鍋爐運行性能與煙氣含氧量優(yōu)化研究

邵明道

摘 要： 電廠鍋爐是發(fā)電過程中耗電量最大的設備之一，其能源的利用效率直接影響到電廠各個結(jié)構(gòu)性能發(fā)揮和運行成本。鍋爐運行是在復雜參數(shù)和操作過程中得以進行的，其運行性能的好壞會直接影響到電廠節(jié)能降耗目標的實現(xiàn)。本文主要結(jié)合實際情況，就新階段我國鍋爐運行性能現(xiàn)狀進行了分析，然后針對330MW以下鍋爐煙氣含氧量對鍋爐性能產(chǎn)生的影響進行了分析，希望通過本次研究對更好的促進鍋爐節(jié)能降耗，節(jié)約成本，提高資源利用效率有一定助益。

關鍵詞：鍋爐運行性能 節(jié)能降耗 煙氣 優(yōu)化研究

中圖分類號：TK227 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2016）06-0271-01

節(jié)能降耗一直是我國電廠實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略，同時也是電廠降低資金和資金投入成本的必由之路。鍋爐是電廠發(fā)電系統(tǒng)十分重要的組成部分，做好鍋爐運行性能調(diào)整，可以顯著降低機組資源的成本投入，同時還可以顯著降低煤炭的使用量。目前，評價電廠企業(yè)發(fā)電效率的一個重要指標就是電廠鍋爐運行效率的高低。基于此，就需要我們采用措施不斷優(yōu)化鍋爐運行參數(shù)，提高煤炭資源的利用效率，真正實現(xiàn)節(jié)能降耗，可持續(xù)發(fā)展。

一、我國電廠鍋爐運行現(xiàn)狀分析

最近幾年，我國關于節(jié)約能源和環(huán)境保護逐漸重視起來，摒棄了過去先污染后治理的經(jīng)濟發(fā)展模式，要求我們在生產(chǎn)生活過程中不斷提高能源利用效率，積極應用新型能源。而電廠鍋爐作為能源消耗比較大的設備，其使用和運行過程中能源利用特點一般包含以下幾方面：首先，能源一般為煤炭資源，不可再生；其次，電廠發(fā)電過程中，每天鍋爐消耗的煤炭量是十分巨大的，我國煤炭有超過八成以上用在了發(fā)電燃燒方面；最后，鍋爐的燃燒性能較差。由于鍋爐資源利用效率不高，其所產(chǎn)生的很多廢物、煙塵對環(huán)境造成了嚴重的威脅，在利用煤炭發(fā)電過程中，還會向鍋爐內(nèi)部投入大量的工業(yè)和生活垃圾燃燒，這些物品所產(chǎn)生的有毒氣體和固體垃圾對環(huán)境造成了嚴重的危害；最后，電廠鍋爐整體的熱效率不高。燃燒效率不高不但直接造成了煤炭燃燒的浪費，其所產(chǎn)生的碳氧化物、氮氧化物、硫化物對空氣環(huán)境造成了嚴重的污染，引起了溫室效應，因此，對電廠鍋爐的運行效率進行優(yōu)化調(diào)整是推動我國發(fā)電企業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要工作。

對電廠鍋爐機組的熱力系統(tǒng)進行跟蹤檢測分析，從而對鍋爐內(nèi)部設備的各個性能和參數(shù)進行優(yōu)化分析是現(xiàn)階段我國電力系統(tǒng)實現(xiàn)節(jié)能的重要措施之一。電廠鍋爐在日常燃燒發(fā)電過程中是一個十分復雜的過程，其中涉及到了多種物理、化學反應，反應條件和反應參數(shù)也會對鍋爐運行參數(shù)造成影響。現(xiàn)階段，電廠提升鍋爐運行效率的主要手段對在線監(jiān)測到各種參數(shù)和數(shù)據(jù)進行分析，而這種分析方法無法對煤炭灰分、燃燒是否充分進行實時分析，所以鍋爐運行參數(shù)調(diào)整依然存在很多不合理之處，需要我們另辟蹊徑不斷優(yōu)化鍋爐運行參數(shù)。

二、煙氣含氧量對鍋爐運行參數(shù)造成的影響

1.煙氣含氧量對鍋爐熱效率產(chǎn)生的影響

本次研究分別就330MW、310MW、290MW負荷下的鍋爐膛口煙氣含氧量和溫度、飛灰可燃物的關系進行了分析。并在此基礎上，按照相應計算標準對鍋爐的熱效率進行了計算，得到了鍋爐膛口煙氣含氧量變化對排煙熱損失、燃料充分燃燒損失以及鍋爐熱效率等參數(shù)。

通過分析我們可以看出，330MW負荷下，當可燃物含量、排煙溫和煙氣含氧量增加后，飛灰可燃物呈現(xiàn)下降趨勢，煙溫呈現(xiàn)上升趨勢，當含氧量為3.2%時，飛灰可燃物含量最高為10%，煙溫最低為161度，隨著可燃物含量、排煙溫和煙氣含氧量升高而升高。隨著可燃物含量、排煙溫和煙氣含氧量增加，爐渣含量減少，當煙氣含氧量增加到3.6%之后，爐渣呈現(xiàn)動態(tài)平衡；310MW負荷下，隨著可燃物含量、排煙溫和煙氣含氧量增加，飛灰和爐渣呈現(xiàn)下降趨勢，當可燃物含量為8%，煙氣含氧量為4.3%，排煙溫度為163度左右時，飛灰含量下降到最低點，趨于動態(tài)平衡。而煙溫隨著可燃物含量、排煙溫和煙氣含氧量增加而顯著增加。290MW負荷下，飛灰隨著可燃物含量、排煙溫和煙氣含氧量增加而呈現(xiàn)下降趨勢，當煙氣含氧量為4.7%，可燃物含量為9%，排煙溫度為166度左右時，飛灰含量達到動態(tài)平衡。煙溫隨著可燃物含量、排煙溫和煙氣含氧量升高而逐漸升高。爐渣隨著可燃物含量、排煙溫和煙氣含氧量的升高，趨于動態(tài)平衡，當可燃物含量、排煙溫和煙氣含氧量3.25%、158度和4.7%后，爐渣含量最低。

按照相應計算標準對鍋爐的熱效率進行了計算我們可以進一步得到如下規(guī)律，首先，在330MW負荷下，排煙熱損失隨著熱損失、煙氣含氧量以及鍋爐內(nèi)熱效率升高而升高，固體物未完全燃燒的損失隨著熱損失、煙氣含氧量以及鍋爐內(nèi)熱效升高呈現(xiàn)下降趨勢，當熱損失、煙氣含氧量以及鍋爐內(nèi)熱效率分別為2.7%、3.6%和90.3%之后，趨于動態(tài)平衡。而鍋爐熱效率先上升后下降，最高點熱損失、煙氣含氧量以及鍋爐內(nèi)熱效率分別為5.8%、3.6%和90.8%左右；其次，在310MW負荷下，排煙熱損失隨著熱損失、煙氣含氧量以及鍋爐內(nèi)熱效率升高而升高，固體物未完全燃燒的損失隨著熱損失、煙氣含氧量以及鍋爐內(nèi)熱效率升高呈現(xiàn)下降趨勢，而鍋爐熱效率先上升后下降，最高點熱損失、煙氣含氧量以及鍋爐內(nèi)熱效率分別為5.2%、3.7%和91.2%；最后，在290MW負荷下，排煙熱損失顯著升高，而固體物未完全燃燒熱損失隨著熱損失、煙氣含氧量以及鍋爐內(nèi)熱效率升高而呈現(xiàn)下降的趨勢，最低點熱損失、煙氣含氧量以及鍋爐內(nèi)熱效率分別是3.25%、5.1%和89.875%。鍋爐熱效率呈現(xiàn)先上升后下降走向，最高點熱損失、煙氣含氧量以及鍋爐內(nèi)熱效率分別5.5%、4.4%和90.10%。

對于330MW運行負荷，當其他運行條件不變的前提下，煙氣含量升高，飛灰含量和灰渣就會降低，固體未完全燃燒的熱損失也會顯著降低。經(jīng)過計算可以得出，330MW、310MW、290MW負荷下，當煙氣含氧量為3.7%、3.6%和4.4%時，鍋爐的運行效率最高。

2.煙氣含氧量對氮氧化物造成的影響

由此可以得出，在不同的運行負荷下，隨著氧氣含量顯著升高，煙氣中氮氧化物的含量會呈現(xiàn)先減小后升高的趨勢。330MW負荷下，煙氣含氧量在3.5%～3.75%之間，氮氧化物的含量最低。310MW負荷下，煙氣含氧量為3.75%時，氮氧化物的含量最低。290MW負荷下煙氣含氧量為4.5%時，氮氧化物含量最低。在330MW、310MW、290MW負荷下，當煙氣含氧量分別超過了3.5%～3.75%、3.75%和4.5%之后，鍋爐運行過程氮氧化物的含量會顯著升高。

三、結(jié)語

在鍋爐運行過程中，煙氣含氧量會顯著引起鍋爐熱效率、煙氣中氮氧化物含量的變化，并且這種變化規(guī)律是隨著鍋爐運行負荷變化而變化，因此，要想優(yōu)化鍋爐運行效率，就需要綜合考慮鍋爐的運行負荷、熱效率以及氮氧化物的含量。在本次研究過程中，330MW的鍋爐，當煙氣含氧量為3.7%時，鍋爐的熱效率最好；當煙氣含氧量達到3.5%時，氮氧化物的含量最低，綜合各系各項綜合效益，當鍋爐膛口煙氣含氧量為3.6%時，能夠?qū)崿F(xiàn)鍋爐運行的最優(yōu)化。

參考文獻

[1]郭建團.淺談汽輪機調(diào)速系統(tǒng)的特性及轉(zhuǎn)子的數(shù)學分析[J]. 科技信息（科學教研）.2008（21）

[2]付長勝，樊文生，張建功. 電站鍋爐燃燒在變工況下最佳煙氣含氧量的計算分析[J]. 科技信息（科學教研）. 2008（25）

[2]吳東垠，魏小林，盛宏至，徐永香，李華民. 爐內(nèi)配風方式對鍋爐經(jīng)濟性的影響[J]. 工程熱物理學報. 2005（01）

[3]陳宇，劉吉臻，張闊. 電站鍋爐燃燒經(jīng)濟性診斷模型的研究[J]. 電力科學與工程. 2004（04）

[4]吳智群，師建斌，武寶會，段建欣. 電站鍋爐性能優(yōu)化分析偏增量法的研究[J]. 熱力發(fā)電. 2003（05）

[5]劉福國，郝衛(wèi)東，楊建柱，郭玉泉，張慶國，侯凡軍. 電廠鍋爐變氧量運行經(jīng)濟性分析及經(jīng)濟氧量的優(yōu)化確定[J]. 中國電機工程學報. 2003（02）

[6]付江永，常太華，朱紅路. 基于主元回歸的發(fā)電廠煙氣含氧量軟測量研究[J]. 陜西電力. 2010（06）

[7]程瑛，陳銳民，方彥軍. 大型火電機組變工況下煙氣含氧量自適應控制技術[J]. 武漢大學學報（工學版）. 2013（02）