火電廠鍋爐運行中的節(jié)能措施

王文斌

（陜西府谷能源有限公司，陜西 府谷 719407）

鍋爐是火力發(fā)電廠中的三大主機之一，鍋爐運行效率直接影響到機組運行的經濟性，對鍋爐的運行采取科學有效的節(jié)能措施，可以直接提高火電機組的發(fā)電效率，并且還可以減少安全隱患，因此，對鍋爐運行采取何種節(jié)能措施成為眾多火電廠重點研究的對象?；痣姀S鍋爐運行的節(jié)能措施主要是通過對鍋爐以及相關的輔助設備設施進行改造，并對鍋爐的燃燒調整采取一系列的優(yōu)化措施，從而提高火電廠鍋爐運行的效率和質量，減少能源的浪費問題，提高火電廠經營的整個經濟效益。

1 火電廠鍋爐運行發(fā)電介紹

1.1 火電廠鍋爐介紹

鍋爐、汽輪機、發(fā)電機構成了火電廠的三大主機，在這三大主機的協(xié)調運行下，輔助脫硫脫銷、輸煤、化學等設備實現(xiàn)火力發(fā)電。其中，鍋爐由“鍋”和“爐”兩大部分組成，鍋包括汽包、水冷壁、省煤器、下降管、過熱器和再熱器等；爐包括爐膛、煙道、燃燒器及空氣預熱器等，其作用是使燃料燃燒放熱，并將水加熱成具作用是使有一定溫度和壓力的蒸汽。而在這個過程中鍋爐的運行狀態(tài)會直接影響到火力發(fā)電的整體運行效率和發(fā)電廠的綜合發(fā)電效率，并且還直接影響著火電廠發(fā)電的安全性。另外，鍋爐運行又是其極為重要的基礎環(huán)節(jié)，同時也是發(fā)電能源的重要入口，煤炭等能源進入到鍋爐設備中充分燃燒，之后形成熱能，為電力轉化提供重要的動力資源保障，最終影響到發(fā)電廠的能源輸出。所以，從火電廠整體出發(fā)，鍋爐的高效運行有著非常重要的作用和價值。

1.2 火力發(fā)電廠鍋爐運行原理

在火電機組發(fā)電的過程中，主要是依靠鍋爐燃燒燃料來提供原動力的。爐燃燒燃料將鍋中的水加熱成為符合參數(shù)要求的過熱蒸汽，形成蒸汽動能。其原理主要是按照以下幾個流程；第一，燃燒煤炭能源；由制粉系統(tǒng)加工后的煤粉經一次風吹入爐膛內部，使其充分燃燒，之后在燃燒反應下把化學能轉化成熱能。第二，高溫煙氣熱傳遞；鍋爐燃燒把煤炭燃料中的一些雜質成分和碳物質經過氧氣反應形成高溫煙氣，這些高溫煙氣之后再經過鍋爐水冷壁、屏式過熱器、高溫過熱器和再熱器，逐漸將熱量通過受熱面的金屬壁面?zhèn)鲗е铃仩t內部工質中，并在相變的作用下形成水蒸氣組分。第三，熱能轉變成汽輪機的機械動能；具有一定壓力和溫度的蒸汽驅動汽輪機，把熱能轉變?yōu)闄C械能。

1.3 影響鍋爐熱效率的因素

鍋爐的熱效率主要是指鍋爐在單位的時間內，有效的利用熱量在鍋爐輸入熱量中所占的百分比情況，燃料在進入到鍋爐之后，會轉化成大量的熱量，其中大部分的熱量會被鍋爐受熱面吸收，之后形成水蒸氣，這些都是被利用的熱量轉化而來的。而另外一部分的熱量就會損失，損失的這些熱量就是我們所說的熱損失。鍋爐的熱效率主要是指燃料能源在進入到鍋爐內部后形成的熱量中，有效熱量所占總熱量的百分比?，F(xiàn)階段，很多火電廠的大型鍋爐熱效率一般都可以達到90%以上。

在鍋爐運行的過程中，熱效率的提升主要是指增加有效利用的熱量，減少鍋爐運行中各個環(huán)節(jié)流程中的熱損失，最為主要的是減少鍋爐排煙的熱損失和不完全燃燒的熱損失。

第一，鍋爐排煙熱損失：首先，鍋爐本體及其輔助設備的漏風率過高，尤其是回轉式空氣預熱器中的漏風率過高等都會增加鍋爐排煙熱損失，而這些會影響到鍋爐運行的效率。其次，鍋爐內的爐水水質的指標，如果水冷壁管內如果含有大量的水垢，也會增加熱損失。一般爐管向火側允許結垢量達200mg/m3～300mg/m3之后，需要及時的進行酸洗，否則就會增加鍋爐排煙的熱損失。再次，爐膛、燃燒器區(qū)域及屏式過熱器部分結焦嚴重的鍋爐，會導致排煙溫度高、過熱器及再熱器減溫水量大、頻繁吹灰等問題，對運行經濟性和安全性都有較大影響。最后，如果鍋爐內部的燃燒燃料使用的是含硫量比較高的劣質煤炭，硫份燃燒后除了部分硫酸鹽留在灰中外，SO3與煙氣中的水蒸汽形成硫酸蒸氣，SCR裝置中的逃逸氨氣與硫酸蒸氣反應生成的硫酸氫氨，易粘附于空預器換熱原件上，造成積灰堵塞，使得空預器壓差變大,排煙溫度升高，降低鍋爐效率。另外，高硫煤的燃燒還會造成水冷壁的高溫腐蝕和空預器的低溫腐蝕，減少鍋爐壽命。

第二，不完全燃燒出現(xiàn)的熱損失：首先，鍋爐的負荷、燃燒時間和燃燒的工況不相符，配風不夠合理，鍋爐爐膛火焰中心的位置過高，鍋爐內部的煤炭沒有得到充分燃燒等形成的機械、化學不燃燒的熱損失。其次，沒有重視原煤特性，也沒有及時的對煤量進行有效的調整，煤量過多或大幅波動，燃料無法真正的燃燼，造成能源浪費。

第三，鍋爐的散熱損失影響，這種影響因素主要指的是鍋爐管道和鍋爐本體保溫層保養(yǎng)和檢修工作不到位，鍋爐的散熱比較快，造成一些不必要的熱損失。

2 火電廠鍋爐運行中的節(jié)能措施

第一，對燃煤運行進行優(yōu)化：首先，原煤是火力發(fā)電廠運行過程中的最初處理對象，原煤熱值、水份和可磨度系數(shù)直接影響到磨煤機的出力與運行方式；原煤灰份的大小將影響碾磨部件的使用壽命和日常維修；原煤揮發(fā)分則影響到著火穩(wěn)定性和爐內的燃燒工況，從而影響到主再熱汽溫、配風方式和燃燒對煤粉細度的要求。鍋爐運行優(yōu)化需要對其使用的煤炭資源進行科學的選擇，適當?shù)拿悍奂毝群透邿嶂得耗軌虼龠M燃料的充分燃燒，提高能源的使用效率。低灰分煤則可以減少鍋爐受熱面的磨損，降低飛灰可燃物含量，提高鍋爐運行安全性，延長使用壽命。其次，若無良好的能源品質保障，則要積極的采取原煤摻燒方式，加強原煤品質監(jiān)督，科學合理的進行燃料配比，不同的煤種配比下應進行燃燒試驗，尋求最優(yōu)的燃燒調整方式，提高鍋爐運行的經濟性。再次，應進行煤粉細度和均勻性定期化驗分析，通常通過飛灰可燃物、制粉系統(tǒng)阻力、鍋爐的氧量、制粉單耗等指標，可判斷出煤粉細度及均勻性是否合理，對提高燃燒效率有重要意義。最后，對飛灰的含碳量進行調整和控制；煤炭燃料燃燒后會出現(xiàn)大量的碳元素，這些碳元素主要是在燃燒的過程中形成的，如果碳元素過多說明煤炭燃料沒有在鍋爐內部得到有效的燃燒，降低了鍋爐運行的使用效率。所以，工作人員需要對鍋爐的自身情況進行調整，并對鍋爐內部的燃燒器進行完善和優(yōu)化，在保障鍋爐內部煤炭完全燃燒殆盡之后進行新煤炭的添加，并對鍋爐的運行穩(wěn)定性能進行控制和調整。

第二，對風壓、風量進行合理控制：在提高火電廠鍋爐運行效率的過程中，對鍋爐內的風量進行合理的控制也是非常重要的。鍋爐的運行，主要是鍋爐內部的燃燒過程，是空氣中的氧氣組分和煤炭燃料在鍋爐的爐膛內部進行融合燃燒的過程，所以，對一二次風的調整將直接對燃燒的熱能效率產生影響。一、按照相關的規(guī)范標準有序進行調整，應盡可能降低一次風壓，通常高負荷在9.5kPa ～10kPa，低負荷在9.5kPa 以下，磨煤機一次風調門開度保持60-70%為宜，降低一次風量占比，注意了解一次調門的流量特性，調節(jié)過程中需要注意調節(jié)速度應適當，保障爐膛內燃燒穩(wěn)定。二、進行鍋爐二次風標定和空氣動力場試驗，保持各燃燒器風門開關靈活，通過金屬壁溫、左右兩側各段煙溫、蒸汽溫度等判斷并保持鍋爐配風均勻；定期進行氧量計標定，為合理配風提供依據(jù)；必須對飛灰可燃物進行每班取樣分析，飛灰在線測量裝置要進行維護和標定；三、在鍋爐省煤器出口水平煙道加裝CO 測量裝置并把測量數(shù)據(jù)引入DCS，采用CO 濃度配合氧量對風量進行校正。當燃料充分燃燒時，煙氣中CO 含量一般低于100mg/Nm3，當產生燃燒不完全現(xiàn)象時，CO 含量會急劇升高至數(shù)千甚至上萬mg/Nm3，利用這一特性能有效消除氧量測量誤差對風量調節(jié)的不利影響。運行中煙氣CO 濃度目標值控制在30mg/Nm3～200mg/Nm3，能保持鍋爐配風在最佳狀態(tài)。為避免CO 測量值大幅度變化引起的鍋爐風量波動，CO 校正回路要合理設置延遲時間和校正速率。最后，還需要對二次風量的供給進行控制，保障鍋爐內部的煤粉有足夠的氧氣和燃燒時間，這樣才可以讓煤炭燃燒更加徹底，減少燃料熱損失。

第三，合理控制排煙的溫度：排煙溫度的高低也會對鍋爐的運行效率產生很大的影響，排煙的溫度越高，鍋爐的使用效率就會越低，因此，對排煙的溫度的控制應從以下幾個方面入手：一、通過燃料摻配，減少易結焦煤種的使用比例，防止易結焦煤種長時間連續(xù)使用；通過燃燒調整、燃燒器一次風量調勻和前后左右墻二次風調勻，防止火焰中心偏斜或貼壁沖墻；避免機組長時間連續(xù)帶高負荷運行，可通過變負荷使渣塊冷卻脫落；同時可對水冷壁區(qū)域進行噴涂，或使用防結焦添加劑。二、采用多種密封技術活加裝自動漏風控制系統(tǒng)減少空預器漏風；嚴格執(zhí)行防止空預器堵灰、腐蝕措施，機組運行時注重冷端溫度控制，投入暖風器控制空預器綜合冷端溫度不低于目標溫度；安裝并運行脫硝裝置，要防止局部或部分時段噴氨過量引起的氨逃逸量超標，嚴密監(jiān)視空預器差壓，防止空預器積灰或卡澀；發(fā)現(xiàn)確由硫酸氫氨引起的空預器堵灰，則應視情況在停機消缺時進行高壓水沖洗。三、定期觀察受熱面結焦情況，深入分析，定期對吹灰效果進行評估，及時調整吹灰壓力和溫度，根據(jù)負荷和爐內燃燒情況合理安排水冷壁、水平煙道、后煙道和空預器吹灰，合理精準的吹灰器布置和事件安排，可以有效的降低供電煤耗。四、設法降低總風量中的一次風率，適當提高二次風量占比，降低排煙溫度；根據(jù)負荷變化、二次風門調節(jié)和燃燒器擺角等情況，控制合理的煙氣溫度，保證入爐煤粉著火溫度穩(wěn)定；科學調整主再熱蒸汽減溫水量，減少資源浪費。

同時，通過降低主再熱蒸汽減溫水量，減少高壓設備電耗，合理回收工質，校正熱工測點對機組的節(jié)能降耗也具有重要意義。

3 結語

在火電廠中，鍋爐作為機組運行的動力供應設備，是主要的耗能設備，探索有效的節(jié)能措施對于實現(xiàn)火力發(fā)電廠的能源消耗目標有著至關重要的作用。本文分析了火力發(fā)電廠鍋爐耗能存在的主要問題，探討了火力發(fā)電廠鍋爐節(jié)能對策，還有很多新措施、新技術等待我們去研究和革新。只要真正合理利用和節(jié)約能源，就可以不斷提高企業(yè)生產效率，為國民經濟發(fā)展再添力。