火電廠鍋爐節能運行技術分析

北京國電電力有限公司上灣熱電廠 王文光

在火電廠鍋爐運轉過程中，煤炭在燃燒時所產生的一小部分的熱能，會被鍋爐所吸收，但仍有一小部分的熱能沒有被吸收，導致熱量的損耗，熱量損失的種類主要包括鍋爐排煙系統帶走的熱量、煤炭燃燒不充分所導致的熱量損失、鍋爐散熱損失，這些都是在火電廠鍋爐運轉時需要解決的節能問題。本文以某火電廠為例，對火電廠鍋爐節能運行技術進行分析。

1 提升某火電廠鍋爐節能效率的對策

1.1 加強對入爐氧量的控制

沒有足夠的氧氣，火電廠燃煤難以充分燃燒。給氧量要找到一個平衡點，才能讓煤充分燃燒。加大對氧氣的控制，可進一步提高燃煤的利用效率。火電廠通常使用鼓風機對鍋爐內進行吹風，如果入爐空氣量太多，且含氧量較高，將會引起鍋爐內溫度降低，伴隨著排煙系統的排煙量增大，會導致熱量損耗。如果火電廠鍋爐入爐的空氣總量較小，氧氣含量較低，將導致煤炭不能與氧氣直接接觸，出現燃燒不充分的現象。所以，操作人員應利用先進的儀器，測量出最佳的吸氣量。

1.2 控制煤粉的粗細

在火電廠鍋爐運行時，不能直接將燃煤放入鍋爐中，必須先將燃煤加工為煤粉，煤粉的大小和細度將直接影響到燃燒的充分性，越細的煤粉與氧氣直接接觸的面積越大，有利于促進煤粉的完全燃燒，此時鍋爐產生的熱量效率更高。因此，操作人員必須根據火力發電廠的實際情況來計算出最優的煤粉細度，利用磨煤機來確定較為合適的煤粉細度[1]。

1.3 優化調節燃燒器以及配風系統

為保證煤粉能夠充分燃燒，有必要對鍋爐內的燃燒區進行適時的優化調節。盡量避免與外焰直接接觸，根據鍋爐內煤粉的燃燒狀態和溫度變化，增加鍋爐下排的二次進風系統，減少鍋爐上排風系統的進風。如此，可避免鍋爐內的結焦問題，降低溫度，從而避免熱能的流失。

要使煤粉在鍋爐內燃燒的位置處于中心，不僅要對風粉混合物的風速進行控制，還應對一次風量和二次風量進行調節，使二次風量盡可能地保持相等，或者在相等的范圍內。在鍋爐的運行管理中，如果煤粉的燃燒狀況和爐內溫度都在相對適宜的范圍內，可盡可能地使用下排燃燒器來降低爐內的火焰高度，進一步地降低排煙系統的溫度，將爐內的熱損失降到最低，從而提高火力發電廠鍋爐的運行速度。

2 某火電廠鍋爐燃燒優化節能技術

2.1 鍋爐燃燒試驗調整優化技術

鍋爐燃燒送風量和燃煤量與鍋爐燃燒效率有一定關系，必須合理設定二者的比例，才能保證燃燒能達到預期的效果。在燃燒過程中，對燃燒量、送風量等進行記錄，并對不同比例的鍋爐燃燒送風量和燃煤傳輸量下的鍋爐燃油燃燒效果進行對比，由此可以找出燃油燃燒效果最優的混合比例。

2.1.1 磨煤機振動大問題調整試驗

通過對磨煤機振動大問題調整進行調試，得到燃燒優化的結果，見表1。

表1 磨煤機振動大問題調整試驗

在試驗條件下，磨煤機電流脈動范圍為37～78A，最大脈動范圍為41A，最大脈動范圍為35A，最大脈動范圍為35A；水力調節狀態由11.63MPa/ 2.00MPa調節為9.62MPa/2.39MPa，降低水力調節壓力，增大磨輥上部煤層的厚度，降低磨煤機的振動，調節后，磨煤機的電流波動為41～64A，波動極限為23A，正常波幅為19A；降低水力負荷對調節電流脈動的作用是顯著的，但也使通風阻力增大，煤粉細度增大。

在調節旋轉分離器頻率的工況下，將旋轉分離器頻率從26Hz提高到30Hz，從而使磨輥上煤層的厚度進一步增大，調節后的磨煤機電流波動在46～63A，波動極限值降低到19A，正常波動范圍降低到13A；提高旋流分離器的頻率，對調節氣流脈動有顯著的作用，使R90的細度從30.7%降至17.4%，而通氣阻力達到4.21kPa；在磨煤機入口一次風量調節工況中，將一次風量從89.4t/h降低到83.7t/h，經過調節后，電流平均值得到了提高，但這對煤粉細度和通風阻力的影響較小，磨煤機電流波動值只有小幅的增加，但是并沒有對磨煤機的振動問題進行解決。

在對液壓加載力和旋轉分離器頻率進行了調節之后，在50t/h的額定給煤量下，磨煤機電流波動得到了顯著的改善。為了對試驗結果進行驗證，在35t/h、42t/h和58t/h不同的煤量下，進行了驗證性試驗。結果顯示，在不同的煤量下，磨煤機電流波動的界限值在19～22A，波動的一般值在17～18A。與此同時，磨煤機出口煤粉細度R90在13.1%～20.3%，這都是在正常的范圍之內，效果比較好。但在較大的煤炭用量下，其風阻值可達5.32kPa，且封閉風/一次風差壓顯示為低壓。

在上述測試的基礎之上，對其進行了更深入的調節，使其液壓加載力下降到8.31MPa/2.39MPa，旋轉分離器頻率提升到35Hz，經過調節后的磨煤機電流波動在50～69A，波動極限值為19A，正常波動在14A左右，與液壓加載力9.62MPa/2.39MPa、旋轉分離器頻率30Hz工況比較，電流波動并未得到顯著的改善，電流平均值從53.8A上升到59.7A，通風阻力從4.21kPa上升到4.84kPa。

2.1.2 熱一次風母管壓力優化調整試驗

為了最小風煙系統的總體節流阻力，達到減少鍋爐輔助設備能耗的目的，本次試驗在660MW，495MW，330MW三種不同的負載情況下，對試驗中的熱一次風母管壓力進行了最優調節試驗，試驗結果見表2。

表2 熱一次風母管壓力優化調整試驗結果

由熱一次風母管壓力優化調整試驗結果可知：ABCDE型磨機在660MW負載下運行，一次風母管壓力從10.55kPa下降至9.21kPa，熱風門開度為47%～53%，冷風門開度為0～25%，且不會引起通風阻力的增大，A/B側一次風電流分別減少17A和20A，總共減少37A左右，節能效果顯著；ABCD磨機在495MW負載條件下，一次風母管壓力從9.89kPa降至8.58kPa，投入使用后，磨機的熱風門開度為46%～50%，冷風門開度為0，但不會增大通風阻力，A/B側一次風電流各減少20A/21A，合計減少41A左右，節能效果顯著；ACD磨機在330MW負載條件下，一次風母管壓力從9.52kPa下降至8.12kPa，投入使用后，磨機的熱風門開度為47%～50%，冷風門開度為0%，但不會增大通風阻力，A/B一次風電流分別下降20A和23A，合計下降43A左右，節能效果顯著。

以鍋爐燃燒為基礎，以裝備運行效率為目標，對其進行測試，并結合測試結果，評價煤粉與送風量的最優匹配關系，以達到合理設置參數的目的。鍋爐對燃油的利用和生產效果的發揮，都與燃燒送風量和燃煤輸送量的配比值有一定的聯系，因此必須對這兩種物質的配比進行合理的設計，利用計算機將鍋爐運行過程中的送風量、燃煤量等數據輸入，繪制出數據變化曲線，根據燃料燃燒效率的要求，提出最優方案[2]。

2.2 鍋爐燃燒設備優化技術

在此基礎上，根據鍋爐燃燒原理和實際運行資料，對不同工況下的鍋爐燃燒進行了數值仿真，從而為提高鍋爐燃燒效率提供了可靠的參數。對鍋爐燃燒器有關參數的設置，需要以理論為依據，并與實測數據相結合，來建立相應的模型。然后，改變其中的一些參數，就可以得出鍋爐的燃燒效率。在鍋爐燃燒過程中，運用模擬數值參考建立模型數據處理，利用模型得到的結果，找到鍋爐燃燒設備優化的最佳方式。

在控制鍋爐的燃燒過程中，要建立一個能夠真實反映實際情況的模型，并盡可能地簡化模型的結構。對鍋爐的燃燒過程進行了研究，通過建立模型，在不同的參數下，對爐膛中的燃料燃燒進行了仿真，從而獲得了比較可靠的數據。

2.3 鍋爐燃燒指標檢測優化技術

在鍋爐運行時，可根據燃燒指數，如送風量、送煤量、發熱量、排放量等來評估燃燒狀況。再加上火焰的基礎屬性，可在短時間內找到問題所在，并作出應對。通過對燃燒過程中產生的粉塵量和煙道氣中的氧氣含量進行了測定。在使用鍋爐燃燒指數測量技術時，要給出火檢圖像、燃燒凈值等數據，并依據鍋爐燃燒設計條件，給出工作方案。在數據采集過程中，以鍋爐燃燒情況判定結果的精準度為基礎，需要對鍋爐燃燒指標進行檢測，從而對所得到的數據進行準確地分析，從而提出鍋爐燃燒管理的優化措施，提升管理措施的執行效果。

對鍋爐的燃燒指數進行測定時，必須配置高精度的測定儀器。在鍋爐燃燒裝置操作過程中，將測量儀置于燃燒室上方，可對整個燃燒室進行監測。在鍋爐上、中、下三個燃燒器相關聯的部分，可對各個燃燒器進行監測，并獲得相應的數據。在進行測試儀器的安裝時，應根據測試儀器的具體安裝位置進行靈活處理，以達到提高測試結果準確度的目的。

3 結語

燃煤是火力發電廠生產過程中重要的能源，但在實際運行過程中，由于燃煤不完全燃燒，使鍋爐的效率下降。因此，火力發電廠需要將鍋爐的燃燒優化技術應用到生產中，以提高其發電效率，以達到其可持續發展的目的。