660MW超超臨界機組燃煤電廠鍋爐運行調整及優化策略

張振杰

摘? 要：隨著經濟社會的快速發展，電力供應在人們的生產和生活工作當中越來越重要。本文以超超臨界鍋爐的概述作為切入點，從燃燒不均衡、氮氧化物排放量多、風機運行效率低下等方面對鍋爐運行過程當中存在的問題進行了論述，并針對這些問題對燃燒原料、風機功率、控制系統等提出了一些優化措施，供參考。

關鍵詞：燃煤電廠;鍋爐運行;優化策略

引言：一般來說，燃煤發電在我國占據了主導地位，到2021年一季度，我國火力發電占比已達到各類電力生產比重的75.47%，在燃煤火力發電模式當中，超超臨界鍋爐扮演了重要角色。相關從業者應當對超超臨界鍋爐機組的運行流程進行深入研究并不斷優化，使火力發電效率不斷提高，促進電力工程的不斷進步。

一、超超臨界鍋爐的概述

超超臨界機組指的是內部蒸汽溫度達到600攝氏度的燃煤鍋爐機組。相較于傳統燃煤發電模式來說，超超臨界鍋爐具有節省煤炭、改善環境、燃燒效率高、發電效果好等優勢，已成為火力發電的重要發展趨勢。在鍋爐運行的過程當中，由于各種客觀原因的影響導致存在著一些問題。技術人員應當對超超臨界鍋爐機組進行深入研究，找到問題的癥結所在，保障超超臨界鍋爐機組的運行狀態以及運行效率得到不斷提高。

二、鍋爐運行過程當中存在的問題

（一）爐內氧量不均衡

在超超臨界鍋爐機組運行過程當中，最常見的問題就是爐內氧量不均衡。由于煤炭的燃燒離不開氧氣的幫助，而一旦氧氣不足，鍋爐內部的燃燒效率就會立刻減緩，造成爐內燃燒不充分，一氧化碳濃度增多，鍋爐運行效率下降，污染排放量不斷提升。鍋爐內部燃燒不充分的主要表現包括鍋爐省煤器出口煙氣一氧化碳濃度高、鍋爐爐膛兩側氧含量低下、吹灰槍以及煙囪被炭黑污染等等。

（二）氮氧化物排放較多

氮氧化物是燃煤鍋爐在運行過程當中排放的主要物質之一，其形成原因主要有以下三種形式^[1]。第一種是原料形成。煤炭當中存留的氮元素化合物在燃燒過程當中分解，接著又與空氣當中的氧氣化合形成。這種形成方式的氮氧化物占總排放量的90%以上。第二種是熱力作用形成。在鍋爐造成的高溫環境下，空氣當中的氮氣被氧氣所氧化形成氮氧化物。這種物質受鍋爐爐溫影響較大，當鍋爐溫度較高時，這種物質所占比重也在不斷上升。最后一種是空氣形成。空氣當中的氮氣與煤炭當中的碳氫離子團形成反應。這種化合物所占比重最小。在超超臨界機組鍋爐運行的過程當中，氮氧化物的排放是鍋爐運行對環境的主要影響因素，氮氧化物排量過大會對空氣造成一定程度上的污染。

（三）風機運行效率較低

在超超臨界鍋爐機組運行過程當中，風機作為送氧送煤的重要裝置，對燃煤鍋爐的運行具有重要意義。風機功率過高會造成煤粉管堵塞，降低鍋爐運行效率，風機功率過低可能會導致氧量輸送不夠，煤粉燃燒不完全，同樣也會對鍋爐運行形成阻礙。很多鍋爐在運行過程當中并未對風機效率進行測試，運行效率低下。

三、優化鍋爐運行的調整措施

（一）對煤粉粗細和強度進行調整

由于我國環境多樣性十分復雜，因此各地所生產的煤炭當中各種物質的含量也各不相同，對燃煤發電工作的適應程度同樣也存在著差異。因此，技術人員應當結合本電廠燃煤鍋爐的實際情況對煤粉的粗細進行調整。一般來說，技術人員可以將煤粉細度R90控制在百分之三十，并對超超臨界鍋爐的運行情況進行實時監測，假如燃燒情況較為正常，即能夠大幅度降低超超臨界鍋爐在燃燒過程當中的能耗，使燃燒效率得到提升，也使超超臨界鍋爐機組的運行得到優化。

相較于煤粉粗細而言，煤粉強度指的是送風機在單位送風量當中攜帶的煤粉多少。煤粉強度越高，送風機攜帶的煤粉量也就越多，然而過多煤粉會對煤粉管造成堵塞，同時也可能形成燃燒不充分的現象，既不利于超超臨界鍋爐機組運行效率的不斷提升，還可能對環境造成一定危害^[2]。而假如送風機攜帶的煤粉量較少，會導致鍋爐溫度升速較慢，蒸汽溫度達不到發電需求，使鍋爐運行效果變差。相關技術人員應當對鍋爐運行情況進行實時監測，并對煤粉細度和強度進行控制，應選擇中速直吹系統，將送風機風速控制在一定范圍內，即避免了煤粉強度過高導致的燃燒不完全現象，也避免了煤粉強度過低導致溫度下降。

（二）調整送風機功率和爐內氧量

除煤粉外，鍋爐內部含氧量同樣對鍋爐運行狀態和煤炭燃燒效率具有重要影響。在鍋爐運行過程當中，技術人員應當對旋流噴燃器進行調整，找出煤粉燃燒與風速的最佳配比，使超超臨界鍋爐機組內部的含氧量滿足煤粉燃燒的需求，保障氧氣在爐膛內部的均勻分布，使爐膛內的煤粉燃燒更加充分均勻，也保障了超超臨界鍋爐機組運行更加穩定。除了旋流噴燃器外，技術人員還可以對等離子燃燒器和煤粉燃燒器進行調整，提高二次送風強度，使風速與煤粉強度相符合，一方面保障超超臨界鍋爐燃燒效率不斷提升，另一方面也減少了氮氧化物與煤炭燃燒飛灰的排放，降低了對環境的污染。

（三）優化蒸汽管道設置

在蒸汽管道的優化設計前，技術人員應當對蒸汽流動方式與流動效率進行計算，降低蒸汽在管道當中行進時的損耗，使鍋爐的能耗得到不斷下降。在傳統鍋爐蒸汽管道設計當中，很多部位為了降低占地體積，保障鍋爐正常運行，都使用了彎頭進行連接，然而這些彎頭相較于彎管來說，其連接部位強度較弱，可能在連接部位產生蒸汽的逸散，此外彎頭對蒸汽行進過程當中的損耗也較為嚴重。因此技術人員可在優化設計的過程當中將管道彎頭進行調整，從彎頭換為彎管，避免高溫蒸汽在彎頭連接部位的逸散，也降低了蒸汽行進的損耗，使高溫蒸汽的熱耗不斷降低，其加熱效率得到不斷提高，使鍋爐落實了節能減排的基本方針，實現了保護環境的基本要求。

此外，在進行管道布置的過程當中，應當盡量縮短蒸汽管道長度，提升管道保溫性能，減少蒸汽在管道輸送過程當中產生的損耗，使高溫蒸汽在管道行進過程當中保存熱量，為燃煤發電提供其必需的動力源。

（四）調整給水控制系統

在傳統鍋爐的給水控制流程當中，給水控制系統的自主性較強，減溫水調門對蒸汽溫度的控制作用較為低下，需要技術人員對給水量進行手動調節，既不利于降低技術人員的工作壓力，也不利于保障鍋爐的穩定運行^[3]。因此技術人員應當按照鍋爐運行時的基本情況對給水控制系統的控制函數進行修改，使給水控制系統對蒸汽溫度的調控更加靈敏，降低人工控制的頻率，使蒸汽溫度滿足發電需求，同時也大幅度減少了技術人員的工作量，使超超臨界鍋爐機組的自動化程度得到不斷提升。

（五）調節主控系統

調節主控系統能使超超臨界鍋爐機組的自動化調節模式更加高效。在傳統的鍋爐主控系統當中，對蒸汽壓力與工況負荷的調節效率較低，調節精度較差，技術人員可以分別對主控系統的響應速度、PID參數等進行調整，使其針對蒸汽壓力和負荷工況的調節偏差不斷降低，精度得到較高提升，使超超臨界鍋爐機組的運行狀態更加穩定，對保障燃煤發電的效率具有重要意義。

結論：總而言之，在660MW超超臨界鍋爐機組運行過程當中，由于送風量以及煤炭燃燒效能的影響存在著一些問題。技術人員以及主管部門應當從煤粉粗細和強度、送風機功率、蒸汽管道設置、給水控制系統以及鍋爐主控系統等幾個方面進行調整和優化，使其滿足超超臨界鍋爐機組的運行需求，促進燃煤發電效率提升。

參考文獻：

[1]劉法志，李沙，吳桂福，金李，丁文龍.660 MW超臨界機組對沖燃燒鍋爐節能優化調整研究[J].節能，2021，40（07）：32-36.

[2]王小華，劉瑞鵬，丁奕文，陳敏.660MW超超臨界機組不同爐型高溫再熱器管壁溫度分布規律研究[J].熱能動力工程，2021，36（07）：145-150.

[3]劉劍，王延清，杜學森，黃永志.某660MW超超臨界機組鍋爐過熱器局部壁溫偏高的問題分析與治理[J].河南電力，2021（S1）：10-11+18.