3]熊良成.淺談火力發(fā)電廠煤炭摻燒后鍋爐燃燒優(yōu)化調(diào)整[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2011（24）：119～120.

[4]朱洪波，周昊，廖宏楷，等.火力發(fā)電廠鍋爐運行優(yōu)化管理系統(tǒng)的研究與開發(fā)[J].廣東電力，2014，17（6）：33～35.

TM621.2

A

1004-7344（2016）04-0070-02

2015-12-25

張立宏（1980-），湖南石門人，中級，本科，主要從事火電廠運行管理工作。