劉翔

摘 要 火力發(fā)電廠生產(chǎn)過程中，鍋爐是占據(jù)重要地位的生產(chǎn)設(shè)備，是獲取產(chǎn)能的關(guān)鍵。基于此，企業(yè)應(yīng)加強對鍋爐運行狀態(tài)的關(guān)注，系統(tǒng)分析鍋爐運行過程中存在的種種問題，并深入分析問題產(chǎn)生的原因，進而施以相應(yīng)優(yōu)化策略確保鍋爐始終處于良好的運行狀態(tài)。本文介紹了火力發(fā)電廠鍋爐運行原理及特點，同時結(jié)合目前火力發(fā)電廠鍋爐運行中存在的諸多問題提出了相關(guān)運行優(yōu)化策略。

關(guān)鍵詞 火力發(fā)電廠 鍋爐運行 鍋爐設(shè)備 鍋爐蒸汽參數(shù)

中圖分類號：TM621.2 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0745（2022）07-0067-03

對我國經(jīng)濟社會發(fā)展而言，電力能源是推動其不斷發(fā)展的重要能源之一，也是人們賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)?；鹆Πl(fā)電是獲取電力能源的一種重要方式，在我國能源緊缺、環(huán)境污染問題頻發(fā)背景下，如何優(yōu)化火力發(fā)電廠工作模式、提升發(fā)電廠運行效率成為相關(guān)企業(yè)亟需思考的課題。眾所周知，火力發(fā)電具有能耗高的特點。鍋爐運行過程中需要大量煤炭資源作為支撐，煤炭消耗量逐年增加的同時還帶來了嚴(yán)重的環(huán)境污染問題。在科學(xué)進步帶動下，人們逐漸認(rèn)識到合理利用與保護不可再生資源的重要性和必要性。所以，在火力發(fā)電廠鍋爐運行中還需優(yōu)先解決發(fā)電廠能耗高的問題，節(jié)約資源、降低能耗、提升工作效率等方面的工作迫在眉睫。

1 火力發(fā)電廠鍋爐運行原理與特點

鍋爐、發(fā)電機、汽輪機及其它輔助設(shè)備等構(gòu)成了火力發(fā)電廠生產(chǎn)運行的熱力系統(tǒng)。其中，鍋爐作為整個工作系統(tǒng)中一項重要的設(shè)備，其運行狀況與火力發(fā)電廠綜合運行效率之間具有密切關(guān)系，最終還會對發(fā)電效率產(chǎn)生很大影響。鍋爐作為火力發(fā)電廠能源動力的主要供給者，也是能量輸出的窗口。首先，在鍋爐爐膛內(nèi)放入煤炭，使其充分燃燒完成化學(xué)能向熱能的轉(zhuǎn)換;其次，煤炭燃燒過程中煤炭中的碳物質(zhì)與雜質(zhì)會發(fā)生氧化反應(yīng)，從而產(chǎn)生大量高溫?zé)煔馀c熱量在鍋爐中循環(huán)傳遞，并且熱量會通過屏式過熱器、高溫過熱器、內(nèi)水冷壁以及再熱器等部位逐漸傳遞。鍋爐內(nèi)的水再在熱能作用下產(chǎn)生足夠數(shù)量和一定質(zhì)量的過熱蒸汽，如此一來，熱能便轉(zhuǎn)化成為汽輪機提供動力的機械能。簡言之，鍋爐運行狀態(tài)至關(guān)重要，將會直接影響火力發(fā)電廠的運營效果[1]。

在火力發(fā)電廠整個生產(chǎn)運行系統(tǒng)中，鍋爐并不是一個獨立運行的設(shè)備，它與其它設(shè)備連接在一起，無形之中增加了更多運行干擾因素。受到內(nèi)外部諸多因素的干擾，鍋爐運行參數(shù)的不穩(wěn)定性概率也隨之增加。一旦其中某一設(shè)備發(fā)生運行故障，都會給鍋爐運行帶來影響，進而給電力能源的生產(chǎn)、供應(yīng)帶來影響。而且，對于大多數(shù)火力發(fā)電廠來說，他們并沒有安裝專業(yè)性較高的系統(tǒng)運行監(jiān)測設(shè)備，單純依靠人工監(jiān)測和維護還存在種種弊端。若運行參數(shù)錯誤糾正不及時、設(shè)備維護不及時很容易擴大運行問題影響的范圍，進而給鍋爐運行帶來更加嚴(yán)重的影響。此外，火力發(fā)電廠獲得電能的主要動力來源依靠煤炭的燃燒，鍋爐內(nèi)部煤炭充分燃燒會產(chǎn)生大量熱能。與此同時，還會產(chǎn)生許多雜質(zhì)。通過化學(xué)反應(yīng)熱能會轉(zhuǎn)化為機械能為汽輪機提供能量，雜質(zhì)則會形成高溫?zé)煔獯偈瑰仩t內(nèi)部整體溫度增高，形成的蒸汽帶動蒸汽汽輪運行。然而，在實際設(shè)備運行過程中，獲得的電力能源量并未達到預(yù)期效果，煤炭消耗量相較于電能獲得量反倒是呈現(xiàn)以倍數(shù)增長的趨勢。日趨增長的煤炭消耗對火力發(fā)電廠來說可謂是一筆較大的開銷，如何降低煤炭燃燒熱損耗也就成為優(yōu)化火力發(fā)電廠各個設(shè)備運行中一項至關(guān)重要的內(nèi)容。

2 目前火力發(fā)電廠鍋爐運行中存在的問題

2.1 鍋爐給水品質(zhì)給鍋爐使用效益帶來影響

鍋爐運行是火力發(fā)電廠整體運行的關(guān)鍵點，而對于鍋爐運行來說，給水品質(zhì)又是鍋爐運行的重中之重，直接關(guān)系到鍋爐運行狀態(tài)是否良好。尤其是給水的pH值（酸堿度），水質(zhì)不同會產(chǎn)生不同水平的水蒸汽離子。如果水蒸汽離子含量較高，還會導(dǎo)致水蒸汽中出現(xiàn)大量雜質(zhì)，這時受到能量激發(fā)便會造成水蒸汽效率大大降低的現(xiàn)象，熱能集中不充分還會造成發(fā)電損耗。與此同時，鍋爐內(nèi)部會形成大量水垢，鍋爐的效率也會受到不同程度的影響，如傳熱能力下降、鍋爐溫度下降，最終會出現(xiàn)鍋爐煙囪溫度過高的現(xiàn)象。當(dāng)溫度上升到一定高度，鍋爐管很可能會爆裂，鍋爐設(shè)備遭到破壞勢必會影響鍋爐正常運行。汽輪機循環(huán)部件上的污垢現(xiàn)象比較集中，還會導(dǎo)致蒸汽流量逐漸下滑。附著在汽輪機葉片上的污垢會使汽輪機旋轉(zhuǎn)阻力增大，嚴(yán)重威脅著鍋爐的安全運行[2]。

2.2 煤質(zhì)不達標(biāo)使得鍋爐煤炭量相對較高

火力發(fā)電廠中鍋爐的運行狀態(tài)會受到煤炭質(zhì)量的影響，質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響著鍋爐運行所產(chǎn)生的熱量多少，進而對整個火力發(fā)電廠的發(fā)電效率帶來影響。煤炭來源是影響煤炭質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一，含有較多雜質(zhì)或水分的煤炭資源，在燃燒過程中會出現(xiàn)生成的熱能被快速吸附的情況，最終導(dǎo)致熱量補給不充足?；诖?，相關(guān)企業(yè)應(yīng)重視煤炭質(zhì)量問題，明確煤炭質(zhì)量對鍋爐持續(xù)、正常運行的重要性。由于煤炭燃燒是實現(xiàn)電力供應(yīng)的重要方式，所以想進一步提升火力發(fā)電的效率，科學(xué)合理地運用鍋爐設(shè)備尤為重要。

2.3 鍋爐設(shè)備缺乏保養(yǎng)

對火力發(fā)電廠而言，提供熱量的鍋爐是整個發(fā)電系統(tǒng)的核心設(shè)備。然而，鍋爐運行時難免會出現(xiàn)鍋爐內(nèi)部泄壓、排氣管道積炭等問題。加之大多數(shù)企業(yè)過于追求企業(yè)效益，卻忽視了保養(yǎng)設(shè)備的必要性。如果忽視對鍋爐設(shè)備的日常保養(yǎng)，不僅無法進行系統(tǒng)的智能化升級，還會使之產(chǎn)生各種應(yīng)用問題，比如，燃燒不充分、燃燒器氣路堵塞、鍋爐內(nèi)部泄壓等。一系列問題的出現(xiàn)都會給鍋爐運行狀態(tài)與火力發(fā)電帶來不良影響，而且還會影響火力發(fā)電廠的生產(chǎn)成本與產(chǎn)能。

3 火力發(fā)電廠鍋爐運行優(yōu)化策略

在火電廠鍋爐運行過程中，所用的煤炭材料種類和性能、鍋爐基礎(chǔ)構(gòu)成以及各項設(shè)計指標(biāo)等都與火電廠鍋爐運行的經(jīng)濟性與安全性有著十分密切的關(guān)系，同時也是鍋爐運行優(yōu)化需要重點考量的內(nèi)容?；鹆Πl(fā)電廠鍋爐運行時，由于其實際轉(zhuǎn)動參數(shù)與設(shè)計參數(shù)之間并非完全一致，煤炭材料的質(zhì)量與種類也會存在誤差，這必然會造成火力發(fā)電廠鍋爐的實際效率值與設(shè)計值之間出現(xiàn)偏差。除此之外，鍋爐運行過程中可能還會出現(xiàn)給水水質(zhì)與實際工作要求不相匹配的現(xiàn)象。基于上文所述種種問題，火力發(fā)電廠鍋爐運行時還需不斷探尋運行優(yōu)化策略，為鍋爐持續(xù)安全運行提供保障，同時也促使火力發(fā)電企業(yè)獲得更高的經(jīng)濟效益和社會效益。

3.1 強化鍋爐給水品質(zhì)

火力發(fā)電廠鍋爐處于運行狀態(tài)時，對鍋爐給水的硬度、pH值（酸堿度）、電導(dǎo)率、溶解氧等各個參數(shù)均有著不同要求。簡言之，鍋爐給水品質(zhì)會給鍋爐運行帶來相當(dāng)大的影響。因此，優(yōu)化鍋爐運行的關(guān)鍵還在于需要不斷加強對給水品質(zhì)的要求，確保鍋爐進水安全。一般而言，給水控制的主要方向是確保給水pH值（酸堿度）保持平衡。與此同時，為有效避免鍋爐內(nèi)部發(fā)生結(jié)垢現(xiàn)象，還需增加水蒸汽的含量，而且水蒸汽含量增加也有助于鍋爐熱能的增加。不同種類的鍋爐改進方式方法也各不相同，這就需要結(jié)合鍋爐自身性能、鍋爐運行原理等加以改進和優(yōu)化[3]。在實際應(yīng)用中，要以鍋爐實際運行情況為依據(jù)，及時處理鍋爐內(nèi)的氣泡，以有效避免鍋爐內(nèi)蒸汽離子含量過高的狀況。如若控制不得到，抑或是沒有及時清理，很容易導(dǎo)致鍋爐內(nèi)部結(jié)垢，勢必會制約著鍋爐運行效率的提升。

3.2 優(yōu)化鍋爐燃燒方式

火力發(fā)電廠電能的產(chǎn)出依托大量煤炭的燃燒。眾所周知，煤炭資源是三大化石能源中重要組成之一，也是一種不可再生的資源。此外，火力發(fā)電過程中會產(chǎn)生大量有害物質(zhì)，諸如：二氧化碳、二氧化硫、碳氧化合物等等，而未經(jīng)任何方式加以處理的有害物質(zhì)向大氣中直接排放會造成極為嚴(yán)重的大氣污染問題，空氣質(zhì)量也隨之大幅下降。所以，還需重視火力發(fā)電廠鍋爐內(nèi)部燃料的利用率是否達標(biāo)。對火力發(fā)電廠來說，節(jié)能減排是其永恒追求的目標(biāo)?？茖W(xué)合理的控制方式能夠推動鍋爐節(jié)能降耗工作的持續(xù)開展，也能夠有效解決鍋爐運行過程中資源過度浪費的問題，以此為燃煤率提供保證。鍋爐燃燒和傳熱過程相對復(fù)雜，如果單純按照傳統(tǒng)方式進行建?？捎行Э刂颇芰哭D(zhuǎn)換效率與運行安全性，所以還需基于多目標(biāo)優(yōu)化控制技術(shù)以加強鍋爐燃燒方式的智能化控制。例如，基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和支持向量機技術(shù)構(gòu)建鍋爐燃燒模型，基于粒子群算法、遺傳算法等諸多智能化優(yōu)化算法，采用蟻群優(yōu)化算法等找出鍋爐燃燒系統(tǒng)各個輸入?yún)?shù)的最佳組合，并以此為依據(jù)進行各層風(fēng)量配置，進而為鍋爐燃燒提供優(yōu)化指導(dǎo)和實時控制服務(wù)。以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為依托，可以建立NOx排放和冷凝器背壓模型。除此之外，借助先進的預(yù)測控制技術(shù)則可以精確控制噴氨量以及空冷風(fēng)機等[4]。

3.3 優(yōu)化鍋爐蒸汽參數(shù)

鍋爐運行參數(shù)始終處于穩(wěn)定的數(shù)值狀態(tài)是確?；鹆Πl(fā)電廠鍋爐安全運行的關(guān)鍵?；诖耍嚓P(guān)工作人員需時刻關(guān)注鍋爐參數(shù)是否處于正常值范圍，如有必要需采取有效措施準(zhǔn)確把控參數(shù)實時變化情況。在鍋爐運行過程中，著重點還在于科學(xué)把控過熱蒸汽的溫度。一旦發(fā)生超高溫現(xiàn)象，鍋爐會處于超負(fù)荷運轉(zhuǎn)的狀態(tài)，鍋爐的使用壽命將會大大縮減。而鍋爐蒸汽的含氧量增高，水蒸汽會呈現(xiàn)出弱酸性，經(jīng)過高溫加熱酸性被激活，造成爐內(nèi)金屬腐蝕，鍋爐的運行效果、使用壽命都會受到不同程度的影響。為有效避免鍋爐溫度過高，就需要針對不同現(xiàn)象處理好相應(yīng)的溫度管理控制工作，詳細(xì)調(diào)查和記錄鍋爐運行的參數(shù)，還可以運用包括ASPEN在內(nèi)的專業(yè)優(yōu)化軟件整體優(yōu)化相關(guān)參數(shù)，使之達到最佳組合狀態(tài)。最后，為降低鍋爐運行壓力、提升鍋爐運行效率，要求鍋爐高溫運行條件下及時檢測，確保鍋爐內(nèi)水蒸汽的含量與運行標(biāo)準(zhǔn)相符。

3.4 調(diào)整鍋爐內(nèi)部風(fēng)量

鍋爐內(nèi)部風(fēng)量也會影響煤炭燃燒的程度。因此，為確?；鹆Πl(fā)電廠鍋爐運行過程中爐內(nèi)煤炭充分燃燒，在進行鍋爐運行優(yōu)化時還應(yīng)實時觀察、具體分析、深入研究鍋爐一次與二次風(fēng)量的數(shù)值變化。準(zhǔn)確地說，鍋爐內(nèi)部煤炭燃燒的主要原理就是煤炭原料在高溫作用下與空氣中的氧氣進行融合。此時，鍋爐內(nèi)部風(fēng)量與煤炭配比會直接影響鍋爐供熱效果，合理調(diào)控風(fēng)量能夠確保風(fēng)量中的氧氣與煤炭原料充分接觸與燃燒，有效避免鍋爐內(nèi)因缺少氧氣而導(dǎo)致煤炭燃燒不充分的現(xiàn)象。

3.5 加強鍋爐設(shè)備維護

火力發(fā)電廠設(shè)備通常應(yīng)用時間較長，隨著鍋爐設(shè)備運行年限越來越高，部分鍋爐難免會發(fā)生異常?；鹆Πl(fā)電廠鍋爐運行優(yōu)化還需針對設(shè)備異常等問題采取技術(shù)優(yōu)化方案，結(jié)合鍋爐運行實際情況加以論證，選擇行之有效的優(yōu)化方法。

1.鍋爐常規(guī)維護與管理。嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范進行鍋爐的維修與管理，首先，定期開展日常維護，確保在初始階段便能將鍋爐運行過程中可能存在的安全隱患消除。與此同時，確保鍋爐運行壽命。其次，制定相應(yīng)的維護與管理登記制度，并嚴(yán)格落實。詳細(xì)記錄每次鍋爐設(shè)備維修的日期、日常巡視中發(fā)現(xiàn)了哪些問題等，并詳細(xì)登記問題的具體情況以及應(yīng)用了哪些有效措施加以解決、處理結(jié)果怎樣，為后續(xù)管理工作的開展提供依據(jù)[5]。

2.加強對結(jié)焦結(jié)灰設(shè)備的檢查與維護。鍋爐溫度上升后，燃料中的金屬成分氧化速度會越來越快，極易發(fā)生高溫性結(jié)焦的狀況。結(jié)焦物質(zhì)會附著在鍋爐爐膛表面，因此還需加強檢查與維護，做好鍋爐清潔工作。

3.重點檢查與維修排煙溫度過高設(shè)備?；鹆Πl(fā)電廠生產(chǎn)過程中，設(shè)備損壞會導(dǎo)致排煙溫度超出正常參數(shù)范圍。通過系統(tǒng)分析可以看出，鍋爐爐膛或制粉系統(tǒng)如若出現(xiàn)漏風(fēng)問題，則極易導(dǎo)致排煙溫度升高的現(xiàn)象產(chǎn)生。對此，還需重點檢查與維修排煙溫度過高的設(shè)備，如鍋爐主體或者相關(guān)結(jié)構(gòu)，重點在于鍋爐爐底或爐頂?shù)拿芊庑允欠裢旰??？傊?，加強鍋爐設(shè)備維護，對火力發(fā)電鍋爐運行優(yōu)化至關(guān)重要。

4 結(jié)語

總言而之，火力發(fā)電廠生產(chǎn)過程中，鍋爐運行狀態(tài)是否穩(wěn)定將會直接影響發(fā)電廠整個生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)備運行的穩(wěn)定性，而且鍋爐運行也是影響發(fā)電廠產(chǎn)能的關(guān)鍵性因素。鍋爐運行過程具有相對較高的復(fù)雜性，需要控制的運行參數(shù)數(shù)量也相對較大?；诖?，火力發(fā)電廠還需加強對鍋爐運行狀態(tài)的實時監(jiān)測，準(zhǔn)確、詳細(xì)記錄、分析鍋爐各個運行數(shù)據(jù)，及時發(fā)現(xiàn)運行中隱藏或已經(jīng)顯現(xiàn)的種種問題并提出有較強針對性與可行性的解決方案。此外，定期維護和檢修鍋爐設(shè)備，進而確保其良好的運行狀態(tài)，也能適當(dāng)延長其使用壽命，最終達到提升鍋爐生產(chǎn)運行效率、提升火力發(fā)電廠發(fā)電效率的目的。

參考文獻：

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