浅谈火力发电厂锅炉运行调整与优化分析

浅谈火力发电厂锅炉运行调整与优化分析

马永刚

神华榆林能源化工有限公司 陕西榆林 719000

摘要：火力发电工程对于我国的能源结构调整有着重要的地位,现代经济发展中,能源结构优化对于我国的经济可持续发展有着重要的意义,现有的火力发电企业在运行过程中也会受到国家相关部门的严格审查。火力发电工程是以燃煤资源消耗为前提,而燃煤资源属于不可再生的资源,因此优化火力发电锅炉机组可以有效增加火力发电工程的发电效率,为我国的能源结构调整提供保障。

关键词：火力发电厂；锅炉运行；调整优化

一、火力发电现状

我国火力发电的燃料主要是以煤炭资源为主,有一重要原因就是我国的煤炭资源丰富,然而,相比较于发达国家来说,我国的火力发电供电能耗还比较大,这就意味着我国的火力发电在效能上还不够达标,高能耗的火力发电不符合我国可持续发展的战略。因此,在火力发电的设备设施和燃料能源使用等方面都存在着不足的地方,供电质量也有待提高,为了满足广大人民生活的需要,火力发电厂需要在这方面加强管理和改进。

二、传统火力发电厂锅炉运行易出现的问题

（一）易结焦

燃烧器是锅炉的主要燃烧设备，锅炉运行安全与否，运行周期长短都与燃烧器密切相关。其主要作用是进行风的充分混合，使煤与空气充分接触，稳定燃烧。煤粉燃烧所需空气量分为一二次风，煤燃烧时可降低点火温度，使煤粉能快速达到点火温度。

判断壁面附近气氛是氧化性或还原性，如炉膛内气氛为还原性，明显降低灰的熔融温度，加剧结焦。如燃烧中氧气不足，未完全燃烧将产生一氧化碳等还原气体，可大大降低灰熔点温度，将加重锅炉结焦。

磨煤机运行方式不合理易造成结焦，吹灰器吹灰不及时易产生结焦。炉膛出口烟温升高，炉膛四周漏风，风煤配合不当等会使炉膛出口烟温升高引发结渣。如锅炉要维持额定蒸发量需加大燃烧，使得炉膛热负荷高于设计最大值，如释放巨大热能未能及时被水冷壁吸收将会引起排烟热损失增大、金属超温损坏设备。

（二）氮氧化物超标

NOx是由于供燃烧用的空气中的氮高温氧化而生成的NOx，与温度的关系很大。当T<1300℃时，NOx的生成量不大，而当T>1300℃时，T每增加100℃，反应速率增加6—7倍。由于常规高温高压生物质锅炉炉膛中心温度一般工况下不会超过1400℃，所以热力型NOx可控制在炉内NOx总量的20%以下。降低热力型NOx的主要措施为，降低主燃烧区的温度，避免局部高温;降低主燃烧区的氧浓度，减少烟气在高温区域的停留时间。

（三）锅炉漏风

对流烟道漏风。对流烟道漏风所处位置主要是炉膛出口处，与炉膛上部漏风相同，都会对锅炉热力工况带来伤害。当对流烟道出现漏风，则锅炉受热面的出口位置的烟会出现温度下降现象，导致排烟热损失。通常，受热面距离漏风处越近，烟的温度下降越快，带来的排烟热损失越大。

回转式空预器漏风。在超临界锅炉运行中，空预器漏风最为常见。因为，烟气与空气存在压差，空气压力高于烟气，导致烟气漏风。空气预热器安装有密封系统，系统由径向密封、轴向密封、环向密封、中心筒密封构成，预热器传热组件多为金属，热态运行之后，转子产生变形，边缘下垂，导致大量空气因压差进入烟气侧，增大了引风机、送风机电耗，影响了锅炉健康长效运行。

三、火力发电厂锅炉运行调整与优化

（一）预防结焦的方法

使燃煤充分燃烧。要想使煤粉充分燃烧,首先要保证炉膛内氧气量充足,使煤粉具备充分燃烧的条件。除此之外,还应该合理调整风量、燃料投放量和投放速度，合理使用二次风,以保证煤粉与空气能够混合均匀,使每一部分的燃料都得到充分燃烧,从而最大限度的避免CO的产生。

防止火焰中心偏斜。火焰中心偏斜是造成炉膛结焦的重要原因。在炉膛内,火焰燃烧中心的温度可达1400摄氏度到1700摄氏度,灰分在该温度范围内大部分处于熔化或者软化的状态,若灰粒撞击炉壁时仍然处于熔化或者软化状态,就容易粘结在炉壁上形成结焦，因此必须在炉膛内组织良好的空气动力场。

降低炉膛出口烟气的温度。在炉膛内氧气充足的情况下,炉膛出口烟气的温度是炉膛是否结焦的决定性因素。要使灰粒不会粘结在炉膛出口附近,就需要将烟气温度保持在灰软化温度以下的50到100摄氏度。保持烟气温度不升高的方法很多,通过合理使用一次风、降低火焰的中心位置、减少炉膛的热强度和在炉膛内保持适当过剩的空气量等方法可以有效地防止炉膛出口烟气温度的升高。

（二）氮氧化物的控制措施

分段燃烧技术。分段燃烧技术基本原理是在燃烧的初始阶段，通过供入的助燃空气量小于理论空气量，使燃烧处于低氧浓度还原燃烧状态，降低火焰温度，以抑制氮氧化物的生成，然后通过二次送风，使还原燃烧区域外缘形成一个完全燃烧区域。

燃烧过程中氮氧化物的抑制技术。随着计算机技术的不断发展，对于锅炉燃烧问题的数值模拟已经可以成为燃烧理论应用研究的重要手段。主要应用计算软件，对锅炉炉内的湍流流动、传热、燃烧和污染物生成进行总体的数值模拟，并将数值计算和实验研究相结合，研究空气分级燃烧和细粉再燃等燃烧方式对锅炉氮氧化排放量的影响。

低氮燃料燃烧技术。低氮燃料燃烧技术包括煤的脱氮技术和燃料转换技术。通过改变或调整炉内燃烧状况抑制的NOx或还原部分生成的NOx，从而降低炉膛出口排放值的技术，均被称为低燃烧技术。这些技术包括低氧燃烧、减少投入运行的燃烧器数目、烟气再循环、燃料分级和空气分级等。空气分级燃烧技术是目前电站锅炉普遍采用的降低氮氧化物排放的技术。

（三）提高锅炉质量,注重锅炉漏风现象

在火力发电厂的实际运行中,出现一些难以避免或者容易忽视的问题是在所难免的。但是,正是因为这种小问题最容易引发火力发电厂的锅炉运行不够环保高效。锅炉漏风是煤炭飞出污染环境的重要原因之一,煤炭是形成空气污染的二氧化碳的主要来源,煤炭在燃烧时整个煤块会分解成微小的粒子,如果锅炉是密封的就可以把这些微小的粒子全部包裹住,但是,一旦出现锅炉漏风就会引发空气污染的现象,煤粉粒子通过锅炉的小缺口溢出暴露在空气当中与氧气结合,再随空气的流动漂浮于空中每一个角落,这种二氧化碳正是最不节能环保的重要来源。锅炉漏风还会导致锅炉温度降低,燃料燃烧需要花费更多的时间,甚至还要花费更多的煤炭燃料来产热发电。在这样的情况下，提高锅炉质量,注重锅炉漏风现象就成为火力发电厂锅炉节能的重要保障。

（四）针对锅炉热损耗进行优化

在火力发电项目中出现的最大能源浪费就是煤炭资源的燃烧不充分和煤炭燃烧的热量利用率不完全,从而造成火力发电中的锅炉热损耗比率持续增加,所以火力发电首先要优化煤炭资源的质量,选择更为高效的煤炭燃烧方式。具体的来说,对燃烧煤炭进行不同质量配比,选择最优的混合煤炭的配比,另外为了燃烧的更加充分,对于煤炭的煤粉直径有一定的要求,并不是越小的越好,要结合相关的热学燃烧试验选择最佳直径范围的煤粉进行燃烧。此外针对锅炉的排烟问题也是增加锅炉热耗损的主要原因,所以也要进行相关的技术优化,首先要完成环保任务,不能增加环境的负担,进行匀速排烟,尽可能减少惯性排烟对锅炉气压的影响。

（五）环保指标优化

随着人们环保意识的增强,国家对各种污染物的排放要求也更加严格。因此该厂也响应国家号召,完成了机组超低排放改造。锅炉在运行的过程中产生大量的烟气,这些烟气的排放要求提高,势必要增加液氨和石灰石的消耗量,增加运行成本,提升机组的厂用电率,对经济工作造成较大的困扰。因此,进行节能优化、做好减排工作,也是进一步实现锅炉经济运行的有利途径。在优化时,一方面可以通过对设备的改造管理以提升设备的运行效率、优化系统运行方式、降低厂用电率、提升机组的经济效率。另一方面可以通过加强锅炉燃烧优化调整,降低氮氧化物的生产,减低运行成本。

四、结论

经过分析可见，优化锅炉运行效能的关键措施在于全面改进现有的电厂锅炉耗能、锅炉系统参数、锅炉热损耗及其它相关指标。通过全面改进电厂锅炉目前各项运行指标的方式，应当能够体现最大化的锅炉运行实效，同时还能达到锅炉运行总体成本减少以及电厂资源有效节约的目标。因此在该领域的实践过程中，对于火电厂锅炉需要做到定期予以设备更新，同时也要尝试优化现有的各项锅炉运行指标。

参考文献：

[1]李辉.火力发电厂锅炉运行控制的节能对策[J].现代工业经济和信息化,2019,9(05):47-48.

[2]王聪.火力发电厂锅炉运行调整与优化分析[J].山东工业技术,2019(16):173.