燃煤電廠鍋爐燃燒運行優化策略

蔡云峰

（國能浙能寧東發電有限公司，銀川 750000）

電廠鍋爐燃燒產生的熱效率直接關系到發電效率，對煤炭利用率也有著較大的影響。鍋爐燃燒過程中，由于會受到內外環境的共同作用，導致鍋爐燃燒效率下降。通過對鍋爐燃燒情況進行調整和優化，有利于提高鍋爐運行效率，保證鍋爐運行的安全。因此在燃煤電廠運營生產過程中，需要明確燃煤鍋爐的運行原理，并對電廠鍋爐運行中存在的問題進行了解，從而制定更切實可行的策略提升鍋爐燃燒效率，全面提升電廠運行的經濟效益。

1 燃煤鍋爐的運行原理

燃煤鍋爐是火電廠運行過程中重要的設備之一，其燃燒效率直接關系到電廠運行的經濟性。燃燒鍋爐以煤炭作為主要原料，在實際運行過程中，需要提前進行制粉，將塊煤加工成粉末狀，借助于供冊設備將粉末狀的煤炭吹入到鍋爐爐膛內。燃燒器將粉末狀煤炭與空氣混合，使其在爐膛內充分燃燒。在實際鍋爐運行過程中，煤炭一般情況下在爐膛內停留時間為2 s 左右，為了保證其充分燃燒，需要確保風量的充足供給，這樣有利于提高燃燒效率。煤炭在鍋爐內燃燒過程中，由于會產生大量的高溫煙氣，高溫煙氣充分與鍋爐相關部位接觸，實現熱量的有效傳遞，并生成水蒸汽，水蒸汽借助于汽輪機將熱量轉化為機械能，以此來保證電廠的正常發電。

2 燃煤鍋爐運行中存在的問題

2.1 鍋爐的容量較小

當前一些電廠鍋爐本身容量不足，這也對鍋爐運行效率帶來一定的影響，從而導致鍋爐處于低負荷狀態，這必然會加劇對能源的消耗，而且鍋爐運行過程中還會存在一定的熱損失。另外，鍋爐煤源供給方面也存在許多問題，從而導致鍋爐無論是運行效率還是熱值都無法達到預期的要求。而且低負荷運行狀態下的鍋爐所帶來的污染也較為嚴重，運行過程中對環境危害較大。

2.2 環境條件影響存在煤粉分配不均的問題

電廠鍋爐運行過程中，受環境條件影響，燃燒器煤粉分配不均情況較為常見，這必然會對鍋爐燃燒效率帶來較大的影響。鍋爐燃燒過程中，風速偏差會對煤粉濃度偏差帶來直接的影響，因此在鍋爐運行中風量分布不均時，則煤粉分配也會出現不均的問題，這必然會導致鍋爐燃燒不平衡，直接影響到燃燒的熱效率。特別是在節煤降耗的條件下，鍋爐燃燒器煤粉分配不均問題更為常見，這與鍋爐風控系統設計不足息息相關，因此要及時調整燃燒送風量，有效地避免煤粉分配不均的問題。

2.3 風、粉和灰測量不到位

鍋爐運行過程中，對于燃燒的有效控制需要以風、粉和灰的測量為基礎。但當前大部分鍋爐運行過程中都存在在線測量系統缺陷問題，無法在線對飛灰中的含碳量進行測量，更無法獲取到實時測量數據。而且設備運行環境較為復雜，這也導致針對煤粉濃度和流速的測量數據存在不準確的問題，波動性較大，影響測量結果的可靠性，也易導致傳感器等設備受到損壞。因此需要構建完善的測量體系，從而實現對鍋爐燃燒運行效率的有效監控。

2.4 煤質差及燃燒不充分

燃煤鍋爐運行中對煤炭的需求量較大，煤炭作為固態燃料，具有運輸便利及發熱量大的特點，但由于煤炭質量差異較大，一旦電廠工作人員選擇的煤炭質量較差，則會導致燃燒不充分，降低燃料的利用率，還會導致鍋爐出現結焦等問題。而且鍋爐運行過程中還會產生大量的爐渣和煙塵，對環境帶來較大的污染。當使用的煤炭質量較差的情況下，還會導致鍋爐受熱面熱負荷出現受熱不均勻的問題，鍋爐管壁會出現溫度超高的問題，當沒有及時清理附著在管壁外部殘留異物時，在異物大量堆積的情況下，會造成管壁被屏蔽，對熱量傳遞帶來較大的影響。特別是管壁外異物長期堆積的情況下，當鍋爐爐膛內部壓力負壓值變化時，爐膛管道外也會出現焦渣大量脫落的問題，嚴重時還會對鍋爐管壁帶來損害，引發安全事故。在煤炭無法充分燃燒的情況下，還會導致電力生產成本增加，對電廠整體競爭力及長遠發展帶來較大的影響。

2.5 燃燒效率低及污染物排放濃度高

在當前部分電廠生產運行過程中，由于一些控制儀表和自檢裝置應用不足，這也導致燃煤鍋爐運行過程運行人員無法對鍋爐內部燃燒的參數實時監控，這樣就無法根據具體的燃燒工況準確預判和合理調整，一旦發生異常，無法及時處理，而且還會對鍋爐燃燒效率帶來較大的影響。一旦出現煤質差、一次和二次風系統故障等，在無法及時調整的情況下會導致爐內燃燒惡化，煤氣中污染物排放濃度增加。另外，還有部分電廠在鍋爐運行過程中沒有嚴格執行污染物排放標準，對燃煤鍋爐污染物排放濃度管控不到位，自身環保意識欠缺，鍋爐運行中也沒有按照要求設置煙氣凈化裝置，無法實現對煙氣中污染物排放的有效控制，這必然會對生態環境帶來不利影響。

2.6 鍋爐燃燒的穩定性欠缺

在當前鍋爐運行過程中，自動化控制技術應用較為廣泛。基于理想狀態下，通過將自動化控制技術與鍋爐內部負荷情況相結合，可以對燃料輸入及風量自動計算，可以根據計算的數據自動調節燃料。但在實際運行時，自動化控制技術的應用受多種因素的影響，存在不穩定和不可靠等問題，從而影響到鍋爐運行時的燃燒效率，無法保證鍋爐燃燒的穩定性。

3 燃煤電廠鍋爐燃燒運行的優化策略

3.1 注重鍋爐選型和燃料選擇

對于電廠而言，為了能夠實現鍋爐能耗控制目標，則需要由專業人員基于短期投資和長期經濟性角度進行分析，全面把控二者關系，做好鍋爐造型及燃料選擇工作。對于燃煤鍋爐，需要選擇高可靠性及檢修維護便捷的設備，這樣有利于提高電廠鍋爐運行效率，降低后續維護頻次。由于煤炭性能與鍋爐殘渣和廢氣排放量息息相關，而且與綜合能耗也具有直接的關系，因此電廠鍋爐運行中，應通過對不同煤種的摻配，確保燃料與鍋爐運行中的燃煤需求保持一致，進一步提高燃煤的利用率。

3.2 調整鍋爐的爐內負荷

燃煤鍋爐運行過程中，在調整鍋爐爐內負荷時，應嚴格按照具體的操作規程進行，調整時還要遵循緩慢有序的原則，合理控制調整速度，確保煤炭材料在鍋爐內燃燒的穩定性。在需要降低爐內負荷時，需要撤出鍋爐爐膛內的煤炭原料，停止鍋爐供風設備的供風。需要提高爐內負荷時，宜加大供風量和煤炭供給量，保證鍋爐運行的穩定性，進一步提高鍋爐工作效率。由于燃煤鍋爐處于高負荷環境下工作，高溫高壓的運行環境也易使粉煤在爐膛內結焦，因此要根據實際情況對風量的大小和配比數值進行及時調整，避免爐膛內結焦的情況發生，提高電廠鍋爐運行的效率。燃煤鍋爐不同區域宜采用不同的通風量配比數值，并對鍋爐內部風量頻率和送風范圍進行及時調整，可以有效防范鍋爐內部受熱面的煤炭原料污染問題。

3.3 做好鍋爐保養工作

燃煤鍋爐需要做好定期保養工作，這可以降低鍋爐燃料消耗量及故障發生率。對于燃煤鍋爐而言，當處于良好環境下運行時，可以實現完全燃燒，減少資源浪費問題。一旦所處環境較為惡劣，則煤炭無法充分燃燒，這必然會在一定程度上造成熱浪費問題。因此應定期對鍋爐開展有針對性的保養工作，可以將氧含量調節儀加裝在鍋爐燃燒器上，保證鍋爐處于最佳運行狀態，實現煤炭的節約，確保鍋爐運行成本下降。而且為了保證煤炭的充分燃燒，還要實時確保空氣和燃料之間的科學配比，避免煤炭不完全燃燒所帶來的熱量損失問題。

3.4 控制燃料量

通過合理控制燃料量，可以有效優化鍋爐的燃燒，提高鍋爐運行效率。在實際燃煤鍋爐運行過程中，需要分析鍋爐的負荷情況，以此為依據對給煤量進行調整，確保能夠滿足燃料需求。通過有效控制燃料量，可以提高鍋爐運行效率。另外，還要運用監測系統對現有場景的燃燒需求進行監測，及時發現燃料燃燒過程中存在的問題。并根據監測獲取的數據，針對燃料的實際需求進行評估，確保鍋爐內煤炭燃燒的充分性，為鍋爐運行效率的提升提供重要的保障。

3.5 及時調整送風量

燃煤鍋爐運行過程中，鍋爐內部燃燒過程即是煤炭與空氣混合后在爐膛內燃燒的過程。在煤炭質量相同的情況下，風量配比會對燃燒過程帶來較大的影響。燃煤鍋爐使用的初期，鍋爐內部壓力數值能夠達到設計要求，粉煤顆粒較大，這種情況下為了保證通風量充足，應保證風量的配送比例，增大粉煤在爐膛內的流動性，保證燃燒的充分。在整個過程中，在保證粉煤充分流動的同時，還要保證通風量的合理性，避免出現通風量過大的問題，這樣必然會造成鍋爐內部空氣系數提高，對燃燒效率帶來不利影響。另外，還要與鍋爐燃燒的實際情況相結合，確保二次風量的有效供給，從而為粉煤燃燒提供充分的氧氣供應，為燃燒效率的提升起到重要的保障。

3.6 優化引風控制

借助于引風系統，可以使鍋爐內部的壓力值處于相對恒定的范圍內，這樣有利于降低其他因素對鍋爐燃燒損失定數的不利影響。在針對引風控制進行優化的過程中，以引風系統獲取的相關數據作為基礎，分析送風機和引風機，合理對動葉和靜葉的開合情況進行設計。通過對引風控制進行優化，有利于降低燃料損失，提高鍋爐內燃料燃燒的效率，為電廠鍋爐運行整體經濟效益的提升打下良好的基礎。

3.7 優化鍋爐排煙熱損失

燃煤鍋爐運行過程中，鍋爐熱效率受排煙溫度影響較大，通過對排煙溫度進行控制，可以有效降低鍋爐排煙熱損失，提高鍋爐運行效率。通常在大型鍋爐運行時對燃料的需求量較大，電廠通過降低鍋爐熱損失，一般會選擇較低的排煙溫度，以此來提高自身的經濟效益。但當排煙溫度過低的情況下，低溫受熱面煙氣側的水蒸汽和硫化物相結合會形成硫酸，對運行設備造成一定的腐蝕影響。同時硫酸也會與煙道上的疏松灰發生化學反應，所產生的硬化物質往往會附著在煙道上不易去除掉，導致傳熱阻力增加，從而對鍋爐運行效率帶來不利影響。在實際鍋爐運行過程中，為了減少灰塵排放量，通常會將除塵器安裝在鍋爐的尾部煙道處，但當排煙溫度過低的情況下，也會對除塵器的運行帶來一定影響，導致實際除塵效果不理想，影響到鍋爐運行的安全性，這就需要合理設置排煙溫度，積極采取有效措施來降低排煙熱損失。

在實際工作中需要對漏風問題進行有效控制，具體要針對排煙的含氧量進行分析，并及時收集鍋爐運行數據。吹灰操作完成后，應對吹灰槍進行檢查，保證其達到理想位點。對于全爐膛，要求保證每一個環節都具有較好的密封性，避免出現漏風問題。工作人員要做好空預器檢查工作，還要及時進行清理，確保沒有化學物質殘留的情況下，用水進行沖洗，再進行烘干操作，整個過程中要避免蓄熱層存在灰垢。還要優化鍋爐爐膛和受熱面的吹灰操作，定期規律地開展，并結合不同負荷進行跟蹤操作，確保鍋爐燃燒的穩定性。

3.8 設置煙氣余熱回收器

燃煤鍋爐運行過程中，為了保證運行過程燃燒的經濟性，需要將燃燒流量和空氣流量控制在最佳的空燃比。由于燃煤鍋爐煤炭的完全燃燒程度與燃煤鍋爐燃燒效率具有直接的關系，對于燃煤鍋爐而言，不同負荷下空燃比的最優比值呈現動態變化的特點，燃料成分比也具有動態變化性，而且在種變量影響下，流量測量也存在不準確的因素，這些都會對鍋爐熱效能帶來不同程度的影響。因此宜通過增加煙氣含氧量指數，即在保證供水溫度的同時，有效提高燃煤鍋爐運行的燃燒效率，可以借助增加煙氣含氧量閉環控制來實現。通過增設煙氣含氧量閉環控制系統，具體可以添加煙氣余熱回收器，實現燃料的有效節約。另外，還要掌握好鍋爐排污的時機，通常情況下在低負荷和高氣壓情況下進行排污，可以有效地減少排污量。

3.9 引進先進技術提高鍋爐燃燒效率

鍋爐運行過程中，需要測量鍋爐燃燒產生的壓力和溫度，這也對測量的精準性提出了更高的要求。而且通過對鍋爐內部準確測量，也有利于及時發現問題，并有效排除鍋爐運轉中存在的安全隱患。將云計算技術引入到鍋爐測量工作中來，通過運用檢測軟件能夠及時發現鍋爐內部存在的安全隱患和故障，并采取有效措施進行修復。運用云計算技術計算鍋爐內部的容量差異，有效結合實際情況實現對能源的有效控制。在利用云計算技術優化排煙系統時，通過測量和計算發電機負荷及鍋爐輸出的熱量，可以保證能量轉換處于平衡狀態。也可以利用云計算技術對鍋爐的蒸汽壓力、溫度等參數進行調整，全面提高鍋爐燃燒管理工作的效率，將熱量損耗控制在最低水平。

在鍋爐運行過程中還可以充分地應用變頻技術優化水泵供水系統，通過調控實際生產中的各項參數，保證鍋爐的定速運轉。近年來鍋爐運行輔機方面的研發取得了較好成效，通過充分的應用變頻技術，根據系統反饋的信號，自動化調整鍋爐運行中所需要的風量和供水量，這無論對提高鍋爐生產效率還是降低能源消耗都具有極為重要的意義，既實現電廠鍋爐生產節能降耗的目標，又為環境效益的提升打下堅實的基礎。

4 結束語

在當前火電廠運營發展過程中，燃煤鍋爐仍占據主導地位，基于燃煤鍋爐的特殊性，在其運行過程中，需要加強對鍋爐節能運行和技術控制的重視，并與電廠鍋爐實際運行情況相結合，有效地解決燃煤鍋爐運行過程中污染問題，并重視先進技術的應用，提高鍋爐節能水平，確保煤炭能源利用效率的提升。