火力發(fā)電廠鍋爐節(jié)能降耗的對策與措施研究

(晉控電力同達熱電山西有限公司，大同 037000)

0 引 言

循環(huán)流化床鍋爐具有燃料靈活、發(fā)電率強、污染排放低、高效率等優(yōu)勢，在火力發(fā)電廠運營發(fā)展中廣泛應用，隨著人們可持續(xù)發(fā)展理念的逐漸深化，火力發(fā)電廠的能源損耗標準逐漸嚴格，循環(huán)流化床鍋爐的應用收到諸多因素阻礙難以發(fā)揮效果，導致節(jié)能效果并不顯著，因此為迎合時代發(fā)展需求，火力發(fā)電廠應以循環(huán)流化床鍋爐為突破口制定節(jié)能降耗措施，推動火力發(fā)電廠生態(tài)環(huán)保建設。

1 火力發(fā)電廠鍋爐能耗特性

與傳統(tǒng)煤粉鍋爐相比，循環(huán)流化床鍋爐性能更為優(yōu)越，在現(xiàn)代化火力發(fā)電廠中已實現(xiàn)大規(guī)模普及，因此本文展開鍋爐節(jié)能降耗研究時，以循環(huán)流化床鍋爐為主要研究對象，以此保障節(jié)能降耗措施實際效果。循環(huán)流化床鍋爐為氣固混合燃燒凡是，熱容量得到數(shù)十倍提升，且具有較強穩(wěn)定性，循環(huán)流化床鍋爐可實現(xiàn)爐內(nèi)溫度均勻，便于燃燒傳熱，提升燃燒效率，據(jù)統(tǒng)計，火力發(fā)電廠中循環(huán)流化床鍋爐可實現(xiàn)98%以上燃燒效率[1]。循環(huán)流化床鍋爐應用分級燃燒方式降低氮氧化物含量，規(guī)避氮氧空氣污染，而分級燃燒的前提則為低溫燃燒方式，此外循環(huán)流化床鍋爐對燃料具有較強適應性，甚至可借助劣質(zhì)燃料完成火力發(fā)電，其爐料循環(huán)效果顯著，隨著蓄熱量的增高可實現(xiàn)爐內(nèi)燃燒參數(shù)穩(wěn)定，因此循環(huán)流化床鍋爐具有較好調(diào)載能力，可實現(xiàn)負荷高效調(diào)節(jié)。

循環(huán)流化床鍋爐隨著科技的發(fā)展而逐漸成熟，推動了我國潔凈煤發(fā)電發(fā)展進程，循環(huán)流化床鍋爐憑借燃燒效率及燃料適應性優(yōu)勢在我國火力發(fā)電行業(yè)中占據(jù)重要地位。煤作為火力發(fā)電主要燃料，循環(huán)流化床鍋爐的燃料適應性使劣質(zhì)煤供電成為可能，隨可實現(xiàn)發(fā)電應用，但無法保障所有規(guī)格性質(zhì)的煤資源高效利用。近年來，我國煤炭市場處于緊張供應狀態(tài)，部分火力發(fā)電廠受到煤炭資源制約面臨“斷煤停機”隱患，導致部分火力發(fā)電廠不得不使用劣質(zhì)煤發(fā)電，此時循環(huán)流化床鍋爐發(fā)電效率降低，且煤炭資源損耗量大幅度提升，同時火力發(fā)電廠操作人員對不同性質(zhì)的煤炭資源無法把握燃燒數(shù)據(jù)，使循環(huán)流化床鍋爐受到燃料性質(zhì)影響面臨啟停、檢修問題，不僅造成能源額外損耗，更增加了火力發(fā)電廠的額外經(jīng)濟成本。

2 實現(xiàn)鍋爐節(jié)能降耗的火力發(fā)電廠的發(fā)展策略

2.1 提升燃燒效率

循環(huán)流化床鍋爐節(jié)能減排效果由燃燒率反映，煤炭作為火力發(fā)電廠主要應用燃料，其燃燒效率可直接影響節(jié)能減耗效果，因此需借助一定手段控制煤炭燃燒速度，實現(xiàn)鍋爐節(jié)能。結(jié)合火力發(fā)電廠循環(huán)流化床鍋爐運行來看，可借助鍋爐余熱回收增強鍋爐效率，例如：借助高壓蒸汽實現(xiàn)爐內(nèi)熱量循環(huán)，回收蒸汽余熱，提高鍋爐燃燒效果，在信息化時代，可借助信息技術增設智能溫采系統(tǒng)，用以監(jiān)測鍋爐余熱泄漏量及閥門余熱排放量，便于操作人員及時回收蒸汽余熱，同時可于尾部煙道內(nèi)擴大受熱面，使所回收的蒸汽余熱充分利用，繼而實現(xiàn)火力發(fā)電廠鍋爐節(jié)能降耗。

除余熱回收控制煤炭燃燒效果外，還可通過降低鍋爐熱量損失的手段實現(xiàn)節(jié)能降耗目標。第一，降低鍋爐預熱器漏風率，確保循環(huán)流化床鍋爐煤炭燃燒時具有足夠氧氣供給，以此提升爐內(nèi)煤料燃燒效果；第二，注重循環(huán)流化床鍋爐清潔工作，確保鍋爐運行環(huán)境適宜，在此基礎上嚴格控制鍋爐溫度，借助智能化溫采系統(tǒng)監(jiān)測爐內(nèi)溫度，規(guī)避熱量流失。

2.2 縮短啟動時間

相較于傳統(tǒng)煤粉爐，循環(huán)流化床鍋爐啟動時間稍慢，可造成額外能源損耗，嚴重阻礙了火力發(fā)電廠節(jié)能降耗進程，因此需結(jié)合循環(huán)流化床鍋爐實際情況，降低機組啟動能耗。例如：運用輔助蒸汽加熱爐底，提升循環(huán)流化床鍋爐燃油溫度，便于油槍著火霧化，起到縮短到冷卻時間的作用；此外，還可于鍋爐啟動前期加強排污工作，提高鍋水品質(zhì)，加強鍋爐內(nèi)部受熱較弱部分的循環(huán)換熱，改善水循環(huán)，提高鍋爐性能，實現(xiàn)能源節(jié)約。循環(huán)流化床鍋爐點火運行后需及時開啟高低壓旁路疏水，并完成汽輪機軸封及真空操作，使汽輪機前蒸汽與爐前溫度一致，且同步升高，當循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)蒸汽參數(shù)達到?jīng)_轉(zhuǎn)標準后對機組沖轉(zhuǎn)，規(guī)避循環(huán)流化床鍋爐溫度不達標而導致的持續(xù)燃燒、能源損耗問題。

2.3 新方式鍋爐運行

隨著節(jié)能理念的更新，火力發(fā)電廠鍋爐運行相關技術、燃燒方式、能源均得到發(fā)展，為推動循環(huán)流化床鍋爐節(jié)能減耗，應注重應用新方法新技術。例如：借助超強脫硫技術突出環(huán)保優(yōu)勢，循環(huán)流化床鍋爐在不同送風方式、不同濃度下所產(chǎn)生的氮氧化物低于其他方式約20%，在新時代背景下，超強脫硫技術逐步成為火力發(fā)電廠循環(huán)流化床鍋爐運行的必備技術，在當前標準下，我國空氣污染物排放標準愈發(fā)嚴格，根據(jù)現(xiàn)階段脫硫技術研究來看，可于循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)添加石灰石，以此提高火力發(fā)電脫硫效果，推動節(jié)能減耗。此外還可基于低氧燃燒方式構建循環(huán)流化床鍋爐燃料熱循環(huán)回路，在重復性、連續(xù)性燃燒過程指提高燃料利用率，降低煤炭損耗，且在熱循環(huán)回路輔助下降低電能消耗，節(jié)能減耗效果較為顯著。除超強脫硫技術與低氧燃燒外，還可對鍋爐發(fā)電后的原材料進行再次加工應用，優(yōu)化能源結(jié)構，例如：針對循環(huán)流化床鍋爐煤炭燃燒后所產(chǎn)生的灰渣進行成分分析，了解其再利用價值，將含碳量加高的灰渣作為生活用煤磚，可再次進行燃燒，充分回收煤炭熱能，此外灰渣為多孔性堿性物質(zhì)，還可作為過濾材料再次利用，并可對灰渣內(nèi)的鍺、鋇、鈾成分進行提取回收，實現(xiàn)能源升級。

2.4 采用混合燃料

煤炭是火力發(fā)電的必備能源，而煤炭具有不可再生特性，同時煤炭在循環(huán)流化床鍋爐燃燒中易產(chǎn)生大量有害物質(zhì)，能源性價比較低，因此為促進火力發(fā)電廠鍋爐節(jié)能減耗，應將現(xiàn)有煤炭資源與生物能源融合，形成混合燃料，生物能源與煤炭能源相輔相成，既提升煤炭燃燒效率，又可降低能源消耗，提高火力發(fā)電生態(tài)性。當前常見的生物能源為秸稈，其直接焚燒不僅造成能源浪費，并可導致大氣污染，因此可降秸稈作為生物能源進行處理發(fā)酵，生成烷烴等可燃性氣體，此過程中無有害氣體產(chǎn)生，環(huán)保效果顯著，而烷烴等可燃性氣體又可對煤炭燃燒起到促進作用，提高燃料燃燒效果，實現(xiàn)節(jié)能減耗[2]。秸稈資源加工處理工序較為繁瑣，以此可將煤炭與秸稈混合后直接燃燒應用，此時不同燃料間具有足夠燃燒空間，使氧氣助燃效果更為顯著，實現(xiàn)煤炭資源的深度燃燒利用，推動循環(huán)流化床鍋爐節(jié)能降耗式發(fā)展。

2.5 注重運行調(diào)整

床壓、風量、床溫、汽溫等決定著循環(huán)流化床鍋爐的運行效果，而以上特性則受到循環(huán)流化床鍋爐設備整體性能影響，在長期應用中，循環(huán)流化床鍋爐相關設備易受到磨損而性能降低，導致煤炭燃燒效果降低。循環(huán)流化床鍋爐運行時可將爐膛作為容器，當鍋爐正常運行時該容器呈現(xiàn)出均衡特征，而低床壓為循環(huán)流化床鍋爐塔重的具象展現(xiàn)，可依靠床壓了解鍋爐內(nèi)床料量，繼而反映燃料燃燒狀況。鍋爐工況主要由上壓差反映，當上壓差數(shù)值增大時，則代表物料循環(huán)增加，為緩解上壓差問題，可調(diào)節(jié)循環(huán)流化床鍋爐給料器流化速度，并控制爐膛風量，從傳熱、燃燒角度來看，床層溫度影響著鍋爐效率及燃燒效率，于循環(huán)流化床密相區(qū)內(nèi)，床層溫度應低于燃燒顆粒表面溫度約150℃，以此保障循環(huán)流化床鍋爐整體燃燒發(fā)電效果。為保障鍋爐安全化運行，應根據(jù)氮氧化合物排放總量調(diào)節(jié)流化床溫度，控制床溫與氮氧化合物處于雙向關系，將流化床溫度控制在850 ℃以內(nèi)，最大化激發(fā)出循環(huán)流化床鍋爐性能優(yōu)勢。燃燒及流化狀態(tài)影響著循環(huán)流化床鍋爐風量特性，濃相區(qū)得到一次風氧氣供給后應及時調(diào)節(jié)爐膛兩側(cè)壓差，提高鍋爐運行安全性，計算壓差偏差值并修正爐膛風量定值，使循環(huán)流化床鍋爐風量處于可控范圍內(nèi)，當爐膛獲得二次風供給時，可彌補一次風供氧缺陷，此時可通過調(diào)節(jié)二次風量控制鍋爐內(nèi)氧氣含量，借助最佳控制效果增強循環(huán)流化床鍋爐節(jié)能降耗效果[3]。煤等燃料通過燃燒釋放熱量，為降低煤炭損耗，確保爐內(nèi)負荷與煤量相協(xié)調(diào)，應注重調(diào)控循環(huán)流化床鍋爐蒸汽溫度，通過一、二次風量、燃料量、床溫、床壓等運行特性的控制實現(xiàn)節(jié)能降耗目標。

3 結(jié)束語

綜上所述，循環(huán)流化床鍋爐因其優(yōu)越性在火力發(fā)電行業(yè)內(nèi)逐漸普及，但受到煤質(zhì)燃料的質(zhì)量不穩(wěn)定效果導致發(fā)電成本提升，不僅造成額外經(jīng)濟浪費，更不利于能源的高效利用，為實現(xiàn)鍋爐節(jié)能降耗目標，應提升煤炭燃燒效率，并縮短設備啟動時間，從技術、燃燒、能源三個方面應用鍋爐運行新方法，并及時調(diào)整循環(huán)流化床鍋爐運行數(shù)據(jù)，使其始終保持最優(yōu)性能，推進火力發(fā)電廠節(jié)能降耗建設。