火力發電廠鍋爐經濟運行優化措施探討

王 雷

（國家能源集團江蘇電力有限公司）

0 引言

隨著用電需求的日益增長，火電廠承擔的責任也越來越重，由于大多數火電廠采用傳統鍋爐進行發電，難以滿足當前大量的電力需求［1］。因此，在新時代的背景下，火電廠迫切需要對鍋爐設備進行優化改進，以適應時代的發展。具體而言，火電廠優化鍋爐首先需要深入了解鍋爐的工作原理，針對火電廠鍋爐運轉過程中面臨的問題進行探究，并了解問題產生的根源。針對這些問題，采取一系列措施解決鍋爐運行中存在的問題才能夠提高火電廠的經濟效益。

1 火力發電廠鍋爐的工作原理

煤炭在火力發電廠中扮演著至關重要的角色，作為一種基礎能源，煤炭能夠滿足電廠的日常發電需求。由于煤炭主要由氫、碳等元素組成，并帶有一些雜質，當煤炭與氧氣混合燃燒時，會產生高溫煙氣。這些煙氣帶走了煤炭燃燒釋放的大量熱能，并在鍋爐內部流動。煙氣與受熱面接觸后，熱量會傳遞到鍋爐內部，隨著溫度的升高，鍋爐內的水分開始蒸發并形成蒸汽。蒸汽作用下，汽輪機開始運轉，將熱能轉化為動力能，推動汽輪機高速旋轉，進而產生電能。因此，火力發電廠的正常運行，離不開煤炭等資源的充分燃燒［2］。燃燒是火力發電廠電能生產的關鍵環節，它會產生大量的熱能。盡管雜質產生的熱能遠不及煤炭本身，但從節約資源和環保的角度出發，可以利用這些雜質的熱能發電，進一步提高火力發電廠的經濟效益。

2 火力發電廠鍋爐經濟運行的影響因素

2.1 鍋爐結構

鍋爐是火力發電廠的關鍵設備之一，其結構問題對經濟運行有著重要影響。以下是鍋爐結構問題的幾個方面：第一，材料選擇：鍋爐的材料選擇對其性能和壽命有重要影響，合適的材料可以提高鍋爐的耐壓性和耐腐蝕性，減少維護和更換的頻率，因此，在設計和制造過程中，需要選擇適合的材料，以提高鍋爐的經濟運行；第二，設計合理性：鍋爐的結構設計需要滿足不同的要求，如燃燒效率、傳熱效率和安全性，合理的設計可以提高鍋爐的熱效率，減少能源浪費，降低運行成本。第三，制造工藝：鍋爐的制造工藝影響著其質量和性能，高質量的制造工藝可以確保鍋爐的可靠性和穩定性，減少維護和修理的需求，因此，在制造過程中，需要采用先進的工藝和設備，確保鍋爐的制造質量。第四，維護和管理：定期的檢修和維護可以延長鍋爐的使用壽命，減少故障和停機時間，合理的管理措施可以提高鍋爐的效率，降低能源消耗［3］。

2.2 燃料

燃料是火力發電的基礎，當燃料質量低劣、熱值較低時，不可避免地會影響到電廠的生產效率［4］。為了提高效率，電廠必須重視燃料的選擇和預處理。有些電廠為了追求短期利益，選擇了價格低廉但質量不佳的燃料，導致熱能轉化效率低下，繼而影響其生產效率；另外，如果電廠沒有進行燃料預處理，或者使用的預處理系統不科學，可能會導致燃料純度不足、研磨不夠充分等問題，這些問題都會降低燃料的使用效率，甚至可能損害鍋爐設備，縮短其使用壽命。因此，科學選擇和處理燃料對于電廠的高效運行至關重要。

2.3 燃燒條件

燃料的燃燒條件對火電鍋爐運行的經濟學具有直接的影響［5］。其主要燃燒條件包括氧氣量、風量、蒸汽、溫度、濕度以及鍋爐的排煙狀況，常見的問題包括：第一，鍋爐的密封性不良導致漏風，或者氧氣含量不足導致燃料無法完全燃燒，從而造成能源浪費，若無法正常排煙，將會導致煙塵在鍋爐內積聚，影響鍋爐的效率；第二，鍋爐內的溫度和蒸汽量沒有得到及時有效的控制，可能會引發溫度和濕度等關鍵參數的失控，進一步影響鍋爐的運行效率和安全性；第三，工作人員對鍋爐的操作不當，也會影響鍋爐的運行效率。

2.4 熱損

在火力發電廠中，鍋爐的排煙和固體燃料的未完全燃燒是導致熱能損失的兩個主要因素［6］。排煙熱能損失通常占據總熱能損失的5% ～12%，固體燃料的未完全燃燒所造成的熱能損失，占總熱能損失的1%～5%。這種熱能損失主要源于兩個原因：一是部分未完全燃燒的燃料顆粒會混入灰渣中并被排出爐膛；二是部分燃料顆粒會以飛灰的形式隨煙氣排出。

排煙熱能損失的大小與排煙溫度和容積有關［7］。排煙溫度較高時，排煙熱能損失也相應較大。相關實驗結果表明，每當排煙溫度升高10～15℃時，排煙熱能損失就會增加1%，排煙溫度升高的原因主要有受熱面積較小、受熱面受到污染和操作不當導致火焰中心位置提高等。另外，煤粉較濕時，煤粉燃燒會產生水蒸氣，也可能影響排煙溫度，排煙容積增大主要由爐膛漏風、煤粉燃燒產生水蒸氣和送風量過大等因素共同造成的。

鑒于以上所述，燃燒條件對于鍋爐的經濟運行具有重要的影響。為了解決當前的問題，我們需要對其進行更加深入的研究。

3 火力發電廠鍋爐經濟運行優化措施

3.1 優化鍋爐的整體結構

為了提高鍋爐的工作效率，可以采取一系列措施來優化鍋爐整體結構。首先，需要深入了解鍋爐在運行過程中可能出現的問題，并詳細記錄下來。然后，結合電廠的實際生產需求，引入新的材料、新技術和新結構，并制定相應的改造計劃。使用先進的計算機技術，模擬和分析改造計劃中的各種可能情況，以評估各種計劃的優缺點和可行性，最終確定最佳改造計劃。

改造完成后，對鍋爐的運行情況進行持續監控，以評估改造效果和優化程度，并確保鍋爐達到高效運行的標準。同時還需要監控其他系統和環節，以提高輔助系統和設備的運行質量，確保電能生產的穩定性。

3.2 對燃料進行預處理

為了優化火力發電廠鍋爐運行，提高燃料利用率和降低成本，需要系統地對燃料進行預處理，通過對燃料價格和純度進行詳細記錄和深入分析，明確不同純度燃料的成本效益，從而為每種燃料制定最佳的采購和消耗方案；燃料種類確定后，還需進一步分析和處理這些燃料，包括預先制定好預處理方案，以提高燃料的純度。通過這些措施，我們可以提高燃料的熱轉化效率，進而提高熱量產生量并減少燃料消耗量。

采取燃料預處理方式不僅能夠提高燃料的利用率、降低燃料成本并提升鍋爐運行質量，還將有助于延長鍋爐使用壽命，同時保證其運行過程中不會受到過度損傷，從而提高電能生產質量，推動電能生產效率，為火力發電廠整體發展做出貢獻。

3.3 改善燃燒條件

優化火力發電廠的廠燃燒條件是實現火力發電廠鍋爐經濟高效運行的關鍵舉措之一［8］。為了達到更好的燃料效果，需要定時對鍋爐進行檢查與維護，以確保其正常運作，避免出現漏風、煙道堵塞等問題，從而保證燃料燃燒的基本穩定。

其次還需要規范操作人員的操作，即實施嚴格的操作規程管理，如制定全面的操作指南，以便在出現問題時，可以對操作人員的操作方法和合規性進行深入調查。如果發現操作人員操作不規范，根據情節的嚴重程度以及因操作不當引發的事故所占比例，采取相應的處罰措施，如全權負責或扣除部分工資，甚至取消操作資格等。

通過這種方式，我們可以確保鍋爐在運行過程中的各項參數的平衡與穩定，避免因人為操作失誤而引發重大事故，從而降低燃燒條件出現問題的可能性，并相應提升火力發電廠鍋爐燃料燃燒的穩定性。

3.4 降低熱量損失

減少熱損耗是確保鍋爐正常運轉的關鍵因素之一，在具體操作上：

①增加煤炭的可燃物面積：首先將煤炭粉碎成較小的顆粒，可以增大煤炭與空氣的接觸面積，促進煤炭的燃燒，減少熱損耗，提高燃燒效率。

②科學調節燃燒室的各項性能指標：根據不同的煤質和燃燒方案，調節空氣系數，使燃料在燃燒過程中得到充分的氧氣供應，減少不完全燃燒造成的熱損耗，同時控制燃燒室溫度，使煤粉在高溫下充分燃燒，避免火焰直接沖擊爐墻，以減少熱損。

③實行科學經營管理：嚴密監測燃爆參數，如空氣因子和燃爆指標等，通過對這些參數的控制，使鍋爐在燃爆發電時達到最優效果，還需要對燃料進行預干燥處理，以降低煙氣中的水蒸氣含量，從而減少鍋爐的熱損失。

④檢查煤粉爐的使用情況以及鍋爐的運行狀態是否平穩：檢查燃燒爐的操作是否得當，如煤粉爐的給粉量、空氣系數等參數是否合理，以確保鍋爐的正常運轉，對鍋爐裝置進行定期檢查和維護，確保其工作狀態良好，防止由于漏氣或操作不當而引起的煙氣溫度升高，從而降低機組的經濟效益。

4 結束語

火力發電廠的經濟效益主要依賴于鍋爐的經濟穩定運行，提高鍋爐經濟運行穩定性對于降低成本、增加產電量具有重要意義。影響經濟運行的因素主要有優化鍋爐結構、燃料選擇、燃燒條件、熱損等四個方面。總之，火力發電廠鍋爐經濟運行需要綜合考慮多種因素，包括燃燒效率、散熱損失、輔機運行等。通過實施相應的優化措施，可以有效地提高鍋爐的運行效率，降低能源消耗，減少環境污染，并為火力發電廠帶來可觀的經濟效益。