火電廠鍋爐運(yùn)行中的節(jié)能措施

王文斌

（陜西府谷能源有限公司，陜西 府谷 719407）

鍋爐是火力發(fā)電廠中的三大主機(jī)之一，鍋爐運(yùn)行效率直接影響到機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，對鍋爐的運(yùn)行采取科學(xué)有效的節(jié)能措施，可以直接提高火電機(jī)組的發(fā)電效率，并且還可以減少安全隱患，因此，對鍋爐運(yùn)行采取何種節(jié)能措施成為眾多火電廠重點(diǎn)研究的對象?；痣姀S鍋爐運(yùn)行的節(jié)能措施主要是通過對鍋爐以及相關(guān)的輔助設(shè)備設(shè)施進(jìn)行改造，并對鍋爐的燃燒調(diào)整采取一系列的優(yōu)化措施，從而提高火電廠鍋爐運(yùn)行的效率和質(zhì)量，減少能源的浪費(fèi)問題，提高火電廠經(jīng)營的整個(gè)經(jīng)濟(jì)效益。

1 火電廠鍋爐運(yùn)行發(fā)電介紹

1.1 火電廠鍋爐介紹

鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)構(gòu)成了火電廠的三大主機(jī)，在這三大主機(jī)的協(xié)調(diào)運(yùn)行下，輔助脫硫脫銷、輸煤、化學(xué)等設(shè)備實(shí)現(xiàn)火力發(fā)電。其中，鍋爐由“鍋”和“爐”兩大部分組成，鍋包括汽包、水冷壁、省煤器、下降管、過熱器和再熱器等；爐包括爐膛、煙道、燃燒器及空氣預(yù)熱器等，其作用是使燃料燃燒放熱，并將水加熱成具作用是使有一定溫度和壓力的蒸汽。而在這個(gè)過程中鍋爐的運(yùn)行狀態(tài)會(huì)直接影響到火力發(fā)電的整體運(yùn)行效率和發(fā)電廠的綜合發(fā)電效率，并且還直接影響著火電廠發(fā)電的安全性。另外，鍋爐運(yùn)行又是其極為重要的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，同時(shí)也是發(fā)電能源的重要入口，煤炭等能源進(jìn)入到鍋爐設(shè)備中充分燃燒，之后形成熱能，為電力轉(zhuǎn)化提供重要的動(dòng)力資源保障，最終影響到發(fā)電廠的能源輸出。所以，從火電廠整體出發(fā)，鍋爐的高效運(yùn)行有著非常重要的作用和價(jià)值。

1.2 火力發(fā)電廠鍋爐運(yùn)行原理

在火電機(jī)組發(fā)電的過程中，主要是依靠鍋爐燃燒燃料來提供原動(dòng)力的。爐燃燒燃料將鍋中的水加熱成為符合參數(shù)要求的過熱蒸汽，形成蒸汽動(dòng)能。其原理主要是按照以下幾個(gè)流程；第一，燃燒煤炭能源；由制粉系統(tǒng)加工后的煤粉經(jīng)一次風(fēng)吹入爐膛內(nèi)部，使其充分燃燒，之后在燃燒反應(yīng)下把化學(xué)能轉(zhuǎn)化成熱能。第二，高溫?zé)煔鉄醾鬟f；鍋爐燃燒把煤炭燃料中的一些雜質(zhì)成分和碳物質(zhì)經(jīng)過氧氣反應(yīng)形成高溫?zé)煔猓@些高溫?zé)煔庵笤俳?jīng)過鍋爐水冷壁、屏式過熱器、高溫過熱器和再熱器，逐漸將熱量通過受熱面的金屬壁面?zhèn)鲗?dǎo)至鍋爐內(nèi)部工質(zhì)中，并在相變的作用下形成水蒸氣組分。第三，熱能轉(zhuǎn)變成汽輪機(jī)的機(jī)械動(dòng)能；具有一定壓力和溫度的蒸汽驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)，把熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能。

1.3 影響鍋爐熱效率的因素

鍋爐的熱效率主要是指鍋爐在單位的時(shí)間內(nèi)，有效的利用熱量在鍋爐輸入熱量中所占的百分比情況，燃料在進(jìn)入到鍋爐之后，會(huì)轉(zhuǎn)化成大量的熱量，其中大部分的熱量會(huì)被鍋爐受熱面吸收，之后形成水蒸氣，這些都是被利用的熱量轉(zhuǎn)化而來的。而另外一部分的熱量就會(huì)損失，損失的這些熱量就是我們所說的熱損失。鍋爐的熱效率主要是指燃料能源在進(jìn)入到鍋爐內(nèi)部后形成的熱量中，有效熱量所占總熱量的百分比。現(xiàn)階段，很多火電廠的大型鍋爐熱效率一般都可以達(dá)到90%以上。

在鍋爐運(yùn)行的過程中，熱效率的提升主要是指增加有效利用的熱量，減少鍋爐運(yùn)行中各個(gè)環(huán)節(jié)流程中的熱損失，最為主要的是減少鍋爐排煙的熱損失和不完全燃燒的熱損失。

第一，鍋爐排煙熱損失：首先，鍋爐本體及其輔助設(shè)備的漏風(fēng)率過高，尤其是回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器中的漏風(fēng)率過高等都會(huì)增加鍋爐排煙熱損失，而這些會(huì)影響到鍋爐運(yùn)行的效率。其次，鍋爐內(nèi)的爐水水質(zhì)的指標(biāo)，如果水冷壁管內(nèi)如果含有大量的水垢，也會(huì)增加熱損失。一般爐管向火側(cè)允許結(jié)垢量達(dá)200mg/m3～300mg/m3之后，需要及時(shí)的進(jìn)行酸洗，否則就會(huì)增加鍋爐排煙的熱損失。再次，爐膛、燃燒器區(qū)域及屏式過熱器部分結(jié)焦嚴(yán)重的鍋爐，會(huì)導(dǎo)致排煙溫度高、過熱器及再熱器減溫水量大、頻繁吹灰等問題，對運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性和安全性都有較大影響。最后，如果鍋爐內(nèi)部的燃燒燃料使用的是含硫量比較高的劣質(zhì)煤炭，硫份燃燒后除了部分硫酸鹽留在灰中外，SO3與煙氣中的水蒸汽形成硫酸蒸氣，SCR裝置中的逃逸氨氣與硫酸蒸氣反應(yīng)生成的硫酸氫氨，易粘附于空預(yù)器換熱原件上，造成積灰堵塞，使得空預(yù)器壓差變大,排煙溫度升高，降低鍋爐效率。另外，高硫煤的燃燒還會(huì)造成水冷壁的高溫腐蝕和空預(yù)器的低溫腐蝕，減少鍋爐壽命。

第二，不完全燃燒出現(xiàn)的熱損失：首先，鍋爐的負(fù)荷、燃燒時(shí)間和燃燒的工況不相符，配風(fēng)不夠合理，鍋爐爐膛火焰中心的位置過高，鍋爐內(nèi)部的煤炭沒有得到充分燃燒等形成的機(jī)械、化學(xué)不燃燒的熱損失。其次，沒有重視原煤特性，也沒有及時(shí)的對煤量進(jìn)行有效的調(diào)整，煤量過多或大幅波動(dòng)，燃料無法真正的燃燼，造成能源浪費(fèi)。

第三，鍋爐的散熱損失影響，這種影響因素主要指的是鍋爐管道和鍋爐本體保溫層保養(yǎng)和檢修工作不到位，鍋爐的散熱比較快，造成一些不必要的熱損失。

2 火電廠鍋爐運(yùn)行中的節(jié)能措施

第一，對燃煤運(yùn)行進(jìn)行優(yōu)化：首先，原煤是火力發(fā)電廠運(yùn)行過程中的最初處理對象，原煤熱值、水份和可磨度系數(shù)直接影響到磨煤機(jī)的出力與運(yùn)行方式；原煤灰份的大小將影響碾磨部件的使用壽命和日常維修；原煤揮發(fā)分則影響到著火穩(wěn)定性和爐內(nèi)的燃燒工況，從而影響到主再熱汽溫、配風(fēng)方式和燃燒對煤粉細(xì)度的要求。鍋爐運(yùn)行優(yōu)化需要對其使用的煤炭資源進(jìn)行科學(xué)的選擇，適當(dāng)?shù)拿悍奂?xì)度和高熱值煤能夠促進(jìn)燃料的充分燃燒，提高能源的使用效率。低灰分煤則可以減少鍋爐受熱面的磨損，降低飛灰可燃物含量，提高鍋爐運(yùn)行安全性，延長使用壽命。其次，若無良好的能源品質(zhì)保障，則要積極的采取原煤摻燒方式，加強(qiáng)原煤品質(zhì)監(jiān)督，科學(xué)合理的進(jìn)行燃料配比，不同的煤種配比下應(yīng)進(jìn)行燃燒試驗(yàn)，尋求最優(yōu)的燃燒調(diào)整方式，提高鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。再次，應(yīng)進(jìn)行煤粉細(xì)度和均勻性定期化驗(yàn)分析，通常通過飛灰可燃物、制粉系統(tǒng)阻力、鍋爐的氧量、制粉單耗等指標(biāo)，可判斷出煤粉細(xì)度及均勻性是否合理，對提高燃燒效率有重要意義。最后，對飛灰的含碳量進(jìn)行調(diào)整和控制；煤炭燃料燃燒后會(huì)出現(xiàn)大量的碳元素，這些碳元素主要是在燃燒的過程中形成的，如果碳元素過多說明煤炭燃料沒有在鍋爐內(nèi)部得到有效的燃燒，降低了鍋爐運(yùn)行的使用效率。所以，工作人員需要對鍋爐的自身情況進(jìn)行調(diào)整，并對鍋爐內(nèi)部的燃燒器進(jìn)行完善和優(yōu)化，在保障鍋爐內(nèi)部煤炭完全燃燒殆盡之后進(jìn)行新煤炭的添加，并對鍋爐的運(yùn)行穩(wěn)定性能進(jìn)行控制和調(diào)整。

第二，對風(fēng)壓、風(fēng)量進(jìn)行合理控制：在提高火電廠鍋爐運(yùn)行效率的過程中，對鍋爐內(nèi)的風(fēng)量進(jìn)行合理的控制也是非常重要的。鍋爐的運(yùn)行，主要是鍋爐內(nèi)部的燃燒過程，是空氣中的氧氣組分和煤炭燃料在鍋爐的爐膛內(nèi)部進(jìn)行融合燃燒的過程，所以，對一二次風(fēng)的調(diào)整將直接對燃燒的熱能效率產(chǎn)生影響。一、按照相關(guān)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)有序進(jìn)行調(diào)整，應(yīng)盡可能降低一次風(fēng)壓，通常高負(fù)荷在9.5kPa ～10kPa，低負(fù)荷在9.5kPa 以下，磨煤機(jī)一次風(fēng)調(diào)門開度保持60-70%為宜，降低一次風(fēng)量占比，注意了解一次調(diào)門的流量特性，調(diào)節(jié)過程中需要注意調(diào)節(jié)速度應(yīng)適當(dāng)，保障爐膛內(nèi)燃燒穩(wěn)定。二、進(jìn)行鍋爐二次風(fēng)標(biāo)定和空氣動(dòng)力場試驗(yàn)，保持各燃燒器風(fēng)門開關(guān)靈活，通過金屬壁溫、左右兩側(cè)各段煙溫、蒸汽溫度等判斷并保持鍋爐配風(fēng)均勻；定期進(jìn)行氧量計(jì)標(biāo)定，為合理配風(fēng)提供依據(jù)；必須對飛灰可燃物進(jìn)行每班取樣分析，飛灰在線測量裝置要進(jìn)行維護(hù)和標(biāo)定；三、在鍋爐省煤器出口水平煙道加裝CO 測量裝置并把測量數(shù)據(jù)引入DCS，采用CO 濃度配合氧量對風(fēng)量進(jìn)行校正。當(dāng)燃料充分燃燒時(shí)，煙氣中CO 含量一般低于100mg/Nm3，當(dāng)產(chǎn)生燃燒不完全現(xiàn)象時(shí)，CO 含量會(huì)急劇升高至數(shù)千甚至上萬mg/Nm3，利用這一特性能有效消除氧量測量誤差對風(fēng)量調(diào)節(jié)的不利影響。運(yùn)行中煙氣CO 濃度目標(biāo)值控制在30mg/Nm3～200mg/Nm3，能保持鍋爐配風(fēng)在最佳狀態(tài)。為避免CO 測量值大幅度變化引起的鍋爐風(fēng)量波動(dòng)，CO 校正回路要合理設(shè)置延遲時(shí)間和校正速率。最后，還需要對二次風(fēng)量的供給進(jìn)行控制，保障鍋爐內(nèi)部的煤粉有足夠的氧氣和燃燒時(shí)間，這樣才可以讓煤炭燃燒更加徹底，減少燃料熱損失。

第三，合理控制排煙的溫度：排煙溫度的高低也會(huì)對鍋爐的運(yùn)行效率產(chǎn)生很大的影響，排煙的溫度越高，鍋爐的使用效率就會(huì)越低，因此，對排煙的溫度的控制應(yīng)從以下幾個(gè)方面入手：一、通過燃料摻配，減少易結(jié)焦煤種的使用比例，防止易結(jié)焦煤種長時(shí)間連續(xù)使用；通過燃燒調(diào)整、燃燒器一次風(fēng)量調(diào)勻和前后左右墻二次風(fēng)調(diào)勻，防止火焰中心偏斜或貼壁沖墻；避免機(jī)組長時(shí)間連續(xù)帶高負(fù)荷運(yùn)行，可通過變負(fù)荷使渣塊冷卻脫落；同時(shí)可對水冷壁區(qū)域進(jìn)行噴涂，或使用防結(jié)焦添加劑。二、采用多種密封技術(shù)活加裝自動(dòng)漏風(fēng)控制系統(tǒng)減少空預(yù)器漏風(fēng)；嚴(yán)格執(zhí)行防止空預(yù)器堵灰、腐蝕措施，機(jī)組運(yùn)行時(shí)注重冷端溫度控制，投入暖風(fēng)器控制空預(yù)器綜合冷端溫度不低于目標(biāo)溫度；安裝并運(yùn)行脫硝裝置，要防止局部或部分時(shí)段噴氨過量引起的氨逃逸量超標(biāo)，嚴(yán)密監(jiān)視空預(yù)器差壓，防止空預(yù)器積灰或卡澀；發(fā)現(xiàn)確由硫酸氫氨引起的空預(yù)器堵灰，則應(yīng)視情況在停機(jī)消缺時(shí)進(jìn)行高壓水沖洗。三、定期觀察受熱面結(jié)焦情況，深入分析，定期對吹灰效果進(jìn)行評估，及時(shí)調(diào)整吹灰壓力和溫度，根據(jù)負(fù)荷和爐內(nèi)燃燒情況合理安排水冷壁、水平煙道、后煙道和空預(yù)器吹灰，合理精準(zhǔn)的吹灰器布置和事件安排，可以有效的降低供電煤耗。四、設(shè)法降低總風(fēng)量中的一次風(fēng)率，適當(dāng)提高二次風(fēng)量占比，降低排煙溫度；根據(jù)負(fù)荷變化、二次風(fēng)門調(diào)節(jié)和燃燒器擺角等情況，控制合理的煙氣溫度，保證入爐煤粉著火溫度穩(wěn)定；科學(xué)調(diào)整主再熱蒸汽減溫水量，減少資源浪費(fèi)。

同時(shí)，通過降低主再熱蒸汽減溫水量，減少高壓設(shè)備電耗，合理回收工質(zhì)，校正熱工測點(diǎn)對機(jī)組的節(jié)能降耗也具有重要意義。

3 結(jié)語

在火電廠中，鍋爐作為機(jī)組運(yùn)行的動(dòng)力供應(yīng)設(shè)備，是主要的耗能設(shè)備，探索有效的節(jié)能措施對于實(shí)現(xiàn)火力發(fā)電廠的能源消耗目標(biāo)有著至關(guān)重要的作用。本文分析了火力發(fā)電廠鍋爐耗能存在的主要問題，探討了火力發(fā)電廠鍋爐節(jié)能對策，還有很多新措施、新技術(shù)等待我們?nèi)パ芯亢透镄隆Ｖ灰嬲侠砝煤凸?jié)約能源，就可以不斷提高企業(yè)生產(chǎn)效率，為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展再添力。