锅炉运行氧量对锅炉效率影响的定量分析姚海贤

锅炉运行氧量对锅炉效率影响的定量分析姚海贤

姚海贤姚海富

霍煤鸿骏铝电公司电力分公司内蒙古通辽市029200

摘要:在锅炉参数耗差分析中，计算运行氧量偏离基准值引起的煤耗偏差时，一般是根据反平衡法中的热损失计算模型来求解得到，但由分析可知运行氧量除了直接影响锅炉效率外，还通过影响排烟温度、飞灰含碳量等参数间接影响锅炉效率。借助神经网络较强的非线性拟合能力、网络泛化及容错能力，构建了基于BP神经网络的排烟损失和机械未完全燃烧损失两项之和的网络模型，利用该模型定量分析了运行氧量变化对锅炉效率的影响。计算结果表明该模型具有较高的准确性，运行氧量对锅炉效率影响的曲线走向符合物理规律，为运行氧量的耗差分析提供了一种新方法。

关键词:电站锅炉；运行氧量；锅炉效率；耗差分析

对电厂运行情况进行适当调整，以确保电厂运行能够经济、效率两不误。在电厂中，运行氧量是锅炉的重点参数，会对锅炉热效率产生影响，也会让辅机电耗等数值发生变化。在电厂运营时，锅炉发挥十分重要的作用，实际运营状况对其效率提出较高要求。氧量在锅炉运行起到重要作用，数值一旦发生变化，说明锅炉燃烧情况受到影响，锅炉效率也发生变化。锅炉运行效率需要达到较高水平才能保证火电厂获得经济效益。

一、电厂锅炉氧量的影响因素

1.负荷率。锅炉的负荷水平越高，与之相匹配的氧量数值也就越小。因此，在一般情况下，如果负荷水平较低时，需要适当提升氧量，让燃烧工况处于良好状态。

2.燃料特点。在燃料质量存在问题时，比如，其中的水分、灰分等处于较高水平时，燃料的燃烧存在阻碍，无法充分燃烧，不能达到燃尽状态，增加一定氧量，就能让燃烧情况稳定，锅炉的燃烧效率也就会随之提升。

3.锅炉炉体、给料系统存在漏风的情况。锅炉在负压条件下作业时，外部环境的冷空气就会顺着检查孔和水冷套等空隙进入锅炉内部，导致氧量升高，引起排烟损失加重，引风机耗费的电能增多，锅炉在运行过程中花费的资金和消耗的能源均会增多。如果此参数过大，就会导致氧量水平上升，引风机能耗升高。

二、火电厂锅炉运行氧量耗差定量分析方法

2.1分析燃烧不充分造成的能耗

排烟会带走部分热量，燃烧不充分也会引起能量损失，锅炉效率就会受到负面影响。可以创建锅炉平衡效率模型，以上情况造成的损失均与运行氧量有关。对排烟损失的计算式可以发现，运行氧量对排烟造成的损失产生直接影响和间接影响。在分析燃烧不充分产生的损失时，仅依靠飞灰含碳量计算难以达到目的。因此，只凭借模型不能完成分析，还要另建模型。此方面模型如果建立在煤质特点和运行特点的模型，能从各方面对燃烧不充分造成的能耗进行反映。

2.2运行氧量对锅炉效率影响的定量分析

要想确定最佳氧量，可以开展实验，对实验中的各个参数进行计算后即可确定最佳氧量。在试验阶段，对炉膛出口的氧量变化进行管控，在每种情况下稳定燃烧一定时间，对煤质、飞灰和炉渣进行取样，也要确定排烟温度。通过对结果的计算得到锅炉效率。确定几个不同的工况，确定在各种工况下的制氧量。

对实验结果进行分析可知，在氧量持续增加的情况下，锅炉的效率最初增加，达到一定程度后开始降低。在氧量从3.2%增加到4.0%时，排烟热损失从6.8%上升到6.92%，燃料燃烧不充分产生的热损失由0.44%上升到0.4%，固体燃烧不彻底产生的损失的降低幅度比排烟损失增加的幅度大。在氧量升高的范围内，锅炉效率增加0.08%。在氧量从4.0%上升到4.8%时，排烟的热损失从6.98%上升到7.09%，燃烧不充分的损失则从0.3%降低到0.15%，排烟导致损失的上升的幅度比燃烧不充分导致的损失的降低幅度大。在此期间，锅炉的热效率降低0.20%。因此，在锅炉各项运行情况稳定时，此时的氧量能让锅炉效率达到最佳水平。此次实验所划分的工况以氧量为参考依据，氧量分别是3.6%、4.3%和4.7%。对实验结果进行分析可知，在氧量导致排烟损失变化时，对锅炉效率产生的影响较其余因素更大。因此，在氧量从3.6%朝着4.3%和4.7%上升时，锅炉热效率逐渐处于较低水平。对以上各种情况的氧量变化进行分析，能为锅炉效率的调整提供依据。

氧量在锅炉运行中发挥重要作用，如果处于过高水平就会导致排烟造成的热量损失增加。氧量不足就会造成燃烧不够充分。因此，展开此方面的定量分析十分必要。此次研究将会对两项损失之和进行判定。利用单因素耗差分析方法，要保证其他参数处于固定状态，让氧量数产生变化，就能计算出其对锅炉效率的影响。

2.3增强锅炉效率需要注意的问题

要对燃料和空气的混合情况进行判定，为锅炉燃烧创造最佳的条件。在实际操作中，使得提升炉膛内部压力，阻止外部空气进入炉内。在一般情况下，热传面与烟气之间产生的热交换是锅炉实现热回收的主要方式。因此，可对燃烧后高温气体停留的时长进行判定，进而增加燃烧后的高温气体的停滞时间，提升水气热交换水平，让锅炉的效率达到较高水平。也要让燃烧机在稳定的负载下运行。对工况、垃圾等变化情况进行分析，对锅炉的燃烧情况进行干预，如此才能在当前的情况下实现风量的合理调整，对垃圾的进料量实施控制，让炉排速率、给料机速率等达到合理水平，如此才能让锅炉效率在实际操作中达到较高水平。

在一般情况下，锅炉中的过剩空气量处于较高水平时，烟气中的含氧量处于5%到10%，如果过低就会导致燃烧不够充分，过高会导致热损失。锅炉生产厂家通常会将排烟温度设定在最为合理的水平，通常为150℃左右。排烟温度的提升通常与热面结垢对传热形成阻碍。有关燃料质量较差，也会造成排烟温度过高。仅从锅炉效率出发，排烟温度处于越低水平则越有利，不过也要对温度过低时导致的结垢、腐蚀等问题进行分析。在锅炉运行时间不短延长的情况下，排烟温度自然就会提升，锅炉效率也就会下降。一旦发生此种情况，要对燃烧中心实施调整，让火焰中心的温度处于较低水平，防止水冷壁等部位发生结焦的状况，参考排烟温度的变化实施吹灰处理。在锅炉运行时，也要对水质进行控制，对燃料实施管控，让设备处于最佳的工作状态。

2.4控制氧量的措施

开展锅炉燃烧试验，对最佳的锅炉氧量进行确定，分析一、二次风量配比，将锅炉各种热损失之和控制在最低限度内。比如，以某电厂超临界600MW机组锅炉为例，在燃烧器上端设置SOFA，让锅炉中的NOx处于较低水平。为研究运行氧量对锅炉效率产生的影响，开展专项实验。通过对实验结果进行分析后发现，在600MW的电负荷条件下，运行氧量从3.72%上升到3.9时，锅炉的效率提升了0.18%。在同样的情况下，当运行氧量从3.71下降到2.82时，风机消耗的电能降低592.35kW，NOx排放量降低13.76mg/m3。在600MW电负荷下，调整运行氧量的数值，找出合理的控制结果。对此电厂进行分析可知，在平时的工作中氧量数值超过正常限度，会对锅炉效率产生负面影响。因此，在试验完毕后，要对试验进行总结，综合考虑锅炉的经济性和环保性，对氧量进行合理优化，在各种条件下确定最优氧量。也要处理炉体、给料系统漏风的问题，加强对检查孔、水冷套等位置的检查，一旦发现漏风情况，即可采取措施进行封堵。在调节给料系统时，要让缓冲料箱处于合理料位，保证水冷套有料塞，避免漏风。

三、结束语

总之，锅炉技术在工业发展中不可或缺，对火电厂的发展起到积极作用。提升锅炉效率能为火电厂创造更高的经济效益，但是在实际运行中很难让锅炉效率达到最高水平。在对氧量等影响锅炉效率的因素进行分析后，研究在各种工况下的最佳氧量，让工作人员可以在调整锅炉效率时进行参考。

参考文献：

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