火力發電廠鍋爐節能降耗的對策與措施研究

(晉控電力同達熱電山西有限公司，大同 037000)

0 引 言

循環流化床鍋爐具有燃料靈活、發電率強、污染排放低、高效率等優勢，在火力發電廠運營發展中廣泛應用，隨著人們可持續發展理念的逐漸深化，火力發電廠的能源損耗標準逐漸嚴格，循環流化床鍋爐的應用收到諸多因素阻礙難以發揮效果，導致節能效果并不顯著，因此為迎合時代發展需求，火力發電廠應以循環流化床鍋爐為突破口制定節能降耗措施，推動火力發電廠生態環保建設。

1 火力發電廠鍋爐能耗特性

與傳統煤粉鍋爐相比，循環流化床鍋爐性能更為優越，在現代化火力發電廠中已實現大規模普及，因此本文展開鍋爐節能降耗研究時，以循環流化床鍋爐為主要研究對象，以此保障節能降耗措施實際效果。循環流化床鍋爐為氣固混合燃燒凡是，熱容量得到數十倍提升，且具有較強穩定性，循環流化床鍋爐可實現爐內溫度均勻，便于燃燒傳熱，提升燃燒效率，據統計，火力發電廠中循環流化床鍋爐可實現98%以上燃燒效率[1]。循環流化床鍋爐應用分級燃燒方式降低氮氧化物含量，規避氮氧空氣污染，而分級燃燒的前提則為低溫燃燒方式，此外循環流化床鍋爐對燃料具有較強適應性，甚至可借助劣質燃料完成火力發電，其爐料循環效果顯著，隨著蓄熱量的增高可實現爐內燃燒參數穩定，因此循環流化床鍋爐具有較好調載能力，可實現負荷高效調節。

循環流化床鍋爐隨著科技的發展而逐漸成熟，推動了我國潔凈煤發電發展進程，循環流化床鍋爐憑借燃燒效率及燃料適應性優勢在我國火力發電行業中占據重要地位。煤作為火力發電主要燃料，循環流化床鍋爐的燃料適應性使劣質煤供電成為可能，隨可實現發電應用，但無法保障所有規格性質的煤資源高效利用。近年來，我國煤炭市場處于緊張供應狀態，部分火力發電廠受到煤炭資源制約面臨“斷煤停機”隱患，導致部分火力發電廠不得不使用劣質煤發電，此時循環流化床鍋爐發電效率降低，且煤炭資源損耗量大幅度提升，同時火力發電廠操作人員對不同性質的煤炭資源無法把握燃燒數據，使循環流化床鍋爐受到燃料性質影響面臨啟停、檢修問題，不僅造成能源額外損耗，更增加了火力發電廠的額外經濟成本。

2 實現鍋爐節能降耗的火力發電廠的發展策略

2.1 提升燃燒效率

循環流化床鍋爐節能減排效果由燃燒率反映，煤炭作為火力發電廠主要應用燃料，其燃燒效率可直接影響節能減耗效果，因此需借助一定手段控制煤炭燃燒速度，實現鍋爐節能。結合火力發電廠循環流化床鍋爐運行來看，可借助鍋爐余熱回收增強鍋爐效率，例如：借助高壓蒸汽實現爐內熱量循環，回收蒸汽余熱，提高鍋爐燃燒效果，在信息化時代，可借助信息技術增設智能溫采系統，用以監測鍋爐余熱泄漏量及閥門余熱排放量，便于操作人員及時回收蒸汽余熱，同時可于尾部煙道內擴大受熱面，使所回收的蒸汽余熱充分利用，繼而實現火力發電廠鍋爐節能降耗。

除余熱回收控制煤炭燃燒效果外，還可通過降低鍋爐熱量損失的手段實現節能降耗目標。第一，降低鍋爐預熱器漏風率，確保循環流化床鍋爐煤炭燃燒時具有足夠氧氣供給，以此提升爐內煤料燃燒效果；第二，注重循環流化床鍋爐清潔工作，確保鍋爐運行環境適宜，在此基礎上嚴格控制鍋爐溫度，借助智能化溫采系統監測爐內溫度，規避熱量流失。

2.2 縮短啟動時間

相較于傳統煤粉爐，循環流化床鍋爐啟動時間稍慢，可造成額外能源損耗，嚴重阻礙了火力發電廠節能降耗進程，因此需結合循環流化床鍋爐實際情況，降低機組啟動能耗。例如：運用輔助蒸汽加熱爐底，提升循環流化床鍋爐燃油溫度，便于油槍著火霧化，起到縮短到冷卻時間的作用；此外，還可于鍋爐啟動前期加強排污工作，提高鍋水品質，加強鍋爐內部受熱較弱部分的循環換熱，改善水循環，提高鍋爐性能，實現能源節約。循環流化床鍋爐點火運行后需及時開啟高低壓旁路疏水，并完成汽輪機軸封及真空操作，使汽輪機前蒸汽與爐前溫度一致，且同步升高，當循環流化床鍋爐內蒸汽參數達到沖轉標準后對機組沖轉，規避循環流化床鍋爐溫度不達標而導致的持續燃燒、能源損耗問題。

2.3 新方式鍋爐運行

隨著節能理念的更新，火力發電廠鍋爐運行相關技術、燃燒方式、能源均得到發展，為推動循環流化床鍋爐節能減耗，應注重應用新方法新技術。例如：借助超強脫硫技術突出環保優勢，循環流化床鍋爐在不同送風方式、不同濃度下所產生的氮氧化物低于其他方式約20%，在新時代背景下，超強脫硫技術逐步成為火力發電廠循環流化床鍋爐運行的必備技術，在當前標準下，我國空氣污染物排放標準愈發嚴格，根據現階段脫硫技術研究來看，可于循環流化床鍋爐內添加石灰石，以此提高火力發電脫硫效果，推動節能減耗。此外還可基于低氧燃燒方式構建循環流化床鍋爐燃料熱循環回路，在重復性、連續性燃燒過程指提高燃料利用率，降低煤炭損耗，且在熱循環回路輔助下降低電能消耗，節能減耗效果較為顯著。除超強脫硫技術與低氧燃燒外，還可對鍋爐發電后的原材料進行再次加工應用，優化能源結構，例如：針對循環流化床鍋爐煤炭燃燒后所產生的灰渣進行成分分析，了解其再利用價值，將含碳量加高的灰渣作為生活用煤磚，可再次進行燃燒，充分回收煤炭熱能，此外灰渣為多孔性堿性物質，還可作為過濾材料再次利用，并可對灰渣內的鍺、鋇、鈾成分進行提取回收，實現能源升級。

2.4 采用混合燃料

煤炭是火力發電的必備能源，而煤炭具有不可再生特性，同時煤炭在循環流化床鍋爐燃燒中易產生大量有害物質，能源性價比較低，因此為促進火力發電廠鍋爐節能減耗，應將現有煤炭資源與生物能源融合，形成混合燃料，生物能源與煤炭能源相輔相成，既提升煤炭燃燒效率，又可降低能源消耗，提高火力發電生態性。當前常見的生物能源為秸稈，其直接焚燒不僅造成能源浪費，并可導致大氣污染，因此可降秸稈作為生物能源進行處理發酵，生成烷烴等可燃性氣體，此過程中無有害氣體產生，環保效果顯著，而烷烴等可燃性氣體又可對煤炭燃燒起到促進作用，提高燃料燃燒效果，實現節能減耗[2]。秸稈資源加工處理工序較為繁瑣，以此可將煤炭與秸稈混合后直接燃燒應用，此時不同燃料間具有足夠燃燒空間，使氧氣助燃效果更為顯著，實現煤炭資源的深度燃燒利用，推動循環流化床鍋爐節能降耗式發展。

2.5 注重運行調整

床壓、風量、床溫、汽溫等決定著循環流化床鍋爐的運行效果，而以上特性則受到循環流化床鍋爐設備整體性能影響，在長期應用中，循環流化床鍋爐相關設備易受到磨損而性能降低，導致煤炭燃燒效果降低。循環流化床鍋爐運行時可將爐膛作為容器，當鍋爐正常運行時該容器呈現出均衡特征，而低床壓為循環流化床鍋爐塔重的具象展現，可依靠床壓了解鍋爐內床料量，繼而反映燃料燃燒狀況。鍋爐工況主要由上壓差反映，當上壓差數值增大時，則代表物料循環增加，為緩解上壓差問題，可調節循環流化床鍋爐給料器流化速度，并控制爐膛風量，從傳熱、燃燒角度來看，床層溫度影響著鍋爐效率及燃燒效率，于循環流化床密相區內，床層溫度應低于燃燒顆粒表面溫度約150℃，以此保障循環流化床鍋爐整體燃燒發電效果。為保障鍋爐安全化運行，應根據氮氧化合物排放總量調節流化床溫度，控制床溫與氮氧化合物處于雙向關系，將流化床溫度控制在850 ℃以內，最大化激發出循環流化床鍋爐性能優勢。燃燒及流化狀態影響著循環流化床鍋爐風量特性，濃相區得到一次風氧氣供給后應及時調節爐膛兩側壓差，提高鍋爐運行安全性，計算壓差偏差值并修正爐膛風量定值，使循環流化床鍋爐風量處于可控范圍內，當爐膛獲得二次風供給時，可彌補一次風供氧缺陷，此時可通過調節二次風量控制鍋爐內氧氣含量，借助最佳控制效果增強循環流化床鍋爐節能降耗效果[3]。煤等燃料通過燃燒釋放熱量，為降低煤炭損耗，確保爐內負荷與煤量相協調，應注重調控循環流化床鍋爐蒸汽溫度，通過一、二次風量、燃料量、床溫、床壓等運行特性的控制實現節能降耗目標。

3 結束語

綜上所述，循環流化床鍋爐因其優越性在火力發電行業內逐漸普及，但受到煤質燃料的質量不穩定效果導致發電成本提升，不僅造成額外經濟浪費，更不利于能源的高效利用，為實現鍋爐節能降耗目標，應提升煤炭燃燒效率，并縮短設備啟動時間，從技術、燃燒、能源三個方面應用鍋爐運行新方法，并及時調整循環流化床鍋爐運行數據，使其始終保持最優性能，推進火力發電廠節能降耗建設。