郭勝龍

（國(guó)家能源集團(tuán)山東石橫熱電有限公司，山東泰安 271621）

0 引言

對(duì)于火電機(jī)組來(lái)說(shuō)鍋爐系統(tǒng)的作用極為重要，由于受到技術(shù)層面的限制與影響，相關(guān)企業(yè)所選用的系統(tǒng)設(shè)備不但工作內(nèi)容煩瑣且專業(yè)性較高，想要開展動(dòng)態(tài)化運(yùn)行特征管理難度較大，控制效果也無(wú)法滿足預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)。為了避免類似的情況出現(xiàn)，相關(guān)企業(yè)在開展仿真建模的過(guò)程中，需要利用鍋爐系統(tǒng)本身的結(jié)構(gòu)特性，來(lái)對(duì)其進(jìn)行精準(zhǔn)把控，并通過(guò)相應(yīng)的調(diào)試工作來(lái)完成控制需求，這樣不但能夠有效提高火電機(jī)組的運(yùn)行質(zhì)量，降低外界因素所帶來(lái)的不利影響，同時(shí)還能夠滿足脫硝系統(tǒng)以及脫硫系統(tǒng)的各方面工作需求，為后續(xù)的工作開展提供堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。

1 火電機(jī)組鍋爐發(fā)展現(xiàn)狀

為了滿足新時(shí)代背景下的節(jié)能需求，相關(guān)企業(yè)在日常運(yùn)營(yíng)過(guò)程中會(huì)對(duì)傳統(tǒng)的電站鍋爐系統(tǒng)進(jìn)行控制，當(dāng)其滿足運(yùn)行要求時(shí)，會(huì)加入相應(yīng)的燃料，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)水的加熱處理，等到燃燒所產(chǎn)生的高溫?cái)?shù)值滿足預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，便會(huì)與壓力蒸汽處于相同的狀態(tài)，進(jìn)而為供汽輪機(jī)產(chǎn)生動(dòng)力支持，從而完成的發(fā)電工作。鍋爐系統(tǒng)會(huì)在燃料燃燒之后產(chǎn)生較為明顯的廢氣，這些廢氣無(wú)法滿足我國(guó)相關(guān)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，一旦排放到空氣中便會(huì)對(duì)周邊環(huán)境以及生物的生命健康安全帶來(lái)不利影響，為了避免污染的出現(xiàn)，相關(guān)企業(yè)便要利用脫硫脫硝系統(tǒng)來(lái)對(duì)廢氣進(jìn)行凈化處理，通過(guò)相關(guān)裝置來(lái)完成煙氣脫除工作，使得所排放的氣體能夠滿足我國(guó)節(jié)能環(huán)保戰(zhàn)略標(biāo)準(zhǔn)，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行內(nèi)容的優(yōu)化，從而來(lái)滿足社會(huì)發(fā)展需要。在這一過(guò)程中，相關(guān)企業(yè)需要加強(qiáng)對(duì)電站鍋爐機(jī)組結(jié)構(gòu)的優(yōu)化處理，并依照實(shí)際情況進(jìn)行內(nèi)容的調(diào)試與改進(jìn)，這樣不但能夠有效提高鍋爐系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量，同時(shí)還能夠降低污染所帶來(lái)的不利影響，以此來(lái)滿足發(fā)電站的運(yùn)營(yíng)需要[1]。

2 火電機(jī)組鍋爐結(jié)構(gòu)與原理

火電機(jī)組鍋爐系統(tǒng)本身在組成結(jié)構(gòu)上具有多樣性，加上所涉及的內(nèi)容專業(yè)性較強(qiáng)，在進(jìn)行調(diào)整與優(yōu)化的過(guò)程中，很容易會(huì)受到各方面因素的影響，從而導(dǎo)致管理工作無(wú)法順利開展[2]。為了有效緩解這一問(wèn)題，相關(guān)人員在設(shè)計(jì)過(guò)程中，往往會(huì)結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行子系統(tǒng)的分化建設(shè)，并依照實(shí)際情況完成設(shè)計(jì)工作，通過(guò)子系統(tǒng)之間的協(xié)作與應(yīng)用來(lái)提高工作效率與質(zhì)量，制定具有針對(duì)性的零部件管理制度，在短時(shí)間內(nèi)對(duì)不同子系統(tǒng)進(jìn)行建模處理，以確保整個(gè)系統(tǒng)的組態(tài)建模效率得到保障與提升[3]。目前有關(guān)火電機(jī)組鍋爐系統(tǒng)的子系統(tǒng)一般可以分為以下5 種。

（1）制粉系統(tǒng)。燃料投入磨煤機(jī)之后，制粉系統(tǒng)會(huì)對(duì)其進(jìn)行加工處理，利用給煤機(jī)來(lái)開展相應(yīng)的傳遞工作，以完成制粉內(nèi)容，為鍋爐系統(tǒng)提供相應(yīng)的燃燒原料資源[4]。制粉系統(tǒng)配置有相應(yīng)的風(fēng)機(jī)設(shè)備，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行密封化處理，并依照實(shí)際情況進(jìn)行冷熱溫度的調(diào)整，縮短制粉成形所要花費(fèi)的時(shí)間，并為后續(xù)熱風(fēng)力的封存工作與調(diào)節(jié)工作奠定基礎(chǔ)。在制粉系統(tǒng)中，為避免運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)安全問(wèn)題，還會(huì)安裝消防系統(tǒng)，以有效提高制粉工作效率與質(zhì)量、降低風(fēng)險(xiǎn)因素的不利影響。

（2）風(fēng)煙系統(tǒng)。燃料在燃燒時(shí)以及燃燒后都會(huì)產(chǎn)生煙氣，而煙氣往往會(huì)提高空氣中顆粒物的含量，并對(duì)自然生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生不利影響。為了避免這一情況，相關(guān)人員通過(guò)風(fēng)煙系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，來(lái)完成對(duì)煙氣的凈化處理，通過(guò)合理手段開展疏通排放管控，并依照我國(guó)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行內(nèi)容的優(yōu)化，以確保后續(xù)工作順利開展。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，還會(huì)涉及不同層次的風(fēng)力管控系統(tǒng)，通過(guò)送風(fēng)機(jī)以及引風(fēng)裝置的安裝來(lái)提高風(fēng)煙系統(tǒng)的工作效率，提高處理速度的同時(shí)還能夠避免管道設(shè)備的綜合質(zhì)量受到不利影響[5]。

（3）燃燒系統(tǒng)。作為鍋爐系統(tǒng)中不可或缺的組成部分，在實(shí)際操作與管理過(guò)程中，往往會(huì)涉及爐膛燃燒室。所選用的燃料一般分為煤粉與燃油兩種，分別對(duì)應(yīng)影響燃燒系統(tǒng)以及燃油系統(tǒng)，在技術(shù)選用過(guò)程中應(yīng)當(dāng)以離子點(diǎn)火系統(tǒng)為基礎(chǔ)來(lái)開啟燃燒工作，并依照實(shí)際情況控制燃燒工作，避免因燃燒不充分而產(chǎn)生有毒氣體，產(chǎn)生不必要的成本支出。

（4）汽水系統(tǒng)。當(dāng)整個(gè)鍋爐系統(tǒng)處于高溫狀態(tài)時(shí)，其內(nèi)部的水分會(huì)出現(xiàn)蒸發(fā)的現(xiàn)象并被排出，為確保這一過(guò)程順利開展，相關(guān)人員需要選用較為先進(jìn)的蒸發(fā)調(diào)溫系統(tǒng)，并利用不同類型的系統(tǒng)內(nèi)容來(lái)管控溫度，這樣不但能滿足我國(guó)減污排放的需求，也能有效保障生產(chǎn)效率。

（5）清除系統(tǒng)。清除系統(tǒng)包含脫硫脫硝和除塵系統(tǒng)，利用相關(guān)系統(tǒng)本身所具備的工作特性來(lái)完成清理工作。以脫硫系統(tǒng)為例，在對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行剖析的過(guò)程中，往往會(huì)涉及脫硫吸收塔、用來(lái)進(jìn)行循環(huán)工作的漿池與漿液循環(huán)泵，用來(lái)進(jìn)行噴淋的裝置[6]，通過(guò)這些設(shè)備來(lái)脫除煙氣中二氧化硫。脫硝系統(tǒng)也會(huì)涉及氨氣蒸發(fā)裝置的內(nèi)容，并利用催化裝置來(lái)完成相應(yīng)的廢物清理工作，提高整個(gè)廢氣的環(huán)保質(zhì)量，避免煙氣的排出會(huì)對(duì)周邊空氣質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。

3 脫硫脫硝系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性分析

一般來(lái)講，相關(guān)企業(yè)在進(jìn)行火電機(jī)組鍋爐系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，為了滿足合理性與可靠性的需求，往往會(huì)以火電機(jī)組鍋爐運(yùn)行工作動(dòng)態(tài)特征為主，通過(guò)對(duì)相關(guān)參數(shù)以及子系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的分析來(lái)完成設(shè)備管理工作，這樣不但能有效提高系統(tǒng)運(yùn)行的科學(xué)性，同時(shí)還能有效避免機(jī)組鍋爐系統(tǒng)運(yùn)行故障，使所開展的節(jié)能處理措施滿足我國(guó)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

3.1 脫硫動(dòng)態(tài)特性分析

火電機(jī)組鍋爐系統(tǒng)在脫除二氧化硫的過(guò)程中，先要調(diào)整脫硫塔形式，以噴淋式為基礎(chǔ)，并利用離心泵來(lái)實(shí)現(xiàn)吸收劑的循環(huán)，使其能順利進(jìn)入噴淋裝置。由于整個(gè)脫硫塔中會(huì)滿足氣液兩相流的特性需求，因而在噴淋過(guò)程中吸收劑會(huì)和煙氣逆流流動(dòng)，循環(huán)利用之間，原本存在煙氣內(nèi)部的硫離子便會(huì)逐漸被吸收劑吸收，最終實(shí)現(xiàn)脫硫的效果。作為當(dāng)前我國(guó)火電機(jī)組鍋爐系統(tǒng)常用的脫硫手段，該技術(shù)能夠有效降低硫化物所帶來(lái)的不利影響，并滿足企業(yè)的日常生產(chǎn)需求[7]。在分析脫硫動(dòng)態(tài)特性的過(guò)程中，往往以鈣硫比為基礎(chǔ)、通過(guò)開展動(dòng)態(tài)測(cè)試的方式來(lái)完成相關(guān)工作。從化學(xué)反應(yīng)的角度來(lái)看，無(wú)論何種脫硫工藝，在理論上只要有一個(gè)鈣基吸收劑分子就可以吸收一個(gè)二氧化硫分子，即脫除1 mol 的硫需要1 mol 的鈣。但實(shí)際上，為了提高二氧化硫的脫除效率及整個(gè)脫硫系統(tǒng)的脫硫效果，確保二氧化硫指標(biāo)達(dá)標(biāo)排放，一般需要增加脫硫反應(yīng)中另外一個(gè)反應(yīng)物及鈣的數(shù)量來(lái)實(shí)現(xiàn)有效脫硫的目的。一般情況下，鈣硫比在1.01～1.02 時(shí)石灰石—石膏濕法脫硫工藝效率可達(dá)95%以上，當(dāng)鈣硫比控制在1.03 左右時(shí)脫硫效率能夠達(dá)到99%以上。

3.2 脫硝動(dòng)態(tài)特性分析

在處理脫硝系統(tǒng)的過(guò)程中，首先要調(diào)整其儲(chǔ)存系統(tǒng)，以有效提升氨的存儲(chǔ)質(zhì)量。在高溫狀態(tài)下，液氨會(huì)從液體轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w，通過(guò)相關(guān)通道來(lái)到儲(chǔ)存系統(tǒng)作為氨氣被儲(chǔ)存，而這一措施也可以對(duì)氨氣進(jìn)行噴送處理，使其來(lái)到噴氨格柵并完成相應(yīng)的噴灑工作[8]。

除了噴灑系統(tǒng)，脫硝系統(tǒng)中還有用來(lái)進(jìn)行催化與反應(yīng)作用的裝置，氨氣被噴氨格柵噴出、進(jìn)入煙道內(nèi)部后便會(huì)與煙氣交錯(cuò)結(jié)合，相應(yīng)的催化裝置會(huì)將二者進(jìn)行混合處理，然后進(jìn)行催化處理。催化反應(yīng)裝置的環(huán)境溫度通常控制在300～400 ℃，通過(guò)催化劑使二者生產(chǎn)氮?dú)夂退魵獠U氣排出，確?；痣姍C(jī)組鍋爐脫硝系統(tǒng)順利運(yùn)行。一般情況下脫硝系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)有不同類型的檢測(cè)控制系統(tǒng)，會(huì)實(shí)時(shí)監(jiān)控與管控整個(gè)過(guò)程，以確保后續(xù)工作順利開展。

在對(duì)脫硝系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)化特性分析的過(guò)程中，需要從時(shí)間層面入手，分析不同時(shí)間狀態(tài)下的動(dòng)態(tài)測(cè)試結(jié)果，以確保實(shí)驗(yàn)的精準(zhǔn)性與可靠性。例如，任何反應(yīng)都需要時(shí)間，所以脫硝系統(tǒng)還原劑必須和NOx在合適的溫度區(qū)域內(nèi)有足夠的停留時(shí)間，這樣不僅能保證NOx的還原率，同時(shí)還要完成水的蒸發(fā)、還原劑的分解、還原劑與煙氣的混合、還原劑與NOx的氧化還原反應(yīng)等。停留時(shí)間越長(zhǎng)則NOx的脫除效果越好，而停留時(shí)間的長(zhǎng)短取決于與煙氣流速和煙氣流通通道的截面尺寸。根據(jù)相關(guān)試驗(yàn)證明，煙氣的流速影響反應(yīng)停留時(shí)間，過(guò)高的煙氣流速會(huì)減少停留時(shí)間，從而降低脫硝效率；而煙氣流速過(guò)低雖然有利于脫硝反應(yīng)，但是在鍋爐尾部煙道容易產(chǎn)生積灰等問(wèn)題。根據(jù)相關(guān)試驗(yàn)表明，停留時(shí)間以0.7～1.0 s 為宜。

4 結(jié)論

綜上所述，火電機(jī)組鍋爐系統(tǒng)與我國(guó)社會(huì)發(fā)展有著密切聯(lián)系，同時(shí)也是國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的重要保障，不過(guò)，由于該系統(tǒng)本身在結(jié)構(gòu)組成方面相對(duì)復(fù)雜且專業(yè)性較強(qiáng)，在開展建模仿真處理的過(guò)程中，需要從不同的方向進(jìn)行假設(shè)，并以此來(lái)完成相應(yīng)的替換工作，確保整個(gè)模型結(jié)構(gòu)的整體性與可靠性。在這一項(xiàng)目中，還應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況對(duì)模型開展修正計(jì)算處理，并對(duì)脫硫脫硝系統(tǒng)進(jìn)行完善處理，這樣不僅能提高發(fā)電站的工作效率與質(zhì)量，也能滿足我國(guó)節(jié)能環(huán)保的戰(zhàn)略需求。