火電廠鍋爐燃燒優化技術分析

王婷婷+夏自維

摘 要：我國目前的火電廠越來越多，其仍是國內發電行業的主流。其在燃燒過程中會排放一些有毒氣體和溫室氣體，對環境造成一定的破壞。國家也制定一些標準和制度來減少有毒有害氣體的排放，但是效果不是太理想。因此，對鍋爐燃燒進行優化，從根本上解決鍋爐燃燒廢氣的排放是目前迫在眉睫的事情。文章介紹了火電廠鍋爐優化現狀，并對此做出一些優化，希望能為以后火電廠鍋爐設計及運行管理提供參考。

關鍵詞：火電廠；鍋爐燃燒；優化設計

中圖分類號：TM621.2 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）34-0051-02

引言

我國是產煤大國，煤炭資源相當豐富。雖然我國目前存在以利用核能、水利、風力、火力、太陽能以及潮汐等多種形勢的發電企業，但就目前的情況而言，火力發電仍然是電力行業的重要組成部分，仍然是推動中國經濟發展的重大研究課題。然而，因為火力發電以燃煤為主，煤炭在燃燒過程中會產生一定的有毒有害氣體，主要以二氧化碳和二氧化硫為主。二氧化碳會對大氣層產生影響，產生溫室效應，加劇全球氣候變暖；二氧化硫是一種有毒氣體，破壞環境嚴重。近年來，國家空氣質量越來越差，“霧霾”成為人們生活的陰影，對PM2.5的關注程度越來越高，中國環境備受世界關注，國家對生態環境建設的要求也越來越重視。在這種背景下，火電廠要想持續健康穩定發展，優化煤炭燃燒技術迫在眉睫。鍋爐是燃煤的主體設備，要想提高煤炭燃燒效率，熱能利用率，減小有毒有害氣體排放，降低成本，促進火力發電的健康長遠發展，就必須進一步優化鍋爐燃燒技術。本文結合個人工作經驗及相關技術資料，對火電廠鍋爐燃燒技術進行了深入研究，通過對鍋爐以及相關的燃燒配套設備進行合理改進調整，提出火焰檢測技術的優化措施。希望能在提高鍋爐燃燒性能，提高能源利用率，降低有毒有害氣體排放，減小環境危害方面有所幫助，以進一步推動火電廠在高效、節能穩定運行的同時，符合環境保護要求，推動企業持續健康發展。

1 優化火電廠鍋爐燃燒的關鍵和意義

一般來說，鍋爐燃燒的燃料配比，和送風的參數設置，是控制燃煤燃燒效率的基本條件，另外，合理的鍋爐燃燒控制模式，是始終保持煤炭在爐膛內處于良好燃燒，使鍋爐內的燃料得以維持最佳燃燒狀態的技術保障，從而可以承載整個機組系統的負荷變化，使燃燒過程始終保持穩定、持續燃燒的最佳狀態。通過對鍋爐燃燒的優化調整，以確保鍋爐燃燒系統保持內部穩定的燃料供給、送風量，保持穩定的壓力、溫度和蒸發，這樣既能促進燃料的充分燃燒，提高燃料利用率，降低成本，又能減少有毒有害氣體排放，減少大氣污染，還能避免燃料結渣，防止燒毀燃燒器材，避免發生意外事故。使整個鍋爐機組的運營經濟性、安全性、環保性都得到顯著提高。

2 火電廠鍋爐燃燒優化的主要技術

2.1 通過試驗的方式來優化鍋爐燃燒

在實際操作中，我們為了得到燃煤輸送量和送風量的最佳配置參數，往往是通過反復的實驗，通過實驗記錄，進行總結，得出最佳配比，從而得出鍋爐最佳燃燒效率配置。然而，這種實驗方式往往需要耗費大量的人力物力資源，不太適用于正常運行的鍋爐，只有在新單位試點和新機組投入運行之初，才會考慮采用這種方式進行鍋爐燃燒的參數配置優化。具體操作時，首先根據設備性能和以往的工作經驗，先設定一個最佳燃燒參數，啟動鍋爐燃燒運行，根據電腦控制曲線指導，調整實際風煤輸送比例，得到控制曲線的最佳效果，從而得出設備最佳的燃燒配置參數。這種反復試驗的方式，雖然操作過程繁瑣，比較費時費力，但得出的參數結果往往更具有代表性和準確定，優化效果也最佳，作為新機組的運行優化還是值得推廣的。比如我們在一次試驗運行中，為了達到最佳燃燒控制曲線，控制好送煤量，對制粉系統優化，包括給粉機的轉速設定，分離器擋板開度的最佳度數，還有煤粉顆粒的細度，偏差范圍。對各種條件下的參數配置都進行了試驗，從而有了多項數據指標，從中優化。值得注意的是，在試驗中，往往會因為參數配置不當，比如風速低，送煤量大，在加上管道長的特點，極易出現管道堵塞，通過反復實驗，得出數據結論，避免后期出現。通過在磨粉機分離器后的煤粉取樣，得出在不同參數下的實際煤粉系數。通過反復的實驗，從而得出原煤標準、鍋爐類型、送粉速度、磨粉參數設定（實際煤粉細度）、分離器擋板最佳位置、送風量之間的最佳配置參數，達到優化鍋爐燃燒的最佳效果。

2.2 通過建立鍋爐燃燒模型來實現技術優化

除通過實驗的方式來優化鍋爐燃燒外，我們在對燃燒機理和鍋爐設備有充分了解的情況下，可以采取鍋爐燃燒建模的方式來對鍋爐燃燒進行技術優化，從理論出發，建模求解，找出最佳的優化配置。這種技術在我國起步較晚，但經過不斷的研究改善，也取得了不小的成就并用于指導實踐。這項技術比較復雜，需要的時間長，技術含量高，目前主要應用于高仿真研究和離線分析，在在線建模和電廠鍋爐燃燒優化應用方面還存在一些缺陷，還需要進一步探索研究。

2.3 通過主要數據指標檢測來優化鍋爐燃燒技術

所謂鍋爐燃燒優化技術，其實就是通過對燃燒火焰熱量值進行檢測，對煤質進行檢測，對煤粉輸送量和送風量進行測量，再對鍋爐的燃燒排放結果進行檢測，并綜合以上所有檢測結果進行分析，發現問題，解決問題，不斷提升鍋爐燃燒效率，降低排放的綜合結果。目前，在國內火電廠應用比較多的優化措施，主要是利用檢測的煙氣排放含氧量，灰粉的燃燒凈值，以及火線圖像等相關技術參數，并以此數據作為優化調整的主要依據。保障這項技術實施的關鍵，就是數據測量的精確度，沒有精確的數據，就沒有優化的質量。數據的精準主要依靠于先進的儀器和得當的操作方法。比如在利用儀器進行火焰檢測時，如果全爐膛檢測，應將火焰檢測器分別裝在爐內四面燃燒器上部；如果是檢測單個燃燒器或一層火焰時，至少在底部，頂部和中部的燃燒器位置都配備有火焰探測器。為確保觀測準確，火焰檢測器探頭的安裝位置應對準火焰區域。在設計探頭安裝位置時，就要考慮到后期當火焰方向發生變化時需要調整探頭位置的可能。總的來說，要保證鍋爐燃燒的優化，就需要有準確的檢測數據。而檢測數據的精確度，主要取決于先進而精準的設備，科學的檢測方法，還有就是檢測技術人員的個人技術和工作態度。只有各方面都嚴格把關，才能保證鍋爐燃燒的優化質量。endprint

2.4 通過改造燃燒設備設計來優化燃燒技術

鍋爐是燃燒的主體設備，要想優化燃燒技術，提高鍋爐工作效率，提高能源利用率，首先就要考慮鍋爐優化改造，主要是燃燒器的優化最為重要。從燃燒理論出發，綜合燃料類型，送風系統、制粉系統、排放系統、煙氣處理系統等各種燃燒因素，全面優化鍋爐設備。既節約能源，有效提高燃燒效率，能源轉化利用率，還能降低排放，減少大氣污染，提升鍋爐性能。

2.5 火焰檢測技術的應用和推廣

目前，我國一些傳統的火電廠在運行中，利用火焰檢測技術的檢測，以便于對點火不當進行有效控制，防止長時間低負荷運行而出現鍋爐爆炸事故。它也是對鍋爐爐膛進行安全檢測和技術優化關鍵環節。目前主要有數字式火檢和圖像式火檢兩種技術。對于爐膛燃燒優化來說，應用火檢技術的效果最佳，但這項技術目前還不夠完善，有待進一步改進。

3 火電廠鍋爐燃燒優化技術的關鍵和發展

（1）要對鍋爐燃燒技術進行優化，就必須依托準確的檢測數據。檢測數據的精準程度，直接影響到優化方案的制定，最終影響到優化結果。所以說，檢測技術是優化技術的關鍵。但就我國目前的檢測技術和檢測設備精準度而言，都還有待提高。發展鍋爐優化技術，首先要發展檢測技術，企業要投入更多的人力、物力和財力，加大檢測技術和檢測設備的研發力度，檢測技術的發展可以有力的推動鍋爐燃燒技術的優化。有了更準確的鍋爐燃燒參數，才會有更好的優化方案。

（2）鍋爐燃燒的優化發展，還要在燃燒器的優化設計上大下功夫，加強煤炭二次燃燒技術的研發，利用機組溫熱技術，提高能源利用率，降低企業成本，降低排放。

（3）優化鍋爐燃燒技術，有助于減少煤渣及有毒有害氣體排放。燃煤產生的二氧化碳和二氧化硫等有毒有害氣體，尤其是燃燒不充分時的排放量更多，嚴重危及人民身體健康。所以，優化鍋爐燃燒技術，對于保護環境，提升空氣質量，推動火電廠企業綠色發展、長期經營至關重要。

4 結束語

目前我國火力發電仍占主導地位，社會需求的大部分電能都靠火力發電廠提供。鍋爐燃燒優化技術的研究，對火電廠今后能否持續發展意義深遠，只有做好節能減排，減小環境破壞，提高運營效率，企業才有繼續生存的空間，才不會被其他能源發電所取代。

參考文獻：

[1]劉芳.基于神經網絡和遺傳算法的鍋爐燃燒優化[D].北京：華北電力大學，2011.

[2]王佳茗.燃煤電站鍋爐在線多目標燃燒優化的研究[D].北京：華北電力大學，2011.

[3]羅霄.火電廠鍋爐燃燒優化技術探析[J].中國高新技術企業，2016，11：66-67.

[4]崔寶山.火電廠鍋爐燃燒優化技術分析[J].科技創新與應用，2015（06）：78.endprint