鍋爐經濟運行技術淺談

母章霞

【摘要】鍋爐機組運行的優劣在很大程度上決定了整個電廠運行的經濟性。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。

【關鍵詞】鍋爐，經濟，燃煤

1、概述。鍋爐是國民經濟中重要的熱能供應設備。電力、紡織、造紙、食品、機械、冶金、化工等行業， 以及工業和民用采暖都需要鍋爐供給大量的熱能。鍋爐是將燃料的化學能轉變為熱能的燃燒設備，它盡可能的提供良好的燃燒條件，以求能把燃料的化學能最大限度地釋放出來并使其轉化為熱能，并利用熱能加熱鍋內的水。

2、鍋爐的分類。鍋爐按照不同的方式分為以下幾類：按鍋爐的用途分為：生活鍋爐、工業鍋爐、電站鍋爐和熱水鍋爐。按鍋爐燃用的燃料分類可分為：燃煤爐、燃油爐和燃氣爐。按燃燒方式分類可分為：層燃爐、室燃爐和介于二者之間的沸騰（流化床）爐。按有無汽包可分為：汽包鍋爐和直流鍋爐。按蒸汽壓力分類可分為：低壓鍋爐、中壓鍋爐、次高壓鍋爐、高壓鍋爐、超高壓鍋爐、亞臨界壓力鍋爐和超臨界壓力鍋爐。按鍋爐水循環方式分類可分為：自然循環鍋爐、強制循環鍋爐和復合循環鍋爐。

3、鍋爐的應用。利用鍋爐產生的熱水或蒸汽可直接為生產和生活提供所需要的熱能，也可通過蒸汽動力裝置轉換為機械能，或再通過發電機將機械能轉換為電能。提供熱水的鍋爐稱為熱水鍋爐，主要用于生活，工業生產中也有少量應用。產生蒸汽的鍋爐稱為蒸汽鍋爐，是蒸汽動力裝置的重要組成部分，多用于火電站、船舶、機車和工礦企業。

4、鍋爐的結構。鍋爐是熱能生成設備的主要構成，鍋爐中的爐膛、鍋筒、燃燒器、水冷壁過熱器、省煤器、空氣預熱器、構架和爐墻等主要部件構成生產蒸汽的核心部分，稱為鍋爐本體。是由“鍋”和“爐”兩部分組成的。“鍋”是汽水系統，它主要任務是吸引收燃料放出的熱量，使水加熱、蒸發并最后變成具有一定熱能的熱水或過熱蒸汽。它由省煤器、汽包、下降管、聯箱、水冷壁、過熱器和再熱器等設備及其連接管道和閥門組成。爐膛又稱燃燒室，是供燃料燃燒的空間。鍋筒的主要功能是儲水，進行汽水分離，在運行中排除鍋水中的鹽水和泥渣，避免含有高濃度鹽分和雜質的鍋水隨蒸汽進入過熱器中。

5.鍋爐的工作原理。鍋爐主要有以下系統來完成燃料的化學能到蒸汽具備足夠的動能（以煤粉爐為例）：汽水系統、風煙系統、燃料（煤粉和助燃油）系統、制粉系統、灰渣系統等。制粉系統用于磨制合格的煤粉儲存于粉倉內，通過給粉機，由一次風送入爐膛進行燃燒。煤粉在爐膛內和高溫煙氣充分混合燃燒加熱水冷壁內給水，同時產生大量的高溫煙氣，經各級低溫、高溫過熱器通過輻射、半輻射半對流、對流充分換熱冷卻后的煙氣由風煙系統中的引風機在經過電除塵、布袋除塵器等使煙氣粉塵達標后由煙囪排向大氣，爐內給水通過各級吸熱后，形成高溫高壓蒸汽輸送出去。煤粉燃燒產生的爐渣通過灰渣系統輸送出去。

6.鍋爐的維護保養。在鍋爐的日常運行過程中，各系統輔機運轉正常，要注意維持各項參數在許可范圍之內，嚴格控制壓力、溫度等超標，定期排污維持合格汽水品質，延長設備使用壽命。鍋爐停運后仍要進行保養，鍋爐保養的方法都是通過盡量減少鍋爐水中的溶解氧和外界空氣漏入來減輕鍋爐的腐蝕。最常見的保養方法一般有濕式保養法、充氮置換法、烘干防腐保養法等幾種。

7.鍋爐的經濟運行。鍋爐機組運行的優劣在很大程度上決定了整個電廠運行的經濟性。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。

由于爐膛內燃料的燃燒工況、溫度水平、各級受熱面的沽污與熱交換狀態以及輔助動力消耗的不同，其運行經濟性也各不相同。必須進行精細的燃燒調整試驗，以求得各種負荷下的最佳運行工況，作為日常運行調整的依據，以保證鍋爐機組的經濟運行狀況良好。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。為了使燃料在爐膛內與氧氣充分混合燃燒，實際送入爐內的空氣量總要大于理論空氣量。雖然多送入空氣可以減少不完全燃燒熱損失，但排煙熱損失會增大，還會加劇硫氧化物腐蝕和氮氧化物生成。因此除通過合理的風粉配比、調節火焰的充滿度和合適的火焰燃燒中心外還應依據鍋爐的性能試驗，設法改進燃燒技術，爭取以盡量小的過量空氣系數使爐膛內燃燒完全。

煤粉爐通常采取以下措施來提高鍋爐的經濟性能：

7.1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。

7.2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。

7.3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。

7.4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。

為了考核性能和改進設計，鍋爐常要經過熱平衡試驗。直接從有效利用能量來計算鍋爐熱效率的方法叫正平衡，從各種熱損失來反算效率的方法叫反平衡。考慮鍋爐的實際效益時，不僅要看鍋爐熱效率，還要計及鍋爐輔機所消耗的能量。 單位質量或單位容積的燃料完全燃燒時，按化學反應計算出的空氣需求量稱為理論空氣量。為了使燃料在爐膛內有更多的機會與氧氣接觸而燃燒，實際送入爐內的空氣量總要大于理論空氣量。雖然多送入空氣可以減少不完全燃燒熱損失，但排煙熱損失會增大，還會加劇硫氧化物腐蝕和氮氧化物生成。因此應設法改進燃燒技術，爭取以盡量小的過量空氣系數使爐膛內燃燒完全。

8.排放鍋爐煙氣中所含粉塵（包括飛灰和未燃盡的煤粉）、硫和氮的氧化物都是污染大氣的物質，未經凈化時其排放指標可達到環境保護法規限定指標的幾倍到數十倍。控制這些物質排放的措施有燃燒前處理、改進燃燒技術、除塵、脫硫和脫硝等。借助煙囪只能降低煙囪附近地區大氣中污染物的濃度，不能徹底根除污染物。煙氣除塵所使用的作用力有重力、離心力、慣性力、附著力以及聲波、靜電等。對粗顆粒一般采用重力沉降和慣性力的分離，在較高容量下常采用離心力分離除塵靜電除塵器和布袋過濾器具有較高的除塵效率。濕式和文氏—水膜除塵器中水滴水膜能粘附飛灰，除塵效率很高還能吸收氣態污染物。為了達到較高的除塵效率，一般燃煤機組通常采用多級除塵，電除塵、布袋除塵等并通過脫硫脫銷，使煙氣的各項指標達到國標要求。

9.鍋爐的發展。鍋爐未來將向著進一步提高鍋爐和電站熱效率的方向發展；將進一步降低鍋爐和電站的單位功率的設備成本；將極大的提高鍋爐機組的運行靈活性和自動化水平；將會發展更多鍋爐品種以適應不同的燃料；將會繼續提高鍋爐機組及其輔助設備的運行可靠性；將會下大力氣采取措施減少對環境的污染。

參考文獻：

[1]張愛存.發電廠燃煤鍋爐運行調整與經濟性分析[D].華北電力大學畢業論文，2003.