火力發電廠鍋爐運行控制的節能策略研究

（陜西煤業化工集團神木電化發展有限公司 陜西 719300）

引言

發電主機是火力發電機組核心設備，它的工作效率和質量品質與發電有著直接關系，而鍋爐管理也是影響主機運行狀態主要因素之一。對鍋爐實施能源消耗節能管理既能夠提升鍋爐運行效率，提升發電主機運行效率，又可以降低發電企業生產成本，實現能源消耗全面把控，貫測落實可持續發展戰略。火力發電工作原理十分簡單，它通過對煤炭資源燃燒增加鍋爐內部水流溫度，通過水蒸發熱氣推動汽輪機運轉，帶動發電機進行發電，運行狀態較為平穩，危險系數較低，適合城鎮地區發電。但是我們知道能量自身是恒定的，產生多少電能就會消耗多少煤炭，而大量的煤炭消耗會造成資源浪費與二氧化碳排放增加。

1.火力發電鍋爐運行基礎原理

火力發電鍋爐使用的燃料一般多為煤炭，利用燃料燃燒過程中產生的熱量加熱鍋爐內的水，通過能量轉換將熱能以蒸汽形式帶動汽輪機工作，進而完成發電基礎工作[1]。一般火力發電鍋爐底部騰出兩層結構，第一層放置煤炭燃料，第二層提供空氣流通服務，在燃燒過程中煤炭頂部與底部由于受到空氣流通的影響同時燃燒，10分鐘左右就可以將溫度提高上百度。鍋爐內部水會吸收加熱熱量，在爐內形成高溫高壓，最后通過連接爐外汽輪機工作組釋放壓力，帶動發電機工作產生電量。其工作內容包含了以下三點環節：

其一，煤炭燃燒環節。煤炭燃燒環節是火力發電最開始的環節，只需要將適量燃料填入爐內，保障通風與燃燒正常就可以完成能量轉換工作。在這個環節中，需要注意的是燃料能否充分燃燒，避免氧氣提供量不足問題[2]。

其二，通風管理環節。通風問題一直以來都是火力發電過程需要重點關注的內容，燃料燃燒過程中會產生高溫氣體，這些氣體含有大量熱量，若在通風過程中將這些熱量釋放到大自然中，會造成資源浪費問題，同時煤炭燃燒會產生煤渣粉塵，這些粉塵與高溫氣體混合在一起，需要經過熱氣過濾裝置進行凈化，方可進行排放[3]。

其三，能量傳遞過程。煤炭發電工作過程是將煤炭中的化學能轉變為熱能，水吸收熱能變成高溫高壓水蒸氣，水蒸氣帶動汽輪機轉動變為機械能，最終機械能經過轉換變成電能。這個過程中，每一個環節能量轉化都會有所消耗，能量消耗的越小，最終發電量就會越多。為此，火力發電站管理人員在檢查鍋爐時，應及時進行維護[4]。

2.火力發電廠節能意義

雖然我國經過十一個五年計劃的建設，國內水利電站數量已經是名列世界前沿行列，但是由于水力發電穩定性較差，受天氣環境的影響，很難承擔我國主力發電的重任，為此我國在1990年開始建設火力發電電站，并在幾年內代替了水利電站成為了我國發電主力。但是火力發電也并不是十全十美，火力發電需要消耗大量煤炭資源，并且會產生大量溫室氣體（二氧化碳CO2），若沒有采取有效措施，會使二氧化碳擴散到空氣之中，改變當地氣候結構，對大氣造成嚴重污染，最終破壞整體生態平衡問題，影響當地人民身體健康程度。2009年我國代表參加了哥本哈根世界氣象大會，就《京都協定書》一事進行商討，我國作為世界上人口最多的國家，也是世界上綜合實力第二強大的國家，在本次大會上起到了積極主導的作用，為幫助全人類抑制全球變暖問題作出了表率[5]。

3.現階段火力發電鍋爐管理控制存在的問題

(1)燃料問題

我國部分火力發電使用鍋爐設施過于老舊，使用的燃燒方法也是傳統的單點內燃方法，對于燃料的選用也沒有嚴格標準，導致燃燒能量轉化率始終處于較低狀態。煤炭是我國火力發電主要原材料，對煤炭選擇與采購有著十分嚴苛要求，國家也在2001年、2012年相繼出臺了多套火力發電燃煤標準，但是部分火力電廠管理人員沒有按照國家規定采用質量較高的煤炭，而是選擇價格較低、燃燒量較差的低品質煤炭，在燃燒過程中經常會出現燃燒不充分問題，少量的煤炭根本無法達到理想溫服標準，只能填入更多低質煤炭，造成了煤炭資源的大量浪費。除了煤炭選擇，煤炭燃燒內爐選擇也十分重要，傳統單點內燃方法引火效果較差，溫度速度較慢，內部煤炭在完成燃燒50%以上后，才能使外部煤炭充分燃燒，每次消耗的煤炭能量經常長時間累積也會成為一個驚人的數字。

為此，火力發電工作者必須勤于更換煤爐內部燃燒設備，加強日常設備維護工作，提升煤爐燃燒效率。而經過筆者的走訪調查發現，現階段我國部分國有火力發電站一般沒有定時檢查制度，各項檢查標準也有著很大區別，其中采用的很多數據沒有經過科學計算與測試，大部分是由專業人員依照出廠手冊設定基礎數值，而這些數值是否能夠作為火力發電煤爐檢查與維修標準尚且是個未知數。此類問題都會造成大量的煤炭資源浪費，降低發電企業實際效益。

(2)煤炭燃燒過程中發生中斷

火力發電廠在發電燃燒過程中會涉及諸多環節，而其中一個環節會對鍋爐運行狀態起到決定性影響，直接決定了煤爐燃燒根本效率，那就是煤爐風控調節環節。眾所周知，煤炭燃燒需要在有氧的環境下進行，含量越高的環境燃燒程度也會越充分，但是在實際火力發電煤炭燃燒工作是不可能直接注入純氧的，而風控能力較好設備一般屬于高質量鍋爐，只有保障鍋爐質量才能發揮燃燒基本效能，達到理想煤炭發電效率。

4.火力發電鍋爐運行控制有效措施

(1)增加煤炭品質，減少煤炭消耗量

若火力發電站想要做到節能減排，減少煤炭消耗總量，行業相關人員必須加大對煤炭燃燒技術的研究，研發全新助燃劑或是燃燒方法，完善煤爐內部設備結構，提升煤爐在燃燒過程之中的熱量散發效果，使燃料能夠進一步提升燃盡效率。同時火力發電單位必須重新制定煤炭的采購標準，避免在采購過程中出現貪腐敗問題的發生。筆者建議，在火力發電站進行采購時，可以邀請相關專家和地區領導一起進行采購工作，三方一起制定采購標準，在考察期間對每個煤場生產的優質美煤進行綜合評價，選取其中3～4個優質煤廠家樣品進行檢驗，并依照檢驗報告有針對性選擇煤炭生產廠家，并簽訂具有法律效益的訂購文書，為了防止煤炭廠家在降低煤炭品質，火力發電單位還需要不定期隨機抽取煤炭樣品進行檢驗，進而在最大程度上保障煤炭質量能夠高于一般煤炭質量，這樣在煤炭燃燒過程中就可以配合煤爐燃燒技術提升發電效率。

此外，火力發電單位還需要培養相關專業人才，提升基層員工工作素養，讓工作人員能夠重視鍋爐管控工作，在發生緊急事故時能夠正確控制事故現場，避免給火力發電企業帶來更大經濟損失。

(2)改進優化鍋爐設備

經過多年的發展，火力發電技術已經十分成熟，很多基礎設備制造結構已經完善，但是火力發電屬于一個復雜組合型工程，涉及行業技術與專業設備極多，相關技術指標也較為復雜。為了能夠提升發電設備以及鍋爐設備質量，發電站在采購全新設備時，可以鼓勵多家生產廠家聯合制作組合件，將數個高端生產技術融合在一起，完成生產技術創新與設備改革，而火力發電廠家只需要把控最終審核結果，測試組合件固定性能，就可以用最低成本的方法提升節能減排效益。

5.結束語

綜合上文所述內容，可以得出火力發電過程中鍋爐管理工作的重要性。我國是人口大國，也是能源需求大國，火力發電在近幾年中扮演的角色愈加關鍵，為我國人民生活水平提升貢獻了寶貴的力量。為了我國可持續發展戰略需求，保障我國節能減排工作能夠履行國際承諾，火力發電管理人員必須有意識提升采購質量，提升煤炭質量增加燃燒效率，并且搭配全新的鍋爐設備，最終在提升發電量的同時達到理想節能減排目的。