鍋爐經濟運行研究

摘要:針對某電廠的實際情況，對影響電廠鍋爐經濟運行的因素進行分析。著重分析運行因素中蒸汽參數、各項熱損失、輔機電耗、負荷分配和助燃油對經濟性的影響，提出提高電廠運行經濟性的措施，為發電企業的安全經濟運行提供參考。

關鍵詞:鍋爐 經濟運行 研究

0 引言

隨著電力體制改革的不斷深入，“廠網分開、競價上網”已成必然，發電企業將面臨嚴峻的市場考驗。發電企業只有不斷降低成本，才能在市場中站穩腳跟。目前國家整頓煤炭市場，關停小煤窯，使煤炭價格上漲，而電價將會逐步降低，這些都使燃煤電廠面臨更加嚴峻的考驗。衡量燃煤發電廠經濟性的主要指標是供電煤耗。供電煤耗的大小取決于發電煤耗和廠用電率，影響發電煤耗的主要因素是鍋爐效率。因此，研究電廠鍋爐的經濟運行方式，對提高電廠的經濟性具有重要意義。

1 設備概況

某廠8號爐為DG-670/13.7-8型自然循環煤粉爐，制粉系統為鋼球磨中儲式熱風送粉系統。1991年1月投產，配200MW汽輪發電機組。設計帶基本負荷，低于180MW時需投油助燃。1997年進行了分散控制系統(DCS)改造，2001年汽輪機通過通流部分改造擴充為220MW。自1992年下半年后，煤炭市場發生了變化，鍋爐燃煤質量嚴重惡化，煤種雜亂無序，運行煤種偏離設計煤種，揮發分低、灰分高，造成煤粉氣流著火延遲。火焰中心上移，燃燒不完全損失增加，爐膛出口煙溫升高，排煙損失增大。機組擴容后，燃料量增加，爐內溫度提高，造成爐膛出口區域、屏區及燃燒器區域存在不同程度的結渣，影響了鍋爐的安全經濟運行。

2 鍋爐經濟運行研究

2.1 蒸汽參數 蒸汽參數的高低直接決定電廠熱力循環的效率。運行中能否維持蒸汽參數的穩定主要取決于運行人員的責任心及熱工自動裝置的投入率。本機組經數字電液控制系統(DEH)和DCS改造后，設備自動化水平有了大幅度提高，能針對煤質、負荷、運行方式的變化及時調整，正常工況下能維持蒸汽參數在規定范圍內。經試驗表明，主蒸汽溫度可平均提高10～14℃，平均可使全廠煤耗下降1.44g/(kW·h)，再熱汽溫平均提高12℃，煤耗下降0.81g/(kW·h)。

2.2 鍋爐的各項損失 鍋爐的各項熱損失中排煙損失q2最大，約占5%-12%;其次是固體未完全燃燒損失q4，約占1%—5%。其它損失則很小。提高機組的經濟性，主要應從減小q2和q4著手。

2.2.1 排煙損失 影響排煙損失q2的主要因素是排煙溫度和排煙容積。排煙溫度越高，則排煙熱損失越大，一般每增加10—15℃，會使損失增加1%。排煙溫度偏高的原因有:受熱面設計過小;實際煤種偏離設計煤種;運行不當，火焰中心偏高;受熱面污染;制粉系統漏風，為保證合適的過量空氣系數而減少空氣預熱器的送風量，其吸熱減少及空氣預熱器漏風、堵灰嚴重。排煙容積過大的主要原因為:爐膛及煙道漏風;煤粉過濕，燃燒后產生大量水蒸汽及運行中送風量過大等。

實際運行中，造成排煙溫度高及排煙容積大的主要原因是漏風、過量空氣系數及配風方式和燃料特性。本機組采取以下減少q2的措施:設備方面:2001年大修中將低溫段空氣預熱器改為熱管式空氣預熱器，可有效減少空氣預熱器漏風，保證其吸熱量，大幅度降低了排煙溫度，并加強了各處的漏風堵漏。運行調整方面:①時刻注意氧量表的變化，控制合理的過量空氣系數。正確監視和分析爐膛小口氧量表和排煙氧量表及風量表的變化，在滿足燃燒條件下盡量減少送風量。②合理投入煤粉燃燒器。正常運行時，一般應投下層燃燒器，以控制火焰中心位置，維持爐膛出口正常的煙溫。③根據煤種變化合理調整風、粉配合，及時調整風速和風量配比，避免煤粉氣流沖墻，防止局部高溫區域的出現，減少結渣的發生，定期吹灰，以保持受熱面清潔。④及時關閉各檢查門、觀察孔，以減少漏風。制粉系統在條件允許的情況下應維持較小的負壓，少開冷風門。⑤合理調整制粉系統，根據煤種采用不同的煤粉細度，提高各分離器的效率，盡量減少三次風的含粉量和三次風量。三次風布置在最上層，風、粉量大會延長整個燃燒過程，使火焰中心位置上移，爐膛出門煙溫偏高。⑥針對不同煤種選擇適當的一次風溫，在不燒壞噴口的前提下盡量提高一次風溫，對降低排煙溫度和穩定燃燒均有好處。

2.2.2固體未完全燃燒損失 固體未完全燃燒損失q4是指部分固體燃料顆粒在爐內未能燃盡就被排出爐外而造成的熱損失。這些末燃盡的顆粒可能隨灰渣從爐膛中被排掉，或以飛灰形式隨煙氣逸出。固體未完全燃燒損失是燃煤鍋爐的主要熱損失之一，僅次于徘煙熱損失。煤粉爐中，由灰渣中可燃物造成的固體未完全燃燒損失通常僅占該損失的5%-10%，絕大部分固體未完全燃燒熱損失是由飛灰中可燃物造成的，影響這項損失的主要因素有燃燒方式、燃料性質、過量空氣系數、爐膛結構及運行工況等。

q4的大小取決于煤粉顆粒的燃盡速度，燃煤的揮發分愈高，灰分愈少，發熱值愈高，則煤的燃盡速度越快;煤粉愈細，煤粉愈均勻則損失愈小。因為大顆粒煤粉越多，越不易燃燒完全。空氣越充足，即過量空氣系數越大，對碳的燃盡越有利。但過量空氣系數過大，會使排煙熱損失增大，因此，運行中要選扦最佳的過量空氣系數。

實際運行中，影響該損失的主要因素有燃料特性、煤粉細度、過量空氣系數和運行方式。本機組采取了以下措施:①合理配煤以保證燃煤質量。將各煤種精心混配，減少燃煤的大幅度變化，維持運行參數基本穩定。②合理調整煤粉細度。煤粉細度是影響飛灰可燃物含量的主要因素。經濟煤粉細度要根據熱力試驗進行選取。③控制適量的過量空氣系數。煤粉燃燒需要足夠的氧氣，但過多的冷空氣會降低爐內溫度水平，且使排煙容積增大。合理的過量空氣系數應根據燃燒調整試驗及煤種確定。④重視燃燒調整。爐內燃燒狀況的好壞、溫度水平及煤粉著火的難易程度直接影響灰渣可燃物的含量。燃燒狀況又直接影響溫度水平和著火過程。運行中應根據煤種變化掌握燃燒器特性、風量配比、一次風煤粉濃度及風量調整的規律，重視燃燒工況的科學調整，使爐內燃燒處于最佳狀態。

2.2.3 其它熱損失 山于增容改造后，高負荷時需多加燃料，使原送、引風機容量不足，會使可燃氣體未完全燃燒損失增加。通過對風道及爐膛設備的堵漏風已基本解決該項損失增大的問題。

2.3 降低輔機電耗 對燃煤電廠，鍋爐的制粉系統、送風機和引風機及給水泵所消耗的電能占廠用電的比例很大，其中給水泵電耗占廠用電的35%左右。運行中主要從以下方面來降低給水泵電耗:在保證減溫水壓力、負荷需要的前提下盡量減少閥門的節流損失;通過液力聯軸器，用調節給水泵轉速來調節給水流量和給水壓力，以提高效率。另外將送風機的節流調節通過加裝液力耦合器變為變速調節，堵塞風道設備漏風以降低送風機電耗，在運行中采用保持正常的過量空氣系數及最小負壓、及時堵塞各處漏風、通過吹灰減少煙道阻力、合理使用再循環風及加強對除塵器的維護以防止堵灰等方法降低引風機電耗。

針對制粉系統電耗，通過調整試驗找出最佳通風量、鋼球裝載量、合理的干燥出力、不同煤種下的經濟細度等參數，制定運行卡片對照實施，并通過及時調整風量、補加鋼球等方法，保證制粉系統最大出力，降低電耗。

2.4 負荷的分配 目前該機組采用的控制方式有3種:鍋爐跟蹤控制方式、汽輪機跟蹤控制方式和協調控制方式。隨著科技發展，電網對單元機組的負荷適應能力和穩定性有了更高的要求。在正常運行狀態下，機組參加調峰、接帶尖峰負荷、參加電網調頻、接帶自動負荷指令及值班員手動負荷指令都是正常現象。負荷變化時，鍋爐效率也隨之變化。該機組在75%-85%負荷范圍內效率最高。為滿足電網負荷要求，并保證單元機組相關參數在規定值范圍內，保證機組安全經濟運行，該機組正常情況下采用協調控制方式。由于接受自動負荷指令使鍋爐不能一直在經濟負荷區域內工作，現場可通過限定負荷上下限的辦法，在電網允許的情況下，盡量在經濟負荷范圍內運行，以保持較高的鍋爐效率。接受值班員手動負荷指令時，一般采用高效率機組帶基本負荷，低效率機組帶變動負荷，以保證高的總效率。

電廠經濟運行計算是一個非線性規劃問題，大量試驗結果表明，平均分配負荷并不是最經濟的運行方式。對于多臺機組的負荷分配，目前主要的最優組合經濟運行實用算法是優先次序法與動態規劃法，且需進一步考慮機組的啟、停機燃料損耗，需針對具體設備特性進行進一步研究并進行大量試驗，以得到最優運行方案。

2.5 減少點火及助燃用油 減少點火及助燃用油可采用以下措施:①點火前提前投入鄰爐底部加熱系統加熱水冷壁下聯箱，并適當延長加熱時間，盡量提高汽包壓力，不但可節省大量用油，還可減少汽包壁溫差。②采用煤粉直接點火燃燒器(一次風口內布置小油槍)，點火時的燃油火炬與煤、油混合物直接接觸，在噴口處形成以煤粉燃燒為主的主火炬來進行啟動點火，減少點火用油。③單元機組采用滑參數啟動，可縮短啟動時間，提前并網停油。而且鍋爐不需向空大量排汽，減少熱量及汽水損失。④減少助燃油。由于油槍布置于一次風噴口內，易于助燃煤粉。將油槍霧化片由原800kg/h改為500kg/h，助燃效果變化不明顯，從而節省大量用油。