鍋爐燃燒及優化運行

劉 洋

（大唐國際托克托發電有限責任公司，內蒙古托克托 010206）

0 引言

鍋爐燃燒發電是當前電力生產的主要形式。燃燒的原料為煤炭，鍋爐運行過程中，蒸汽壓力、再熱蒸汽溫度、飽和水位等，都會影響鍋爐運行效果。在實際運行過程中，必須對鍋爐運行情況進行實時觀察，因為鍋爐運行過程中會出現很多不確定的因素，造成運行過程不穩定，且外部因素隨時可能引起鍋爐參數的變化。例如，當鍋爐運行中單元機組蒸汽流量發生改變時，鍋爐的蒸汽壓力、蒸汽溫度以及水位都會發生改變，對鍋爐燃燒的正常運行產生影響。同時，鍋爐燃燒煤炭也會帶來嚴重的環境污染問題。降低煤炭燃燒之后的一氧化氮的排放量，是鍋爐優化的一大目標，在不改變設備的情況下，通過對燃燒方法進行優化，也可以達到降低氮氧化合物排放量，使電廠的生產達到國家清潔標準。鍋爐燃燒的調整和優化是鍋爐運行過程中的主要內容之一，對鍋爐的燃燒效率十分關鍵。

1 鍋爐燃燒優化概述

1.1 鍋爐燃燒優化目標

鍋爐燃燒優化指對鍋爐燃燒過程進行優化與控制，降低能耗，提高能源利用率。對鍋爐燃燒進行優化必須結合實際情況，根據鍋爐的負荷情況、煤炭種類等進行設計，調整鍋爐的操作參數，控制鍋爐的運行效率，同時減少鍋爐燃燒過程中的氮氧化合物的排放量，確保鍋爐燃燒運行管理的經濟環保性。鍋爐燃燒優化控制主要是在保證鍋爐機組安全運行的前提下，優化可控參數，選出一組操作參數的組合。比較常見的300 MW 鍋爐，其優化目標主要是鍋爐熱效率、氮氧化合物排放量、運行成本3 個方面，為使這3 個方面的數據達到最優，可以進行多目標綜合優化。

隨著我國電力行業的不斷發展，鍋爐燃燒和運行管理要求越來越高，很多電廠都采用“廠網分開，競價上網”等運行機制，在這種情況下，必須要提高鍋爐燃燒機組的安全性和經濟性，降低發電成本，提高鍋爐燃燒方式，應對激烈的市場競爭。

1.2 鍋爐運行優化原則

對鍋爐運行過程進行優化，主要從燃燒參數的優化方面著手，尤其當鍋爐負荷水平較低時，應控制好安全性與經濟性，負荷較低時鍋爐的經濟性與安全性都比較低。因為鍋爐不是單一的機械設備，必須和其他設備結合起來形成一個完整的機組才可以運行，而鍋爐的參數設計一般都是針對某個具體設備而言，沒有充分考慮到鍋爐機組的情況，因此對設計參數進行優化不具備系統性，不符合實際情況。另外，在鍋爐的制造與安裝過程中存在一些偏差，達不到設計要求，導致鍋爐運行中出現一些問題。還有就是設備設計參數不合理。因此，在鍋爐燃燒優化運行過程中，應結合實際情況，從系統分析、比較等方面著手，研究鍋爐在不同的負荷條件下參數的優化方式和控制方式。以現有設備為基礎進行調整，才能達到更加良好的優化效果，使優化后的鍋爐燃燒運行過程更合理、準確、可靠。而且在進行優化時必須進行多次試驗，確定最終的鍋爐燃燒經濟運行方式和運行參數。

2 鍋爐燃燒優化管理措施

2.1 確定鍋爐燃燒優化參數

對鍋爐的燃燒過程進行優化，首先必須確定鍋爐燃燒過程中各參數的數值，可以經過試驗了解鍋爐的基本性能，然后進行優化調整。試驗過程主要包括摸底試驗和優化調整兩部分。確定參數前，必須通過全面的收集整理，了解鍋爐的基本情況，并且對鍋爐的典型工況進行試驗，對鍋爐的熱損失進行分析，通過計算鍋爐的性能以及能耗，尋找引起鍋爐能耗較高的原因，再確定優化目標。需要進行多次優化試驗，根據鍋爐優化調整試驗的結果，在現場設備消缺的基礎上確定最終優化目標，再進行調試，得到最終結果。

2.2 鍋爐優化管理措施

2.2.1 煤質管理

燃煤質量是影響鍋爐運行水平的重要因素。煤質水平較高，鍋爐運行過程中產生的廢氣污染更少，而且鍋爐的運行效率高，能耗少，浪費較少。隨著電廠逐漸進入商業化運營，煤質管理也越來越重要。煤炭的灰分增加，則煤炭熱值減少，鍋爐的能耗、金屬單耗、受熱面磨損都會增加，而且燃燒的穩定性與安全性也會受到影響。因此，做好煤質管理是鍋爐燃燒優化的重要措施。電廠在選擇燃煤時必須對煤炭質量進行控制，從正規企業購買煤炭資源。

2.2.2 加強鍋爐運行過程中的監測

鍋爐的燃燒和傳熱過程復雜，影響因素比較隨機，任何因素都可能對其產生影響，因此，必須加強鍋爐運行過程的監測管理。

（1）進行實時檢查，觀察鍋爐膛內的火焰情況，如火焰的燃燒程度、顏色、鍋爐膛內充滿度、著火氣流等，觀察是否有大面積結渣等情況，如果發現鍋爐膛內有大面積結渣，應及時將結渣清除，以防結渣影響鍋爐燃燒效率和傳熱效率。而且在鍋爐運行過程中應嚴格控制出口煙氣溫度，不能超過設計值，必要時可以進行降負荷處理。

（2）加強運行過程中的吹灰與除渣。鍋爐運行時按照規章制度對鍋爐的各個受熱面進行吹灰，可以使用吹灰器進行操作。發現吹灰器失靈，立即停止吹灰，避免燒壞吹灰器。定期對鍋爐進行降負荷除渣操作，控制降負荷速率，防止因掉渣引起鍋爐膛內滅火。檢修人員隨時觀察鍋爐水冷壁受熱情況，確保受熱面光滑，并且按照電廠規定的檢修章程，定期進行大規模檢修與日常小檢修，保證鍋爐膛內的氣流度和充滿度良好。

（3）加強鍋爐運行的監視。鍋爐膛內某個因素發生改變，都會引起鍋爐運行參數的變化，鍋爐的一次風速、二次風速、燃燒器區域熱負荷等都要進行必要地調整。熱負荷等參數可以根據燃燒所用的煤炭質量要求進行設計，運行過程中密切監控再熱器汽溫的變化，如果發現再熱汽溫出現異常升高，減溫水用量明顯增多，則需分析原因，降低鍋爐膛內的負荷情況。

2.2.3 優化燃燒技術

空氣分段燃燒可以降低鍋爐氮氧化物的排放量，降低運行成本。在優化調節過程中，要適應外界負荷的變化，在滿足鍋爐蒸汽質量前提下，對燃燒技術進行優化。一般固態排渣煤粉鍋爐，其優化目標包括穩定的汽壓、汽溫、蒸發量，燃燒中心要適當，燃燒過程穩定，火焰分布均勻，可以在單個燃燒器內部設計分級燃燒，在主燃燒區域頂層燃燒器上部一段距離另設二次風噴口，使部分二次風通過噴口進入鍋爐爐膛內，保證蒸汽品質。

為保證鍋爐燃燒過程的經濟性，必須對風速與煤炭的燃燒速度進行調控，使鍋爐的風煤搭配更合理，二次風與送風吸風配合，保證鍋爐膛內的溫度合適。合理的二次風配合是確保鍋爐著火迅速、燃燒安全的重要保障。當鍋爐的運行環境發生改變時，應對風與煤的比例進行調整，減少煤炭燃燒過程能量損失。當鍋爐負荷改變時，可以調整送入鍋爐內的煤炭量和風量，使鍋爐的燃燒工況發生改變，在高負荷狀態下運行。由于鍋爐爐膛溫度高，著火條件較好，所以燃燒過程比較穩定。

為提高鍋爐效率，可以根據煤質條件，降低過量空氣系數，將鍋爐的排煙熱損失降到最低。如果鍋爐處于低負荷運行狀態，則應通過適當方法降低鍋爐膛內負壓，提高爐膛內溫度，同時能減少鍋爐內部漏風，維持鍋爐的穩定燃燒，避免熱損失。最后，要及時調節鍋爐的燃燒量，如果鍋爐的負荷波動較大，則需要注意，單純地給料已不能滿足鍋爐燃燒優化調節的需要，對此應調節給料機細節，如控制好爐內空氣動力工況，或改變給料機的運行頻率，提高鍋爐運行水平。

3 結語

鍋爐是發電廠的重要設備。鍋爐燃燒過程中使用的主要原料是煤炭，為減少鍋爐運行的損耗以及給環境帶來的危害，可以加強對鍋爐運行過程的優化和調整，達到節能降耗、提高能源利用率的目的。在鍋爐優化運行過程中，一方面要提高煤炭質量，另一方面要優化鍋爐的參數和燃燒技術，使鍋爐處于最優運行狀態。同時要對鍋爐進行實時監控，發現異常，及時查找原因并排除，提高鍋爐運行效率和運行水平。