火电厂锅炉节能运行技术分析

北京国电电力有限公司上湾热电厂 王文光

在火电厂锅炉运转过程中，煤炭在燃烧时所产生的一小部分的热能，会被锅炉所吸收，但仍有一小部分的热能没有被吸收，导致热量的损耗，热量损失的种类主要包括锅炉排烟系统带走的热量、煤炭燃烧不充分所导致的热量损失、锅炉散热损失，这些都是在火电厂锅炉运转时需要解决的节能问题。本文以某火电厂为例，对火电厂锅炉节能运行技术进行分析。

1 提升某火电厂锅炉节能效率的对策

1.1 加强对入炉氧量的控制

没有足够的氧气，火电厂燃煤难以充分燃烧。给氧量要找到一个平衡点，才能让煤充分燃烧。加大对氧气的控制，可进一步提高燃煤的利用效率。火电厂通常使用鼓风机对锅炉内进行吹风，如果入炉空气量太多，且含氧量较高，将会引起锅炉内温度降低，伴随着排烟系统的排烟量增大，会导致热量损耗。如果火电厂锅炉入炉的空气总量较小，氧气含量较低，将导致煤炭不能与氧气直接接触，出现燃烧不充分的现象。所以，操作人员应利用先进的仪器，测量出最佳的吸气量。

1.2 控制煤粉的粗细

在火电厂锅炉运行时，不能直接将燃煤放入锅炉中，必须先将燃煤加工为煤粉，煤粉的大小和细度将直接影响到燃烧的充分性，越细的煤粉与氧气直接接触的面积越大，有利于促进煤粉的完全燃烧，此时锅炉产生的热量效率更高。因此，操作人员必须根据火力发电厂的实际情况来计算出最优的煤粉细度，利用磨煤机来确定较为合适的煤粉细度[1]。

1.3 优化调节燃烧器以及配风系统

为保证煤粉能够充分燃烧，有必要对锅炉内的燃烧区进行适时的优化调节。尽量避免与外焰直接接触，根据锅炉内煤粉的燃烧状态和温度变化，增加锅炉下排的二次进风系统，减少锅炉上排风系统的进风。如此，可避免锅炉内的结焦问题，降低温度，从而避免热能的流失。

要使煤粉在锅炉内燃烧的位置处于中心，不仅要对风粉混合物的风速进行控制，还应对一次风量和二次风量进行调节，使二次风量尽可能地保持相等，或者在相等的范围内。在锅炉的运行管理中，如果煤粉的燃烧状况和炉内温度都在相对适宜的范围内，可尽可能地使用下排燃烧器来降低炉内的火焰高度，进一步地降低排烟系统的温度，将炉内的热损失降到最低，从而提高火力发电厂锅炉的运行速度。

2 某火电厂锅炉燃烧优化节能技术

2.1 锅炉燃烧试验调整优化技术

锅炉燃烧送风量和燃煤量与锅炉燃烧效率有一定关系，必须合理设定二者的比例，才能保证燃烧能达到预期的效果。在燃烧过程中，对燃烧量、送风量等进行记录，并对不同比例的锅炉燃烧送风量和燃煤传输量下的锅炉燃油燃烧效果进行对比，由此可以找出燃油燃烧效果最优的混合比例。

2.1.1 磨煤机振动大问题调整试验

通过对磨煤机振动大问题调整进行调试，得到燃烧优化的结果，见表1。

表1 磨煤机振动大问题调整试验

在试验条件下，磨煤机电流脉动范围为37～78A，最大脉动范围为41A，最大脉动范围为35A，最大脉动范围为35A；水力调节状态由11.63MPa/ 2.00MPa调节为9.62MPa/2.39MPa，降低水力调节压力，增大磨辊上部煤层的厚度，降低磨煤机的振动，调节后，磨煤机的电流波动为41～64A，波动极限为23A，正常波幅为19A；降低水力负荷对调节电流脉动的作用是显著的，但也使通风阻力增大，煤粉细度增大。

在调节旋转分离器频率的工况下，将旋转分离器频率从26Hz提高到30Hz，从而使磨辊上煤层的厚度进一步增大，调节后的磨煤机电流波动在46～63A，波动极限值降低到19A，正常波动范围降低到13A；提高旋流分离器的频率，对调节气流脉动有显著的作用，使R90的细度从30.7%降至17.4%，而通气阻力达到4.21kPa；在磨煤机入口一次风量调节工况中，将一次风量从89.4t/h降低到83.7t/h，经过调节后，电流平均值得到了提高，但这对煤粉细度和通风阻力的影响较小，磨煤机电流波动值只有小幅的增加，但是并没有对磨煤机的振动问题进行解决。

在对液压加载力和旋转分离器频率进行了调节之后，在50t/h的额定给煤量下，磨煤机电流波动得到了显著的改善。为了对试验结果进行验证，在35t/h、42t/h和58t/h不同的煤量下，进行了验证性试验。结果显示，在不同的煤量下，磨煤机电流波动的界限值在19～22A，波动的一般值在17～18A。与此同时，磨煤机出口煤粉细度R90在13.1%～20.3%，这都是在正常的范围之内，效果比较好。但在较大的煤炭用量下，其风阻值可达5.32kPa，且封闭风/一次风差压显示为低压。

在上述测试的基础之上，对其进行了更深入的调节，使其液压加载力下降到8.31MPa/2.39MPa，旋转分离器频率提升到35Hz，经过调节后的磨煤机电流波动在50～69A，波动极限值为19A，正常波动在14A左右，与液压加载力9.62MPa/2.39MPa、旋转分离器频率30Hz工况比较，电流波动并未得到显著的改善，电流平均值从53.8A上升到59.7A，通风阻力从4.21kPa上升到4.84kPa。

2.1.2 热一次风母管压力优化调整试验

为了最小风烟系统的总体节流阻力，达到减少锅炉辅助设备能耗的目的，本次试验在660MW，495MW，330MW三种不同的负载情况下，对试验中的热一次风母管压力进行了最优调节试验，试验结果见表2。

表2 热一次风母管压力优化调整试验结果

由热一次风母管压力优化调整试验结果可知：ABCDE型磨机在660MW负载下运行，一次风母管压力从10.55kPa下降至9.21kPa，热风门开度为47%～53%，冷风门开度为0～25%，且不会引起通风阻力的增大，A/B侧一次风电流分别减少17A和20A，总共减少37A左右，节能效果显著；ABCD磨机在495MW负载条件下，一次风母管压力从9.89kPa降至8.58kPa，投入使用后，磨机的热风门开度为46%～50%，冷风门开度为0，但不会增大通风阻力，A/B侧一次风电流各减少20A/21A，合计减少41A左右，节能效果显著；ACD磨机在330MW负载条件下，一次风母管压力从9.52kPa下降至8.12kPa，投入使用后，磨机的热风门开度为47%～50%，冷风门开度为0%，但不会增大通风阻力，A/B一次风电流分别下降20A和23A，合计下降43A左右，节能效果显著。

以锅炉燃烧为基础，以装备运行效率为目标，对其进行测试，并结合测试结果，评价煤粉与送风量的最优匹配关系，以达到合理设置参数的目的。锅炉对燃油的利用和生产效果的发挥，都与燃烧送风量和燃煤输送量的配比值有一定的联系，因此必须对这两种物质的配比进行合理的设计，利用计算机将锅炉运行过程中的送风量、燃煤量等数据输入，绘制出数据变化曲线，根据燃料燃烧效率的要求，提出最优方案[2]。

2.2 锅炉燃烧设备优化技术

在此基础上，根据锅炉燃烧原理和实际运行资料，对不同工况下的锅炉燃烧进行了数值仿真，从而为提高锅炉燃烧效率提供了可靠的参数。对锅炉燃烧器有关参数的设置，需要以理论为依据，并与实测数据相结合，来建立相应的模型。然后，改变其中的一些参数，就可以得出锅炉的燃烧效率。在锅炉燃烧过程中，运用模拟数值参考建立模型数据处理，利用模型得到的结果，找到锅炉燃烧设备优化的最佳方式。

在控制锅炉的燃烧过程中，要建立一个能够真实反映实际情况的模型，并尽可能地简化模型的结构。对锅炉的燃烧过程进行了研究，通过建立模型，在不同的参数下，对炉膛中的燃料燃烧进行了仿真，从而获得了比较可靠的数据。

2.3 锅炉燃烧指标检测优化技术

在锅炉运行时，可根据燃烧指数，如送风量、送煤量、发热量、排放量等来评估燃烧状况。再加上火焰的基础属性，可在短时间内找到问题所在，并作出应对。通过对燃烧过程中产生的粉尘量和烟道气中的氧气含量进行了测定。在使用锅炉燃烧指数测量技术时，要给出火检图像、燃烧净值等数据，并依据锅炉燃烧设计条件，给出工作方案。在数据采集过程中，以锅炉燃烧情况判定结果的精准度为基础，需要对锅炉燃烧指标进行检测，从而对所得到的数据进行准确地分析，从而提出锅炉燃烧管理的优化措施，提升管理措施的执行效果。

对锅炉的燃烧指数进行测定时，必须配置高精度的测定仪器。在锅炉燃烧装置操作过程中，将测量仪置于燃烧室上方，可对整个燃烧室进行监测。在锅炉上、中、下三个燃烧器相关联的部分，可对各个燃烧器进行监测，并获得相应的数据。在进行测试仪器的安装时，应根据测试仪器的具体安装位置进行灵活处理，以达到提高测试结果准确度的目的。

3 结语

燃煤是火力发电厂生产过程中重要的能源，但在实际运行过程中，由于燃煤不完全燃烧，使锅炉的效率下降。因此，火力发电厂需要将锅炉的燃烧优化技术应用到生产中，以提高其发电效率，以达到其可持续发展的目的。