火力發(fā)電廠鍋爐運行控制的節(jié)能策略研究

（陜西煤業(yè)化工集團神木電化發(fā)展有限公司 陜西 719300）

引言

發(fā)電主機是火力發(fā)電機組核心設(shè)備，它的工作效率和質(zhì)量品質(zhì)與發(fā)電有著直接關(guān)系，而鍋爐管理也是影響主機運行狀態(tài)主要因素之一。對鍋爐實施能源消耗節(jié)能管理既能夠提升鍋爐運行效率，提升發(fā)電主機運行效率，又可以降低發(fā)電企業(yè)生產(chǎn)成本，實現(xiàn)能源消耗全面把控，貫測落實可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略?；鹆Πl(fā)電工作原理十分簡單，它通過對煤炭資源燃燒增加鍋爐內(nèi)部水流溫度，通過水蒸發(fā)熱氣推動汽輪機運轉(zhuǎn)，帶動發(fā)電機進行發(fā)電，運行狀態(tài)較為平穩(wěn)，危險系數(shù)較低，適合城鎮(zhèn)地區(qū)發(fā)電。但是我們知道能量自身是恒定的，產(chǎn)生多少電能就會消耗多少煤炭，而大量的煤炭消耗會造成資源浪費與二氧化碳排放增加。

1.火力發(fā)電鍋爐運行基礎(chǔ)原理

火力發(fā)電鍋爐使用的燃料一般多為煤炭，利用燃料燃燒過程中產(chǎn)生的熱量加熱鍋爐內(nèi)的水，通過能量轉(zhuǎn)換將熱能以蒸汽形式帶動汽輪機工作，進而完成發(fā)電基礎(chǔ)工作[1]。一般火力發(fā)電鍋爐底部騰出兩層結(jié)構(gòu)，第一層放置煤炭燃料，第二層提供空氣流通服務(wù)，在燃燒過程中煤炭頂部與底部由于受到空氣流通的影響同時燃燒，10分鐘左右就可以將溫度提高上百度。鍋爐內(nèi)部水會吸收加熱熱量，在爐內(nèi)形成高溫高壓，最后通過連接爐外汽輪機工作組釋放壓力，帶動發(fā)電機工作產(chǎn)生電量。其工作內(nèi)容包含了以下三點環(huán)節(jié)：

其一，煤炭燃燒環(huán)節(jié)。煤炭燃燒環(huán)節(jié)是火力發(fā)電最開始的環(huán)節(jié)，只需要將適量燃料填入爐內(nèi)，保障通風(fēng)與燃燒正常就可以完成能量轉(zhuǎn)換工作。在這個環(huán)節(jié)中，需要注意的是燃料能否充分燃燒，避免氧氣提供量不足問題[2]。

其二，通風(fēng)管理環(huán)節(jié)。通風(fēng)問題一直以來都是火力發(fā)電過程需要重點關(guān)注的內(nèi)容，燃料燃燒過程中會產(chǎn)生高溫氣體，這些氣體含有大量熱量，若在通風(fēng)過程中將這些熱量釋放到大自然中，會造成資源浪費問題，同時煤炭燃燒會產(chǎn)生煤渣粉塵，這些粉塵與高溫氣體混合在一起，需要經(jīng)過熱氣過濾裝置進行凈化，方可進行排放[3]。

其三，能量傳遞過程。煤炭發(fā)電工作過程是將煤炭中的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，水吸收熱能變成高溫高壓水蒸氣，水蒸氣帶動汽輪機轉(zhuǎn)動變?yōu)闄C械能，最終機械能經(jīng)過轉(zhuǎn)換變成電能。這個過程中，每一個環(huán)節(jié)能量轉(zhuǎn)化都會有所消耗，能量消耗的越小，最終發(fā)電量就會越多。為此，火力發(fā)電站管理人員在檢查鍋爐時，應(yīng)及時進行維護[4]。

2.火力發(fā)電廠節(jié)能意義

雖然我國經(jīng)過十一個五年計劃的建設(shè)，國內(nèi)水利電站數(shù)量已經(jīng)是名列世界前沿行列，但是由于水力發(fā)電穩(wěn)定性較差，受天氣環(huán)境的影響，很難承擔(dān)我國主力發(fā)電的重任，為此我國在1990年開始建設(shè)火力發(fā)電電站，并在幾年內(nèi)代替了水利電站成為了我國發(fā)電主力。但是火力發(fā)電也并不是十全十美，火力發(fā)電需要消耗大量煤炭資源，并且會產(chǎn)生大量溫室氣體（二氧化碳CO2），若沒有采取有效措施，會使二氧化碳擴散到空氣之中，改變當(dāng)?shù)貧夂蚪Y(jié)構(gòu)，對大氣造成嚴重污染，最終破壞整體生態(tài)平衡問題，影響當(dāng)?shù)厝嗣裆眢w健康程度。2009年我國代表參加了哥本哈根世界氣象大會，就《京都協(xié)定書》一事進行商討，我國作為世界上人口最多的國家，也是世界上綜合實力第二強大的國家，在本次大會上起到了積極主導(dǎo)的作用，為幫助全人類抑制全球變暖問題作出了表率[5]。

3.現(xiàn)階段火力發(fā)電鍋爐管理控制存在的問題

(1)燃料問題

我國部分火力發(fā)電使用鍋爐設(shè)施過于老舊，使用的燃燒方法也是傳統(tǒng)的單點內(nèi)燃方法，對于燃料的選用也沒有嚴格標(biāo)準，導(dǎo)致燃燒能量轉(zhuǎn)化率始終處于較低狀態(tài)。煤炭是我國火力發(fā)電主要原材料，對煤炭選擇與采購有著十分嚴苛要求，國家也在2001年、2012年相繼出臺了多套火力發(fā)電燃煤標(biāo)準，但是部分火力電廠管理人員沒有按照國家規(guī)定采用質(zhì)量較高的煤炭，而是選擇價格較低、燃燒量較差的低品質(zhì)煤炭，在燃燒過程中經(jīng)常會出現(xiàn)燃燒不充分問題，少量的煤炭根本無法達到理想溫服標(biāo)準，只能填入更多低質(zhì)煤炭，造成了煤炭資源的大量浪費。除了煤炭選擇，煤炭燃燒內(nèi)爐選擇也十分重要，傳統(tǒng)單點內(nèi)燃方法引火效果較差，溫度速度較慢，內(nèi)部煤炭在完成燃燒50%以上后，才能使外部煤炭充分燃燒，每次消耗的煤炭能量經(jīng)常長時間累積也會成為一個驚人的數(shù)字。

為此，火力發(fā)電工作者必須勤于更換煤爐內(nèi)部燃燒設(shè)備，加強日常設(shè)備維護工作，提升煤爐燃燒效率。而經(jīng)過筆者的走訪調(diào)查發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段我國部分國有火力發(fā)電站一般沒有定時檢查制度，各項檢查標(biāo)準也有著很大區(qū)別，其中采用的很多數(shù)據(jù)沒有經(jīng)過科學(xué)計算與測試，大部分是由專業(yè)人員依照出廠手冊設(shè)定基礎(chǔ)數(shù)值，而這些數(shù)值是否能夠作為火力發(fā)電煤爐檢查與維修標(biāo)準尚且是個未知數(shù)。此類問題都會造成大量的煤炭資源浪費，降低發(fā)電企業(yè)實際效益。

(2)煤炭燃燒過程中發(fā)生中斷

火力發(fā)電廠在發(fā)電燃燒過程中會涉及諸多環(huán)節(jié)，而其中一個環(huán)節(jié)會對鍋爐運行狀態(tài)起到?jīng)Q定性影響，直接決定了煤爐燃燒根本效率，那就是煤爐風(fēng)控調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)。眾所周知，煤炭燃燒需要在有氧的環(huán)境下進行，含量越高的環(huán)境燃燒程度也會越充分，但是在實際火力發(fā)電煤炭燃燒工作是不可能直接注入純氧的，而風(fēng)控能力較好設(shè)備一般屬于高質(zhì)量鍋爐，只有保障鍋爐質(zhì)量才能發(fā)揮燃燒基本效能，達到理想煤炭發(fā)電效率。

4.火力發(fā)電鍋爐運行控制有效措施

(1)增加煤炭品質(zhì)，減少煤炭消耗量

若火力發(fā)電站想要做到節(jié)能減排，減少煤炭消耗總量，行業(yè)相關(guān)人員必須加大對煤炭燃燒技術(shù)的研究，研發(fā)全新助燃劑或是燃燒方法，完善煤爐內(nèi)部設(shè)備結(jié)構(gòu)，提升煤爐在燃燒過程之中的熱量散發(fā)效果，使燃料能夠進一步提升燃盡效率。同時火力發(fā)電單位必須重新制定煤炭的采購標(biāo)準，避免在采購過程中出現(xiàn)貪腐敗問題的發(fā)生。筆者建議，在火力發(fā)電站進行采購時，可以邀請相關(guān)專家和地區(qū)領(lǐng)導(dǎo)一起進行采購工作，三方一起制定采購標(biāo)準，在考察期間對每個煤場生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)美煤進行綜合評價，選取其中3～4個優(yōu)質(zhì)煤廠家樣品進行檢驗，并依照檢驗報告有針對性選擇煤炭生產(chǎn)廠家，并簽訂具有法律效益的訂購文書，為了防止煤炭廠家在降低煤炭品質(zhì)，火力發(fā)電單位還需要不定期隨機抽取煤炭樣品進行檢驗，進而在最大程度上保障煤炭質(zhì)量能夠高于一般煤炭質(zhì)量，這樣在煤炭燃燒過程中就可以配合煤爐燃燒技術(shù)提升發(fā)電效率。

此外，火力發(fā)電單位還需要培養(yǎng)相關(guān)專業(yè)人才，提升基層員工工作素養(yǎng)，讓工作人員能夠重視鍋爐管控工作，在發(fā)生緊急事故時能夠正確控制事故現(xiàn)場，避免給火力發(fā)電企業(yè)帶來更大經(jīng)濟損失。

(2)改進優(yōu)化鍋爐設(shè)備

經(jīng)過多年的發(fā)展，火力發(fā)電技術(shù)已經(jīng)十分成熟，很多基礎(chǔ)設(shè)備制造結(jié)構(gòu)已經(jīng)完善，但是火力發(fā)電屬于一個復(fù)雜組合型工程，涉及行業(yè)技術(shù)與專業(yè)設(shè)備極多，相關(guān)技術(shù)指標(biāo)也較為復(fù)雜。為了能夠提升發(fā)電設(shè)備以及鍋爐設(shè)備質(zhì)量，發(fā)電站在采購全新設(shè)備時，可以鼓勵多家生產(chǎn)廠家聯(lián)合制作組合件，將數(shù)個高端生產(chǎn)技術(shù)融合在一起，完成生產(chǎn)技術(shù)創(chuàng)新與設(shè)備改革，而火力發(fā)電廠家只需要把控最終審核結(jié)果，測試組合件固定性能，就可以用最低成本的方法提升節(jié)能減排效益。

5.結(jié)束語

綜合上文所述內(nèi)容，可以得出火力發(fā)電過程中鍋爐管理工作的重要性。我國是人口大國，也是能源需求大國，火力發(fā)電在近幾年中扮演的角色愈加關(guān)鍵，為我國人民生活水平提升貢獻了寶貴的力量。為了我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略需求，保障我國節(jié)能減排工作能夠履行國際承諾，火力發(fā)電管理人員必須有意識提升采購質(zhì)量，提升煤炭質(zhì)量增加燃燒效率，并且搭配全新的鍋爐設(shè)備，最終在提升發(fā)電量的同時達到理想節(jié)能減排目的。