亞臨界300MW機組鍋爐運行燃燒風量優化控制措施

解秀竹 蔣旭 劉士超 王樂群(華電淄博熱電有限公司，山東 淄博 255000)

0 引言

我國雖然各種能源礦產豐富，但是由于近年來各領域發展對能源需求量的加大，能源供應趨于緊張，火電生產中使用燃料進行電能轉換時需要燃燒大量的煤炭材料才能夠為區域生產、人民生活提供最夠的電能，而在電能生產中積極運用節能降耗技術能夠有效保障電能生產的環保效果以及可持續性，鍋爐燃燒風量優化控制就是一種常見的電能生產節能降耗技術。

1 亞臨界機組鍋爐燃燒控制的作用分析

在電廠生產中鍋爐過熱器出口位置對應的蒸汽壓力測試值在某個區間內，這種鍋爐機組就被成為亞臨界機組，一般來講亞臨界狀態的蒸汽壓力值設置在14到22MPa之間。我國是一個人口數量居世界第一的國家，在經濟發展中各領域對電力能源的需求量極其巨大，加上當前各領域都在積極運用電氣化設備，電力需求量也在隨時間推進加大。我國電力生產過程種火電的最常用生產設備就是鍋爐，而鍋爐作為將礦物質燃燒轉化為熱能的裝置，燃燒熱能的生產效率影響著鍋爐生產的整體能效，并且通過燃燒控制能夠有效控制有害污染物的產生，在保證燃料充分燃燒的同時降低污染，優化電力生產的環保價值。而將電力鍋爐燃燒控制中風量調節技術在電力行業中推廣就能夠有效在大范圍內降低電力生產的能耗，在電力生產行業中實現節能效果的優化。

2 在亞臨界機組鍋爐燃燒運行中控制NOx的方法及常出現的問題分析

在進行火電廠鍋爐環保效果優化改造項目生產時，通常會采用低氮燃燒器降低鍋爐燃燒的氮氧化合物量，或者會使用催化還原的方式進行脫硝降污染。兩者都能夠有效降低燃燒廢氣中氮氧化合物的排放量，而為了有效解決鍋爐燃燒生產中煤粉燃燒器運行中中心擴錐磨損的異常問題，當前在鍋爐燃燒器選擇上有了一個新選項，就是中心給粉旋流煤粉燃燒器。

在鍋爐運行中自一次風輸粉管道中輸送而來的煤粉會被送到燃燒器中心而后經由一次風噴口進入鍋爐的爐膛，為了保證燃燒下過噴乳位置應該正好與燃燒器中心回流區對應，在生產中煤粉在穿越中心回流區時由于煤粉量發生了增加，煤粉穿越的時間也就會因此延長，這就就會使得煤粉先在還原性較強的環境中進行燃燒，進而控制氮氧化物的生成。而在一次與二次風口位置上進行擴口設備安裝能夠有效推遲兩次風量的混合時間，進而降低氮氧化物的排放問題。在二次風道中的空氣在進入燃燒器后就會被分為內外兩部分，從而產生分級燃燒的效果，這樣的燃燒環境下被分化后的額含氧空氣就會與煤粉結合產生氮氧化物。鍋爐在運行中會出現如下一些問題：首先是鍋爐燃燒生產的效率較低，燃燒生產中存在超溫現象；其次生產中氮氧化物排放量較大，沒有達到環保需求；最后，生產中飛灰可燃物含量增大，甚至在一定條件下達到了10%。

3 亞臨界機組鍋爐運行中出現節能效果不佳問題的主要原因

經過專業人員的檢測與分析，發現鍋爐燃燒器的不存在故障，磨煤機部件也正常運行，煤粉細度也符合標準，所以以上原因均可排除。最終考慮問題發生原因是由于鍋爐燃燒過程的總風量不充足，二次風量和風速沒有達到平衡狀態而導致的鍋爐燃燒本應形成的中心回流區沒有按照合理方式形成，進而影響了鍋爐的優化效果，導致優化方案失敗。確定問題原因后，相關工作人員及時組織了調試試驗，通過對鍋爐氧量和風量的控制，記錄鍋爐在各運行階段同負荷條件下的運行氧量需求數值，然后計算其耗能最低的風量需求。

通過該試驗，工作人員總結得出結論，之前各階段鍋爐運行所供給的風量都存在不足現象，導致鍋燃燒并不充分。推測原因大概是在對鍋爐運行參數進行優化時未結合實際使用環境，該環境含氧量偏低，對風量會產生較大影響；另外，鍋爐燃燒器經過改造，其工作狀態也會發生相應變化，風量會受到一定影響。經過對風量的變化數據進行分析，筆者還發現，在鍋爐負荷低于300MW的情況下，機組的總體需要風量是隨生產負荷的增大而升高的。

在鍋爐燃燒生產中如果燃燒風量未能符合該燃燒狀態的需求就會因為鍋爐內部空氣不足而無法支持足夠的氧化反應，鍋爐內燃料燃燒就會不夠充分，電能生產的效率也就會因此而降低。而在實際生產中部分鍋爐操作人員由于未能對實際燃燒情況進行了解，只是盲目地添加沒量來盡量提升燃燒效果，但實際上鍋爐生產中含氧量本來就嚴重不足，再填煤只會進一步造成缺氧，燃燒環境還會進一步惡化，如果不加控制就會導致鍋爐的爐壁溫度升高過度，煤炭燃料的燃燒也會帶來更多的有毒污染物，廢氣中的氮氧化物的濃度也會因此增大，綜合結果就是火電生產鍋爐的燃燒生產性能在這樣的操作環境下發生下滑。

4 亞臨界機組鍋爐燃燒風量控制的優化措施

為了保證鍋爐燃燒效率，降低有毒污染物的產生量，需要在鍋爐機組負荷上升時對燃燒風量進行調整，也就是要求操作人員在鍋爐生產中通過調節二次風的給風量來為鍋爐燃燒需求的滿足創造條件。生產操作中還應針對鍋爐運行操作系統顯示的飛灰含碳量變化情況與燃燒中一氧化碳產物變化情況進行綜合分析，并根據分析結果進行燃燒風量調整。

根據筆者的長期工作經驗，筆者認為為了確保鍋爐燃燒效率就要對兩次風量的供給情況進行有效控制及調節。雖然一次風就能夠達到磨煤機的需求，但是在生產中積極補充二次風也必不可少，這是由于二次風在燃煤鍋爐運行中的作用主要是為了燃燒提供充足的氧氣，從而對一次風燃燒階段燃料燃燒不充分進行優化。并且，鍋爐燃燒時一次風狀態下部分高溫火焰，而其他區域的燃燒不夠充分，利用科學的二次風調節動作能夠使二次風中的氧氣與其火焰進行混合，強化燃燒的氧化作用，這樣整體鍋爐內部燃燒效率也就會因此增大，以防燃燒不充分、不均勻導致的能耗問題。因此在火電廠鍋爐燃燒控制過程中，不僅要做好總風量的科學控制，還應通過科學分配一二次風風量來保證燃燒狀態的可持續與高效率，進而確保鍋爐負荷升高時各階段燃燒需求的滿足。

一般來講火電廠鍋爐燃燒中所用鍋爐燃燒為塔狀配置的煤炭，鍋爐燃燒中因為燃料純度與形狀都會對燃燒狀態形成影響。必須根據實際情況進行風量調節，保證各階段燃燒狀態中氧氣的供應才能夠確保下層燃燒器工作中能夠獲取相匹配的煤粉與空氣，從而使鍋爐上下層都能夠保持最佳燃燒狀態，進而有效延長鍋爐內煤粉燃燒的時間，擴大燃燒范圍，減少燃燒過程中煤灰產生量，防止鍋爐結焦問題的出現，優化鍋爐生產的環保價值，并且還能夠降低燃燒生產的煤炭消耗，降低電力生產的成本。不過在鍋爐生產操作時，因為一些其他問題導致鍋爐燃燒效率不達標，因此需要電力生產單位的技術操作人員做好技術總結，探索優化二次風調節技術，并要根據鍋爐負荷升高的速度進行風量調節控制效率的提高。

其具體操作如下：當機組負荷上升時及時增加足夠的二次風量，自動增加風量不足時人為手動增加。需啟動磨煤機前先開啟二次風門后再啟動磨煤機，當機組負荷下降時停止磨煤機運行前先增加運行磨煤機二次風量再關小停運磨煤機二次風量。將所有運行磨煤機二次風擋板開度控制在 70%～85%，根據磨煤機煤量控制二次風擋板開度，煤量大于 60t/h，二次風擋板開度大于 80%調節二次風擋板時優先關小停運磨煤機二次風擋板開度，停運磨煤機二次風擋板開度最小可關至 20%，然后再關小下層燃盡風擋板，滿負荷時下層燃盡風擋板開至50%以上。

鍋爐上層燃盡風二次風擋板盡量保證全開，可以有效控制脫硝入口氮氧化合物的生成，從而大大降低脫硝用氨量。鍋爐運行中運行調整人員要根據飛灰含碳量變化及時調整鍋爐運行風量，調整時優先調整二次風擋板開度，擋板全開后通過再通過增加二次風母管壓力增加風量。鍋爐運行中嚴格按規定投運吹灰器，吹灰器故障及時聯系處理，跟蹤吹灰器投運情況，無特殊情況不得中途退出吹灰器以保證吹灰效果。鍋爐巡檢時注意檢查鍋爐煙氣調節擋板執行機構是否有脫開現象，定期活動核對確認煙氣擋板開關動作正常。每班接班后必須檢查核實一次爐底一級水封是否缺水，缺水時聯系及時補水，避免爐低漏風。

5 結語

總之，在我國電力系統發展中，采用節能降耗的生產技術能夠有效提升電力生產過程中的環保價值。鍋爐燃燒風量控制的過程中，需要根據鍋爐生產的具體情況對風擋開度、風擋調整的時機、煙氣檔案等進行合理規劃，提升風量調節與鍋爐燃燒需氧的適應性，進而提升鍋爐燃燒生產的效率。在當前智能化技術與電力生產結合的效果越來越好的歷史大背景下，將智能化控制技術融入電力生產，通過智能分析與電力鍋爐燃燒風量控制的結合就能夠有效提升鍋爐燃燒能量的利用效率，進而進一步為電力生產節能降耗提供保障。