300MW燃煤機(jī)組鍋爐燃燒優(yōu)化精準(zhǔn)調(diào)整分析

四川廣安發(fā)電有限責(zé)任公司 周 楊

當(dāng)前，我國經(jīng)濟(jì)水平飛速增長，能源在較多行業(yè)建設(shè)領(lǐng)域都具備重要的作用。但是在享受能源帶給人們便利的過程中，人們也消耗了較多珍貴的資源，甚至還對環(huán)境造成了破壞。因此，需要加快調(diào)整經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、堅(jiān)持節(jié)約發(fā)展。鍋爐燃燒是復(fù)雜的化學(xué)物理過程，涉及力學(xué)和傳熱學(xué)等多個領(lǐng)域，采取多項(xiàng)措施來優(yōu)化調(diào)整燃燒的進(jìn)程，能保證燃煤機(jī)組鍋爐燃燒的精準(zhǔn)性。特別是對300MW燃煤機(jī)組鍋爐，需要及時實(shí)施一系列的綜合升級，根據(jù)其性能作為考察指標(biāo)，不斷測試不同的條件，進(jìn)一步優(yōu)化測試后，才能通過測試判斷其是否達(dá)到了優(yōu)化運(yùn)行的效果。試驗(yàn)測試過程中，考察的參數(shù)指標(biāo)較多，比如送風(fēng)量、一次風(fēng)量、二次風(fēng)量等。通過精準(zhǔn)的調(diào)整和優(yōu)化測試，可以更高效地提升300MW燃煤機(jī)組鍋爐燃燒的效率。

1 淺析300MW燃煤機(jī)組鍋爐燃燒優(yōu)化

1.1 300MW燃煤機(jī)組鍋爐簡介

隨著人們生活水平的不斷提高，社會也在不斷發(fā)展和進(jìn)步，現(xiàn)如今人們對電力的需求量也越來越高。綜合當(dāng)前現(xiàn)狀，我國目前主要采取的發(fā)電形式還是以火力發(fā)電為主。我國的發(fā)電廠在通過火力發(fā)電的方式來產(chǎn)生電能的過程中，通常是利用燃煤機(jī)組鍋爐。燃煤機(jī)組鍋爐的樣式也有多種，其主要的發(fā)電功率在300～600MW[1]。一些火力發(fā)電廠采用的燃煤鍋爐都是以300MW的燃煤機(jī)組為主能源的發(fā)電結(jié)構(gòu)。燃煤機(jī)組鍋爐對整個發(fā)電的工程而言較為重要，如果燃煤機(jī)組的鍋爐設(shè)備因故障而停止，沒有及時進(jìn)行維修和調(diào)整，那么可能會導(dǎo)致電力損失達(dá)到65%以上。除此之外，一些發(fā)電廠都采用兩個或以上的燃煤機(jī)組共同運(yùn)行，燃煤機(jī)組的型號也有所考究，通常采用百葉窗式的水平直流擺動形式的燃煤機(jī)械。

1.2 300MW燃煤機(jī)組鍋爐燃燒發(fā)展的背景

一直以來，能源都是人們生活與生產(chǎn)必不可少的先決條件?，F(xiàn)如今，能源結(jié)構(gòu)早已發(fā)生了巨大的改變，目前能源的主要來源有太陽能、風(fēng)能等，還有地球內(nèi)部的第二核能、外部形體對地球吸引力產(chǎn)生的能量?，F(xiàn)如今，一些國家所采用的產(chǎn)能方式是利用煤炭、石油、天然氣等資源作為燃料，以各種供能形式為人們提供很多能量。我國燃煤炭產(chǎn)量、資源儲備量較為充足[2]。雖然煤炭在燃燒過程中會產(chǎn)生氧化碳、氮氧化物等有害物質(zhì)并且污染環(huán)境，影響生態(tài)平衡。但從整體的發(fā)展背景來看，300MW燃煤機(jī)組鍋爐燃燒措施具有技術(shù)可行、操作方便的特點(diǎn)，適用于社會大眾。同時，其也具備經(jīng)濟(jì)優(yōu)惠的優(yōu)勢。300MW燃煤機(jī)組鍋爐燃燒技術(shù)能夠有效提高燃燒的效率，為發(fā)電廠提供更多的電力能源，還能有效降低污染物的排放概率，目前新技術(shù)已經(jīng)從整體上提高了燃煤機(jī)組的燃燒效率。

1.3 300MW燃煤機(jī)組鍋爐燃燒存在的問題

隨著電力行業(yè)不斷深入改革，在使用300MW燃煤機(jī)組鍋爐進(jìn)行燃燒時，難免會因?yàn)楦鞣揭蛩氐母蓴_而存在一些問題，影響燃煤機(jī)組正常運(yùn)轉(zhuǎn)效率，甚至?xí)绊懓l(fā)電廠的用電機(jī)組的穩(wěn)定性。300MW燃煤機(jī)組鍋爐燃燒存在的問題有以下幾點(diǎn)：一是質(zhì)量問題，300MW燃煤機(jī)組鍋爐燃燒過程中沒有嚴(yán)格的相關(guān)根據(jù)，也沒有具體的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。燃煤機(jī)組鍋爐在材質(zhì)和制作工藝方面，都存在一定的界限，導(dǎo)致300MW燃煤機(jī)組鍋爐施工工藝不佳，進(jìn)而使得燃煤鍋爐整體的燃燒質(zhì)量不佳。在后續(xù)的燃燒過程中，因?yàn)橘|(zhì)量不佳而無法承受相應(yīng)的壓力，無法供應(yīng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的需求。

二是輔機(jī)的配置問題，因?yàn)槿济簷C(jī)組的鍋爐的輔機(jī)在配置的過程中都會出現(xiàn)一些小差錯，造成鍋爐被動處于低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)，進(jìn)而導(dǎo)致燃煤資源浪費(fèi)嚴(yán)重情況，并且還會導(dǎo)致燃煤的鍋爐運(yùn)轉(zhuǎn)效率變差，產(chǎn)生一定的噪聲影響，違反了鍋爐燃燒應(yīng)秉承的節(jié)能理念[3]。

三是熱效率問題，目前燃煤鍋爐的工藝都在精益求精地改變創(chuàng)新。但是不可否認(rèn)的一點(diǎn)是，當(dāng)前燃煤鍋爐熱效率仍然處于比較低的水準(zhǔn)。尤其是針對較為龐大的電力發(fā)電工程而言，如果發(fā)電廠沒有及時更新和優(yōu)化燃煤鍋爐的設(shè)備和燃煤的方式，就會導(dǎo)致最終的熱效率不足。與此同時，燃煤鍋爐中的水礦物質(zhì)含量較高，在沸騰后可能會產(chǎn)生礦物質(zhì)積淀，長此以往影響鍋爐的導(dǎo)熱功效。除此之外，由于燃煤機(jī)組的鍋爐構(gòu)造本身的特性，在消耗燃燒水分時需要消耗資源，因此難以實(shí)現(xiàn)更高的熱效率。

1.4 300MW燃煤機(jī)組鍋爐燃燒的優(yōu)化目標(biāo)

燃煤機(jī)組鍋爐的運(yùn)行方式和運(yùn)行機(jī)制在不斷地改變，隨著電力行業(yè)的不斷深入發(fā)展，發(fā)電企業(yè)對于鍋爐燃燒的性能要求越來越高。不僅要提升燃燒的效率，還要盡可能地起到節(jié)能降耗的功能，確保燃煤機(jī)組在工作的時候處于安全合理的條件之下，保證鍋爐運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性[4]。要根據(jù)實(shí)際的燃料量、風(fēng)量等相關(guān)的指標(biāo)，調(diào)整鍋爐燃燒的系統(tǒng)優(yōu)化控制模式，根據(jù)鍋爐的負(fù)荷和燃煤的種類，對鍋爐的燃煤燃燒運(yùn)行方式進(jìn)行及時的更新與控制，以提高性能為主導(dǎo)，盡可能地對燃煤鍋爐的操作參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。定時優(yōu)化燃煤鍋爐的燃燒效率，降低發(fā)電過程中的煤耗，節(jié)省更多的煤炭資源。在可控的范圍內(nèi)要優(yōu)化操作參數(shù)，形成準(zhǔn)確的優(yōu)化目標(biāo)范圍。使運(yùn)行參數(shù)保持在規(guī)定的范圍之內(nèi)，能夠持續(xù)符合能源戰(zhàn)略的重要指標(biāo)，還能夠結(jié)合相應(yīng)的運(yùn)行結(jié)構(gòu)模式，對燃料燃燒的過程進(jìn)行綜合分析，最終將最優(yōu)結(jié)果作為相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)，以多元目標(biāo)來綜合考察整體燃燒的過程，得出更優(yōu)異的成效。

2 300MW燃煤機(jī)組鍋爐燃燒優(yōu)化調(diào)整的切入點(diǎn)

2.1 有效地優(yōu)化調(diào)整設(shè)備、煤質(zhì)

首先，想要改變大容量機(jī)組鍋爐的燃燒效率并且提升燃燒成效，可以先從設(shè)備和所使用的煤炭質(zhì)量兩方面進(jìn)行優(yōu)化與調(diào)整。300MW燃煤機(jī)組鍋爐燃燒通常使用的是自然循環(huán)鍋爐，在此過程中，需要研磨煤炭，所以要采用中速的研磨機(jī)器。這種機(jī)器更適合于大多數(shù)的燃燒情況，當(dāng)然針對不同煤質(zhì)的煤礦燃燒工作所要用到的指標(biāo)也有所差別，因此應(yīng)當(dāng)檢驗(yàn)被研磨機(jī)研磨的煤炭，檢驗(yàn)其是否真的得到在特定的范圍之內(nèi)的煤炭成分，檢驗(yàn)其是否符合相應(yīng)的研磨標(biāo)準(zhǔn)。

如果工程量較大，可以增加磨煤機(jī)的數(shù)量，同時要配備有雙通道的旋流式燃燒機(jī)。這種燃燒機(jī)的效果更好，能夠優(yōu)化整體的燃燒性能。在磨煤機(jī)和燃燒機(jī)正常使用的情況下完成燃燒工作，機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)時間要合理，不能超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，要準(zhǔn)備好備用的機(jī)械設(shè)備。在進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整的過程中，要提高磨煤機(jī)和旋流式燃燒器的運(yùn)行性能，采用全新且性能優(yōu)異的設(shè)備，注重相互之間使用的匹配性，注重磨煤機(jī)、燃燒器與鍋爐燃燒性能的適配度，結(jié)合燃燒工作的實(shí)際情況，不斷調(diào)整相應(yīng)的指標(biāo)。要根據(jù)旋流式燃燒器的傳輸數(shù)據(jù)來找到最適合的煤礦物質(zhì)，增強(qiáng)煤質(zhì)的適應(yīng)性，確保效優(yōu)化調(diào)整煤質(zhì)和設(shè)備，使煤炭在燃燒過程中，保持均勻性和穩(wěn)定性。

2.2 調(diào)整優(yōu)化磨煤機(jī)的分離器擋板開度和一次風(fēng)壓

燃燒過程中，設(shè)備輸粉管道的煤粉流量、濃度、細(xì)度等因素都會影響煤質(zhì)燃燒的程度與效果。磨煤機(jī)的分離器擋板開度會對輸粉管的煤粉流量偏差和煤粉的細(xì)度值帶來明顯的影響，煤粉的細(xì)度會隨著磨煤機(jī)分離器擋板開度增大而改變，粗煤粉流量也會隨之增加。通常來說，當(dāng)磨煤機(jī)分離器的擋板開度為55°，煤粉流量偏差最小，這種情況下對應(yīng)的燃燒器出口燃燒狀態(tài)比較惡劣。經(jīng)過多組數(shù)據(jù)的優(yōu)化測試，在進(jìn)行300MW燃煤機(jī)組鍋爐燃燒工作時，要盡可能把煤礦粉的流量偏差控制在10%以內(nèi)，如果是中速的直吹式制粉系統(tǒng)，在進(jìn)行300MW燃煤機(jī)組鍋爐燃燒過程時，需要將其煤粉流量偏差控制在20%以下[5]。

根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)來看，流量偏差增大是不利于300MW燃煤機(jī)組鍋爐的燃燒工作的，尤其是出口較小的分離器，如果出口熱量偏低，極有可能直接導(dǎo)致火焰的溫度隨之降低。一旦火焰出現(xiàn)不均勻的情況，燃燒效率也會隨之降低。除此之外，對磨煤機(jī)的輸粉管的風(fēng)壓進(jìn)行調(diào)整，也可以幫助煤粉更合理的分配與調(diào)整。改變磨煤機(jī)的一次風(fēng)壓和總管風(fēng)壓時，相應(yīng)的可燃物參數(shù)也會隨之改變，進(jìn)而影響到300MW燃煤機(jī)組鍋爐燃燒的工作效率。一次風(fēng)壓增大之后的一次風(fēng)量也會隨之增加，在其通過旋流燃燒器中心回流之后，著火區(qū)的煤粉濃度會降低，出現(xiàn)這種情況后，火焰會出現(xiàn)溫度下降的情況，因此通過調(diào)整一次風(fēng)壓也能夠改變煤粉的燃燒情況。當(dāng)然，這不完全是調(diào)整風(fēng)壓的效果，也并非一次風(fēng)壓單獨(dú)作用的結(jié)果。分析其深層原因，也和300MW燃煤機(jī)組鍋爐燃燒出口的煤粉流量偏差、細(xì)度、濃度、火焰溫度等因素都有著重要關(guān)系。

2.3 調(diào)整優(yōu)化二次風(fēng)壓和氧量

在300MW燃煤機(jī)組鍋爐燃燒的時候，需要巧妙地使用磨煤機(jī)和燃燒器。在各方匹配性達(dá)到優(yōu)化的狀態(tài)之后，要更高效調(diào)整相應(yīng)的出風(fēng)口的風(fēng)壓，調(diào)整一次風(fēng)的煤粉氣流負(fù)荷條件，遵循相應(yīng)的燃放標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到煤質(zhì)燃燒的要求。在此情況下，進(jìn)一步精準(zhǔn)優(yōu)化300MW燃煤機(jī)組鍋爐燃燒的效率，控制好二次風(fēng)的配風(fēng)方式和氧量控制方式，是非常關(guān)鍵的因素。燃燒器出口的氧量是影響300MW燃煤機(jī)組鍋爐燃燒效率和NOx排放的主要因素。

經(jīng)過調(diào)試測試可知，當(dāng)進(jìn)行300MW燃煤機(jī)組鍋爐燃燒時，燃燒器的煤粉流量會逐漸提高，除此之外，其中的煤粉濃度也會增高。此時，改變底部的二次風(fēng)量，會降低不完全燃燒的熱量損失。因?yàn)樵黾佣物L(fēng)量能夠提高燃燒過程的二次風(fēng)速，在鍋爐當(dāng)中，火焰整體會逐漸聚攏，一些大顆粒的煤粉或掉落的大顆粒灰渣，會聚集到火焰底部，因此會繼續(xù)燃燒。所以在整個過程當(dāng)中，就能形成一定的燃燒循環(huán)，延長了煤粉在鍋爐當(dāng)中的反應(yīng)時間。在調(diào)整優(yōu)化二次風(fēng)壓和氧量時，可以升高或降低燃燒器上部的旋流強(qiáng)度，如此可以改變二次風(fēng)氣流的速度，也要及時調(diào)整燃燒器區(qū)域火焰中飛灰可燃物的狀態(tài)。

3 300MW燃煤機(jī)組鍋爐燃燒優(yōu)化調(diào)整的建議

3.1 科學(xué)合理地確定鍋爐運(yùn)行的優(yōu)化參數(shù)

對鍋爐的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整時要明確所需調(diào)整的參數(shù)，不同的鍋爐燃燒情況不同，應(yīng)該具體分析。不僅要把設(shè)計(jì)參數(shù)作為優(yōu)化值，相應(yīng)的一些試驗(yàn)參數(shù)、測試參數(shù)等都可以作為優(yōu)化參考值，在設(shè)定參數(shù)要充分考慮整體的300MW燃煤機(jī)組鍋爐燃燒系統(tǒng)的組合。在運(yùn)行的過程中，設(shè)定的參數(shù)或多或少會存在一定偏差，未能達(dá)到要求，所以要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。從實(shí)際出發(fā)，測試在不同負(fù)荷下的參數(shù)控制基礎(chǔ)，制定合理準(zhǔn)確的優(yōu)化試驗(yàn)，收集鍋爐的基本情況等信息，對整體300MW燃煤機(jī)組鍋爐燃燒情況進(jìn)行性能計(jì)算，并進(jìn)一步分析其能源消耗的情況，找到燃燒效果不好的主要原因，進(jìn)而有針對性地確定鍋爐燃燒的優(yōu)化目標(biāo)。根據(jù)300MW燃煤機(jī)組鍋爐燃燒的優(yōu)化參數(shù)進(jìn)行調(diào)整試驗(yàn)之后得出結(jié)果，在此基礎(chǔ)上繼續(xù)更新目標(biāo)，多次進(jìn)行調(diào)整試驗(yàn)，找到最科學(xué)合理的優(yōu)化參數(shù)和鍋爐運(yùn)行操作方式。

3.2 建立煤質(zhì)管理體系和鍋爐燃燒監(jiān)視系統(tǒng)

現(xiàn)階段，電廠都在努力提高鍋爐燃燒過程的安全防護(hù)與質(zhì)量提升水準(zhǔn)，通過不斷調(diào)整來應(yīng)對激烈的市場競爭。為了盡可能地在保證質(zhì)量的前提下實(shí)現(xiàn)更高水準(zhǔn)的節(jié)能降耗工作，應(yīng)當(dāng)確保300MW燃煤機(jī)組鍋爐燃燒過程能在安全合理的條件下進(jìn)行。對此應(yīng)該建立起良好的管理機(jī)制，健全300MW燃煤機(jī)組鍋爐燃燒管理體系。首要管理的內(nèi)容就是對煤質(zhì)的管理，尤其是如今社會經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的當(dāng)下，嚴(yán)格把控生產(chǎn)質(zhì)量首先要做的是對原材料質(zhì)量的把控，因此，煤質(zhì)管理顯得越來越重要。

不同的煤礦其質(zhì)量和性能有著諸多不同之處，為了增強(qiáng)燃燒的完全性與穩(wěn)定性，要選擇最適合的煤礦資源，綜合考慮經(jīng)濟(jì)成本，提高經(jīng)濟(jì)性。然后要進(jìn)一步提升監(jiān)視系統(tǒng)的質(zhì)量，影響300MW燃煤機(jī)組鍋爐燃燒的因素有很多，比如一、二次的風(fēng)速，燃燒器區(qū)域熱負(fù)荷等。整個燃燒和傳熱過程煩瑣復(fù)雜，為了能夠更高效地定量掌握整個燃燒過程的重要信息，要控制燃燒的穩(wěn)定，不斷調(diào)試出最合適的參數(shù)。因此，建立有效且科學(xué)的監(jiān)視系統(tǒng)能幫助控制300MW燃煤機(jī)組鍋爐燃燒的過程，避免盲目操作，有利于優(yōu)化鍋爐燃燒的進(jìn)程，提升經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

3.3 對燃煤鍋爐進(jìn)行節(jié)能環(huán)保的改造

為響應(yīng)國家相關(guān)政策號召，工業(yè)化生產(chǎn)要遵循可持續(xù)發(fā)展的原則，為了真正體現(xiàn)出節(jié)能環(huán)保的概念，需要對燃煤鍋爐進(jìn)行合理的優(yōu)化與改造。改造的方向就是利用合理有效的措施降低燃煤的浪費(fèi)程度，提升燃煤的使用效率，提高鍋爐的燃燒效率。首先可以優(yōu)化爐拱設(shè)計(jì)，爐拱是將煤引燃的設(shè)備，確保空氣流通，使煤料能夠快速地燃燒，減少排放到空氣的粉塵，提高燃煤的經(jīng)濟(jì)效益，能夠保證煤資源可以更加充分地燃燒，減少鍋爐燃燒過程中的煙塵，減少環(huán)境污染。

其次要合理進(jìn)行通風(fēng)設(shè)計(jì)，因?yàn)樵阱仩t燃燒的過程中，只有保證合理的通風(fēng)，才能使煤炭更加充分地燃燒，如果風(fēng)量過大，可能造成鍋爐內(nèi)的熱效率降低，消耗的能量增加。然而如果風(fēng)量較小，就會因?yàn)轱L(fēng)量不足導(dǎo)致煤炭燃燒不充分，也會浪費(fèi)資源，所以要及時優(yōu)化風(fēng)倉構(gòu)造，合理調(diào)節(jié)引風(fēng)機(jī)設(shè)置。除此之外，必須安裝合適的除塵設(shè)備。一般要配備旋風(fēng)除塵器、沖擊式除塵器等，保證鍋爐設(shè)備能更加節(jié)能環(huán)保。

最后務(wù)必注意結(jié)焦問題，鍋爐長期運(yùn)轉(zhuǎn)之后，內(nèi)部容易出現(xiàn)結(jié)焦，這會對鍋爐造成一定的腐蝕，所以需要定期用清灰劑進(jìn)行鍋爐內(nèi)壁的清潔。

4 結(jié)語

綜上所述，隨著人們對電力需求不斷增高，現(xiàn)在主要采取的火力發(fā)電形式中。300MW燃煤機(jī)組鍋爐燃燒技術(shù)能為發(fā)電廠提供更多的電力能源，當(dāng)然其也存在著一定的問題。要想解決問題，就必須對燃料燃燒的過程進(jìn)行綜合的分析，將最優(yōu)化的結(jié)果作為相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。優(yōu)化調(diào)整的切入點(diǎn)有優(yōu)化調(diào)整設(shè)備和煤質(zhì)，調(diào)整磨煤機(jī)的分離器擋板開度和一次風(fēng)壓、二次風(fēng)壓和氧量。針對優(yōu)化調(diào)整的建議：科學(xué)合理地確定鍋爐運(yùn)行的優(yōu)化參數(shù)，建立煤質(zhì)管理體系和鍋爐燃燒監(jiān)視系統(tǒng)，對燃煤鍋爐進(jìn)行節(jié)能環(huán)保的改造。