淺析火力發電廠鍋爐運行優化策略

張立宏

（大唐貴州野馬寨發電有限公司 貴州省六盤水 553000）

淺析火力發電廠鍋爐運行優化策略

張立宏

（大唐貴州野馬寨發電有限公司 貴州省六盤水 553000）

對于火力發電廠的發電運行而言，鍋爐是最主要的設備之一，因此要做好其運行優化的研究。本文首先簡要概述了火力發電廠鍋爐設備及其運行基本原理，其后主要探討了火力發電廠的鍋爐運行優化策略。

火力；發電廠；鍋爐；運行；優化；策略

1 引言

火力發電廠的運行過程中，保證其發電的主要部件分別是鍋爐、汽輪機以及發電機。其中，鍋爐是火力發電廠的發電核心基礎設施，是其他部件的動力資源，做好其運行優化有著十分重要的意義。

2 火力發電廠鍋爐簡介及運行基本原理

2.1 火電廠鍋爐簡介

鍋爐是火力發電廠中最重要的組成部分，主要由兩個部件組成，分別是鍋爐本體以及其輔助設備。所謂鍋爐的本體，其中主要包括過熱器、省煤器、聯箱以及下降管等設備；所謂輔助設備，主要包括煙風道以及點火裝置。火力發電廠鍋爐的運行的目的在于將燃料進行充分的燃燒，然后吸收燃燒過程中所發出的熱量，對鍋爐中的水進行加熱，使水分子變成整齊，并將蒸汽轉化成動能。在鍋爐運行的過程中，要保證煤炭得到了充分的燃燒，才能最大限度的將熱能轉化為動能。

2.2 鍋爐的運行原理

鍋爐運行的主要目的在于為火電廠的發電機以及汽輪機提供運行所需的動力，其實現能量轉換及供給的主要流程為：

（1）火電廠工作人員借助一定的輸送設備，將煤炭等材料送至鍋爐爐膛內，實現煤炭的充分燃燒，借助燃燒將煤炭的化學能轉化為熱能，為其他部位的運行提供能量，其是火電廠中鍋爐運行優化中最重要的內容之一。

（2）煤炭充分燃燒后，煤炭中存在的碳物質以及雜質通過和氧氣發生化學反應，形成了高溫度的煙氣，這種煙氣帶有大量的熱量，對鍋爐的內部進行作用，接觸鍋爐內的水冷壁位置、鍋爐屏式過熱器、高溫過熱器以及再熱器等位置的受熱面，在鍋爐的內部進行熱量傳遞，將其熱量傳遞至鍋爐內的工作部分以實現煙氣的持續加熱，并進行一定的熱量傳遞以形成具備壓力及溫度的水蒸汽。

（3）對高溫煙氣進行加熱后，將其產生的水蒸汽輸送至汽輪機。水蒸汽到達汽輪機內部后，迅速將其自身的熱能傳遞至汽輪機中，實現了熱能向機械能的轉換，為發電機的運行帶來動能，從而為發電廠的發電運行提供動力，實現火力發電。

由上可知，火力發電廠鍋爐在火電廠的日常運行過程中發揮著十分重要的作用，其為發電提供了基本能源，為發電機以及汽輪機提供動力。按照鍋爐內部熱能轉化成水蒸汽的內部循環工作模式，可將鍋爐分成3種，分別是自然循環、強制循環以及混合循環火電廠鍋爐。所謂自然循環鍋爐（見圖1），顧名思義，其驅動力主要來源于鍋爐內部煙氣轉換成水蒸汽的工作原理，而強制循環鍋爐（見圖2），其驅動力可借助設置循環泵來提供，形成不間斷的熱能轉換。

3 火力發電廠中鍋爐運行的主要優化策略

在火電廠的運行中，進行鍋爐的運行優化主要目的在于更好的實現熱能的轉化，形成更大的動能，幫助火電廠更好的進行發電工作。一般來說，鍋爐運行優化策略主要包括5個方面，分別是優化蒸汽參數、優化風量、優化飛灰含碳量、改善排煙溫度、選擇合理的煤炭種類等，從而最大化的發揮鍋爐的作用，不但確保鍋爐安全的運行，并且幫助企業獲得更大的經濟效益。

圖1 自然循環鍋爐內部構造簡圖

圖2 強制循環鍋爐內部構造簡圖

3.1 優化蒸汽的參數

火電廠鍋爐運行過程中要把握好蒸汽參數，確保其平穩。因此，作為火力發電廠的鍋爐操作人員，需要端正工作的態度，加強責任心，保證能夠隨時監測蒸汽參數的變化情況，以便出現問題后及時進行處理。一般來說，火力發電廠鍋爐均具備保溫自動裝置，可以確保蒸汽參數的平衡。一旦電廠使用的屬于自然循環煤粉爐，蒸汽的參數會隨著主蒸汽的溫度而出現變化，若主蒸汽的溫度達到11～15℃，發電廠的煤炭消耗量會降低1.45g，一旦熱氣溫達到13℃后，煤炭的消耗量會降低0.83g。

3.2 調整風量

在火電廠鍋爐內部燃燒時，需要實時觀察一次、二次的風量值，并做好相應的分析。一般情況下，鍋爐的內部燃燒主要是煤炭和空氣中的氧氣成分，在鍋爐中發生燃燒反應的過程。因此鍋爐中的風量以及煤炭數量的配比會直接決定火力發電廠中鍋爐的熱能效果。在鍋爐使用的過程中，使用初期要保證風量的比重，那是由于鍋爐初始使用的過程中要確保鍋爐內部的床層壓力值，同時鍋爐內部的煤炭初期的粒徑較大，因此要想確保煤炭的流動，必須要確保進行循環流化床的內部風量值得到合理的控制。需要注意的是，還要保證風量不會過大而造成鍋爐內部的空氣系數提高，導致燃燒反應受到影響。煤炭具有流動性，因此要做好鍋爐內風量的控制，通過科學的計算以確定合理的風量值和配比值。在燃燒的過程中，還要做好二次風量的控制，從而保證煤炭燃燒過程中具有足夠的氧氣，實現煤炭的完全燃燒。在鍋爐運行過程中，做好一次、二次風量的控制，能夠確保鍋爐的運行得到優化。

3.3 控制飛灰中的碳含量

對于火力發電廠而言，鍋爐運行的目的在于借助煤炭的燃燒產生熱能，將熱能轉化成機械能從而帶動發電機運作，從而進行發電。需要注意的是，煤炭中最主要的含量為碳元素，因此經過燃燒后必定會產生一定數量的飛灰，如果飛灰中的碳元素過多，則會導致煤炭在鍋爐爐膛中的燃燒受到影響，使得鍋爐的使用效率下降，實際產生的熱能減少。一旦存在上述問題，工作人員可能會認為煤炭已充分燃燒，因此要頻繁的添加煤炭，造成不必要的浪費，發電的成本一定程度的提高。所以，除了要加強鍋爐本身結構的改造工作以外，還要改進鍋爐內部的燃燒器，使其保證煤炭完全燃燒，確保鍋爐運行的更為穩定，增強使用效率，獲得更高的經濟效益。

3.4 降低排煙溫度

要想實現鍋爐使用效率的優化，還需要控制好鍋爐使用時的排煙溫度。一般來說，鍋爐的排煙溫度同鍋爐的實際使用效率成正比。但是鍋爐溫度過高的問題在于鍋爐的尾部不能均勻受熱，同時加熱的位置清灰工作不完善，導致鍋爐爐膛中存在較多的煙灰。隨著我國的科學技術水平不斷的提高，在進行鍋爐研究的過程中對排煙溫度的控制進行了分析并制定了相應的對策，改進鍋爐的結構，規范工作人員的操作流程，從而確保煤炭能夠受到充分燃燒，還能降低鍋爐排煙的溫度，提高鍋爐的使用效率，進一步提高火電廠的發電效率。

3.5 科學合理的選擇煤炭的種類

在火電廠發電的過程中，為了更好的保證發電的效率，選擇恰當的煤炭種類。根據煤的干燥無灰基揮發分（Vdaf）來分類，分可為貧煤、煙煤、褐煤、無煙煤等。貧煤的Vdaf在10～20%，灰分較多；煙煤的Vdaf在10～50%，含碳多，灰分、水分少，發熱量高；褐煤的Vdaf大于40%，水分與灰分較高，發熱量低，著火與燃燒容易；無煙煤的Vdaf不大于10%，含碳最多，發熱量高，難以點燃。當前，許多火力發電廠都在尋找合適自己的煤源，導致鍋爐燃單煤種已經不現實，隨之而來的是采用品種繁多的混煤。

在火力發電廠運行的過程中，必須重視煤炭燃料變化的規律，并按照實際情況選擇適當的方法實施調整，以保證煤炭得以充分的燃燒，加強煤炭資源的使用率，保證鍋爐充分的發揮其作用，促使火電廠得以穩定、安全的運行。

4 火力發電廠中鍋爐運行優化實例

某火電廠2012年開始不斷進行燃燒調整，采用新工藝措施：嚴格執行“倒寶塔”配風方式；一次風速保持在 22～28m/s，二次風 36～40m/s；根據煤種揮發分煤的細度Rgo控制在20～28%；煙氣氧量維持在2.5～4.5%（目的控制爐膛出口NOx不大于450mg/m3和主蒸汽溫度530～540℃）；磨煤機出口溫度不大于75℃，粉倉溫度控制不大于70℃；每周檢查清除制粉系統的積粉，制粉系統連續運行不得超過36h，停用后的制粉系統立即進行“倒風”抽風，確保停用一次風管剩粉吹掃干凈，防止剩粉自燃。

由于運行工藝改進后仍然不能滿足環保要求，因此又進行了大規模設備改造，具體如下：采用低氮燃燒器燃燒，一、二次風切圓由原來準800mm，經試驗改成準600mm，并增加燃盡風設備，安裝脫硝裝置，完善脫硫設備，改造除塵設備，改造污水處理系統。煤種不斷變化和環保新設備的投運，使原來鍋爐后部煙道結構發生了質的變化。通過一系列優化，煙氣排放得到控制，鍋爐運行滿足了安全經濟的要求。

5 結束語

綜上所述，火電廠運行的過程中，對鍋爐運行效率造成影響的因素有很多。因此，需要在實際火電廠發電的過程中，優化鍋爐的運行情況，把握好鍋爐運行的影響因素。總的來說，在鍋爐運行的過程中，要根據實際情況做好各參數的把握，遇到問題進行具體分析并制定解決方案，保證火電廠安全可靠的運行。

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TM621.2

A

1004-7344（2016）04-0070-02

2015-12-25

張立宏（1980-），湖南石門人，中級，本科，主要從事火電廠運行管理工作。