火電廠鍋爐節(jié)能運行技術(shù)分析

北京國電電力有限公司上灣熱電廠 王文光

在火電廠鍋爐運轉(zhuǎn)過程中，煤炭在燃燒時所產(chǎn)生的一小部分的熱能，會被鍋爐所吸收，但仍有一小部分的熱能沒有被吸收，導(dǎo)致熱量的損耗，熱量損失的種類主要包括鍋爐排煙系統(tǒng)帶走的熱量、煤炭燃燒不充分所導(dǎo)致的熱量損失、鍋爐散熱損失，這些都是在火電廠鍋爐運轉(zhuǎn)時需要解決的節(jié)能問題。本文以某火電廠為例，對火電廠鍋爐節(jié)能運行技術(shù)進行分析。

1 提升某火電廠鍋爐節(jié)能效率的對策

1.1 加強對入爐氧量的控制

沒有足夠的氧氣，火電廠燃煤難以充分燃燒。給氧量要找到一個平衡點，才能讓煤充分燃燒。加大對氧氣的控制，可進一步提高燃煤的利用效率。火電廠通常使用鼓風(fēng)機對鍋爐內(nèi)進行吹風(fēng)，如果入爐空氣量太多，且含氧量較高，將會引起鍋爐內(nèi)溫度降低，伴隨著排煙系統(tǒng)的排煙量增大，會導(dǎo)致熱量損耗。如果火電廠鍋爐入爐的空氣總量較小，氧氣含量較低，將導(dǎo)致煤炭不能與氧氣直接接觸，出現(xiàn)燃燒不充分的現(xiàn)象。所以，操作人員應(yīng)利用先進的儀器，測量出最佳的吸氣量。

1.2 控制煤粉的粗細(xì)

在火電廠鍋爐運行時，不能直接將燃煤放入鍋爐中，必須先將燃煤加工為煤粉，煤粉的大小和細(xì)度將直接影響到燃燒的充分性，越細(xì)的煤粉與氧氣直接接觸的面積越大，有利于促進煤粉的完全燃燒，此時鍋爐產(chǎn)生的熱量效率更高。因此，操作人員必須根據(jù)火力發(fā)電廠的實際情況來計算出最優(yōu)的煤粉細(xì)度，利用磨煤機來確定較為合適的煤粉細(xì)度[1]。

1.3 優(yōu)化調(diào)節(jié)燃燒器以及配風(fēng)系統(tǒng)

為保證煤粉能夠充分燃燒，有必要對鍋爐內(nèi)的燃燒區(qū)進行適時的優(yōu)化調(diào)節(jié)。盡量避免與外焰直接接觸，根據(jù)鍋爐內(nèi)煤粉的燃燒狀態(tài)和溫度變化，增加鍋爐下排的二次進風(fēng)系統(tǒng)，減少鍋爐上排風(fēng)系統(tǒng)的進風(fēng)。如此，可避免鍋爐內(nèi)的結(jié)焦問題，降低溫度，從而避免熱能的流失。

要使煤粉在鍋爐內(nèi)燃燒的位置處于中心，不僅要對風(fēng)粉混合物的風(fēng)速進行控制，還應(yīng)對一次風(fēng)量和二次風(fēng)量進行調(diào)節(jié)，使二次風(fēng)量盡可能地保持相等，或者在相等的范圍內(nèi)。在鍋爐的運行管理中，如果煤粉的燃燒狀況和爐內(nèi)溫度都在相對適宜的范圍內(nèi)，可盡可能地使用下排燃燒器來降低爐內(nèi)的火焰高度，進一步地降低排煙系統(tǒng)的溫度，將爐內(nèi)的熱損失降到最低，從而提高火力發(fā)電廠鍋爐的運行速度。

2 某火電廠鍋爐燃燒優(yōu)化節(jié)能技術(shù)

2.1 鍋爐燃燒試驗調(diào)整優(yōu)化技術(shù)

鍋爐燃燒送風(fēng)量和燃煤量與鍋爐燃燒效率有一定關(guān)系，必須合理設(shè)定二者的比例，才能保證燃燒能達(dá)到預(yù)期的效果。在燃燒過程中，對燃燒量、送風(fēng)量等進行記錄，并對不同比例的鍋爐燃燒送風(fēng)量和燃煤傳輸量下的鍋爐燃油燃燒效果進行對比，由此可以找出燃油燃燒效果最優(yōu)的混合比例。

2.1.1 磨煤機振動大問題調(diào)整試驗

通過對磨煤機振動大問題調(diào)整進行調(diào)試，得到燃燒優(yōu)化的結(jié)果，見表1。

表1 磨煤機振動大問題調(diào)整試驗

在試驗條件下，磨煤機電流脈動范圍為37～78A，最大脈動范圍為41A，最大脈動范圍為35A，最大脈動范圍為35A；水力調(diào)節(jié)狀態(tài)由11.63MPa/ 2.00MPa調(diào)節(jié)為9.62MPa/2.39MPa，降低水力調(diào)節(jié)壓力，增大磨輥上部煤層的厚度，降低磨煤機的振動，調(diào)節(jié)后，磨煤機的電流波動為41～64A，波動極限為23A，正常波幅為19A；降低水力負(fù)荷對調(diào)節(jié)電流脈動的作用是顯著的，但也使通風(fēng)阻力增大，煤粉細(xì)度增大。

在調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)分離器頻率的工況下，將旋轉(zhuǎn)分離器頻率從26Hz提高到30Hz，從而使磨輥上煤層的厚度進一步增大，調(diào)節(jié)后的磨煤機電流波動在46～63A，波動極限值降低到19A，正常波動范圍降低到13A；提高旋流分離器的頻率，對調(diào)節(jié)氣流脈動有顯著的作用，使R90的細(xì)度從30.7%降至17.4%，而通氣阻力達(dá)到4.21kPa；在磨煤機入口一次風(fēng)量調(diào)節(jié)工況中，將一次風(fēng)量從89.4t/h降低到83.7t/h，經(jīng)過調(diào)節(jié)后，電流平均值得到了提高，但這對煤粉細(xì)度和通風(fēng)阻力的影響較小，磨煤機電流波動值只有小幅的增加，但是并沒有對磨煤機的振動問題進行解決。

在對液壓加載力和旋轉(zhuǎn)分離器頻率進行了調(diào)節(jié)之后，在50t/h的額定給煤量下，磨煤機電流波動得到了顯著的改善。為了對試驗結(jié)果進行驗證，在35t/h、42t/h和58t/h不同的煤量下，進行了驗證性試驗。結(jié)果顯示，在不同的煤量下，磨煤機電流波動的界限值在19～22A，波動的一般值在17～18A。與此同時，磨煤機出口煤粉細(xì)度R90在13.1%～20.3%，這都是在正常的范圍之內(nèi)，效果比較好。但在較大的煤炭用量下，其風(fēng)阻值可達(dá)5.32kPa，且封閉風(fēng)/一次風(fēng)差壓顯示為低壓。

在上述測試的基礎(chǔ)之上，對其進行了更深入的調(diào)節(jié)，使其液壓加載力下降到8.31MPa/2.39MPa，旋轉(zhuǎn)分離器頻率提升到35Hz，經(jīng)過調(diào)節(jié)后的磨煤機電流波動在50～69A，波動極限值為19A，正常波動在14A左右，與液壓加載力9.62MPa/2.39MPa、旋轉(zhuǎn)分離器頻率30Hz工況比較，電流波動并未得到顯著的改善，電流平均值從53.8A上升到59.7A，通風(fēng)阻力從4.21kPa上升到4.84kPa。

2.1.2 熱一次風(fēng)母管壓力優(yōu)化調(diào)整試驗

為了最小風(fēng)煙系統(tǒng)的總體節(jié)流阻力，達(dá)到減少鍋爐輔助設(shè)備能耗的目的，本次試驗在660MW，495MW，330MW三種不同的負(fù)載情況下，對試驗中的熱一次風(fēng)母管壓力進行了最優(yōu)調(diào)節(jié)試驗，試驗結(jié)果見表2。

表2 熱一次風(fēng)母管壓力優(yōu)化調(diào)整試驗結(jié)果

由熱一次風(fēng)母管壓力優(yōu)化調(diào)整試驗結(jié)果可知：ABCDE型磨機在660MW負(fù)載下運行，一次風(fēng)母管壓力從10.55kPa下降至9.21kPa，熱風(fēng)門開度為47%～53%，冷風(fēng)門開度為0～25%，且不會引起通風(fēng)阻力的增大，A/B側(cè)一次風(fēng)電流分別減少17A和20A，總共減少37A左右，節(jié)能效果顯著；ABCD磨機在495MW負(fù)載條件下，一次風(fēng)母管壓力從9.89kPa降至8.58kPa，投入使用后，磨機的熱風(fēng)門開度為46%～50%，冷風(fēng)門開度為0，但不會增大通風(fēng)阻力，A/B側(cè)一次風(fēng)電流各減少20A/21A，合計減少41A左右，節(jié)能效果顯著；ACD磨機在330MW負(fù)載條件下，一次風(fēng)母管壓力從9.52kPa下降至8.12kPa，投入使用后，磨機的熱風(fēng)門開度為47%～50%，冷風(fēng)門開度為0%，但不會增大通風(fēng)阻力，A/B一次風(fēng)電流分別下降20A和23A，合計下降43A左右，節(jié)能效果顯著。

以鍋爐燃燒為基礎(chǔ)，以裝備運行效率為目標(biāo)，對其進行測試，并結(jié)合測試結(jié)果，評價煤粉與送風(fēng)量的最優(yōu)匹配關(guān)系，以達(dá)到合理設(shè)置參數(shù)的目的。鍋爐對燃油的利用和生產(chǎn)效果的發(fā)揮，都與燃燒送風(fēng)量和燃煤輸送量的配比值有一定的聯(lián)系，因此必須對這兩種物質(zhì)的配比進行合理的設(shè)計，利用計算機將鍋爐運行過程中的送風(fēng)量、燃煤量等數(shù)據(jù)輸入，繪制出數(shù)據(jù)變化曲線，根據(jù)燃料燃燒效率的要求，提出最優(yōu)方案[2]。

2.2 鍋爐燃燒設(shè)備優(yōu)化技術(shù)

在此基礎(chǔ)上，根據(jù)鍋爐燃燒原理和實際運行資料，對不同工況下的鍋爐燃燒進行了數(shù)值仿真，從而為提高鍋爐燃燒效率提供了可靠的參數(shù)。對鍋爐燃燒器有關(guān)參數(shù)的設(shè)置，需要以理論為依據(jù)，并與實測數(shù)據(jù)相結(jié)合，來建立相應(yīng)的模型。然后，改變其中的一些參數(shù)，就可以得出鍋爐的燃燒效率。在鍋爐燃燒過程中，運用模擬數(shù)值參考建立模型數(shù)據(jù)處理，利用模型得到的結(jié)果，找到鍋爐燃燒設(shè)備優(yōu)化的最佳方式。

在控制鍋爐的燃燒過程中，要建立一個能夠真實反映實際情況的模型，并盡可能地簡化模型的結(jié)構(gòu)。對鍋爐的燃燒過程進行了研究，通過建立模型，在不同的參數(shù)下，對爐膛中的燃料燃燒進行了仿真，從而獲得了比較可靠的數(shù)據(jù)。

2.3 鍋爐燃燒指標(biāo)檢測優(yōu)化技術(shù)

在鍋爐運行時，可根據(jù)燃燒指數(shù)，如送風(fēng)量、送煤量、發(fā)熱量、排放量等來評估燃燒狀況。再加上火焰的基礎(chǔ)屬性，可在短時間內(nèi)找到問題所在，并作出應(yīng)對。通過對燃燒過程中產(chǎn)生的粉塵量和煙道氣中的氧氣含量進行了測定。在使用鍋爐燃燒指數(shù)測量技術(shù)時，要給出火檢圖像、燃燒凈值等數(shù)據(jù)，并依據(jù)鍋爐燃燒設(shè)計條件，給出工作方案。在數(shù)據(jù)采集過程中，以鍋爐燃燒情況判定結(jié)果的精準(zhǔn)度為基礎(chǔ)，需要對鍋爐燃燒指標(biāo)進行檢測，從而對所得到的數(shù)據(jù)進行準(zhǔn)確地分析，從而提出鍋爐燃燒管理的優(yōu)化措施，提升管理措施的執(zhí)行效果。

對鍋爐的燃燒指數(shù)進行測定時，必須配置高精度的測定儀器。在鍋爐燃燒裝置操作過程中，將測量儀置于燃燒室上方，可對整個燃燒室進行監(jiān)測。在鍋爐上、中、下三個燃燒器相關(guān)聯(lián)的部分，可對各個燃燒器進行監(jiān)測，并獲得相應(yīng)的數(shù)據(jù)。在進行測試儀器的安裝時，應(yīng)根據(jù)測試儀器的具體安裝位置進行靈活處理，以達(dá)到提高測試結(jié)果準(zhǔn)確度的目的。

3 結(jié)語

燃煤是火力發(fā)電廠生產(chǎn)過程中重要的能源，但在實際運行過程中，由于燃煤不完全燃燒，使鍋爐的效率下降。因此，火力發(fā)電廠需要將鍋爐的燃燒優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用到生產(chǎn)中，以提高其發(fā)電效率，以達(dá)到其可持續(xù)發(fā)展的目的。