張春鵬

(國(guó)能蚌埠發(fā)電有限公司 安徽蚌埠 233411)

在國(guó)家提出能源節(jié)約、可持續(xù)發(fā)展理念以來，我國(guó)加大了火電廠大氣污染治理力度，制定了嚴(yán)格排放控制標(biāo)準(zhǔn)。由于火電廠鍋爐設(shè)備運(yùn)行中會(huì)產(chǎn)生較大的能源損耗與嚴(yán)重的環(huán)境污染，作為廢氣排放量較高的火力發(fā)電廠，需要以國(guó)家政策要求為依據(jù)，有針對(duì)性地優(yōu)化鍋爐燃燒系統(tǒng)，在保障鍋爐系統(tǒng)安全運(yùn)營(yíng)的基礎(chǔ)上，實(shí)施運(yùn)行改造，以此減少火力發(fā)電廠鍋爐運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)生的能源損耗、減少污染排放量，并增強(qiáng)鍋爐設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性，提高火電廠的經(jīng)濟(jì)效益，從而在電力能源穩(wěn)定持續(xù)輸送的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)火電廠經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性、安全性的運(yùn)行發(fā)展目標(biāo)。

1 火力發(fā)電廠600 MW鍋爐運(yùn)行中存在的問題

1.1 運(yùn)行環(huán)境不佳，鍋爐運(yùn)行時(shí)參數(shù)不穩(wěn)

對(duì)于火力發(fā)電廠而言，其600 MW 鍋爐系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，需要與其他系統(tǒng)或設(shè)備產(chǎn)生連接，由于運(yùn)行環(huán)境相對(duì)復(fù)雜，可能會(huì)受到鍋爐設(shè)備本身及其他因素的干擾，因此，鍋爐設(shè)備運(yùn)行時(shí)運(yùn)行參數(shù)不穩(wěn)的現(xiàn)象時(shí)有出現(xiàn)，此現(xiàn)象會(huì)對(duì)鍋爐設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生影響，甚至?xí)档突鹆Πl(fā)電廠的電力能源生產(chǎn)能力。與此同時(shí)，許多火力發(fā)電廠尚未安裝專業(yè)性監(jiān)控設(shè)備，也未構(gòu)建完善的監(jiān)督監(jiān)管體系，600 MW 鍋爐運(yùn)行時(shí)，主要是采用人工方式監(jiān)測(cè)運(yùn)行狀況，或是對(duì)故障鍋爐設(shè)備進(jìn)行維護(hù)處理，因此設(shè)備運(yùn)行參數(shù)異常變化難以及時(shí)掌控，可能導(dǎo)致鍋爐運(yùn)行存在安全隱患，若未及時(shí)解決，甚至?xí)l(fā)安全事故。

1.2 煤炭燃燒不充分，鍋爐設(shè)備運(yùn)行效率偏低

火力發(fā)電廠600 MW 鍋爐運(yùn)行中，可能出現(xiàn)設(shè)備組件運(yùn)行效率不高的問題。鍋爐設(shè)備運(yùn)行時(shí)，需要利用汽輪機(jī)設(shè)備進(jìn)行能源轉(zhuǎn)化，在汽輪機(jī)設(shè)備運(yùn)行不佳的情況下，會(huì)由于鍋爐內(nèi)部煤炭無法充分燃燒而產(chǎn)生大量煤粉灰與雜質(zhì)，會(huì)導(dǎo)致高溫?zé)煔怏w積增大，進(jìn)而會(huì)影響到鍋爐設(shè)備的運(yùn)行效率。一方面，汽輪機(jī)的排氣負(fù)荷相對(duì)較大時(shí)，會(huì)由于超出設(shè)備自身高壓缸承載能力而使其工作效率明顯下降，問題較嚴(yán)重時(shí)，還可能導(dǎo)致汽輪機(jī)難以正常運(yùn)行。另一方面，在高溫?zé)煔獬掷m(xù)增加，在密度較高且具備較多粉塵時(shí)，則會(huì)使汽輪機(jī)連接出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，還會(huì)影響汽輪機(jī)正常運(yùn)行，且會(huì)降低火力發(fā)電廠600 MW鍋爐設(shè)備的高效運(yùn)行[1]。

1.3 排煙量過大，煤炭燃燒時(shí)熱損耗過高

對(duì)于火力發(fā)電廠而言，煤炭是600 MW 鍋爐運(yùn)行的主要?jiǎng)恿δ茉矗诿禾咳紵^為完全的情況下，鍋爐內(nèi)部會(huì)有較多熱能產(chǎn)生，同時(shí)也會(huì)生成一些雜質(zhì)，經(jīng)化學(xué)反應(yīng)后，熱能可轉(zhuǎn)化為汽輪機(jī)運(yùn)行的機(jī)械能，而生成的雜質(zhì)則能生成高溫?zé)煔猓瑫?huì)增大鍋爐內(nèi)部空間的溫度值，高溫狀態(tài)下會(huì)增大水蒸氣產(chǎn)生量，可為蒸汽汽輪運(yùn)行提供動(dòng)力支持。因此，鍋爐運(yùn)行可為汽輪機(jī)、蒸汽機(jī)兩個(gè)設(shè)備的正常運(yùn)行提供充足動(dòng)力，進(jìn)而促進(jìn)電力能源的穩(wěn)定生產(chǎn)。然而若是煤炭燃燒不夠充分，出現(xiàn)了較高的熱損耗，則可能出現(xiàn)煤炭消耗量過高的現(xiàn)象，這會(huì)導(dǎo)致實(shí)際生產(chǎn)電能量與預(yù)期不符，進(jìn)而增大火力發(fā)電廠的運(yùn)行成本。

1.4 煤料質(zhì)量不佳，磨煤機(jī)難以正常運(yùn)行

制粉系統(tǒng)是鍋爐的重要系統(tǒng)結(jié)構(gòu)之一，而此系統(tǒng)中的磨煤機(jī)設(shè)備是將煤塊轉(zhuǎn)化為煤粉的重要設(shè)備。若是煤炭質(zhì)量不合格，則在磨煤機(jī)完成磨煤作業(yè)后，將磨好的煤料運(yùn)送至鍋爐內(nèi)膛中后，可能會(huì)由于煤料中雜質(zhì)含量過多而對(duì)分離器的回粉功能產(chǎn)生不利影響。在分離器無法及時(shí)回粉的情況下，所生成的雜質(zhì)會(huì)越積越多，甚至?xí)?dǎo)致分離器被過多的雜質(zhì)所堵塞，不僅會(huì)導(dǎo)致分離器功能受限，還可能導(dǎo)致此設(shè)備無法正常運(yùn)行。與此同時(shí)，由于煤粉顆粒的直徑大小各不相同，在鍋爐運(yùn)行的過程中，會(huì)增大設(shè)備耗電量，并且可能會(huì)對(duì)磨煤機(jī)的正常運(yùn)行產(chǎn)生一定阻礙。

1.5 煤量及風(fēng)量轉(zhuǎn)換率不高，資源浪費(fèi)率過大

火力發(fā)電廠600 MW 鍋爐運(yùn)行的過程中，為了解風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率，需要計(jì)算出風(fēng)機(jī)的實(shí)際流量、了解其運(yùn)行壓力，并對(duì)其吸收軸的功率值展開計(jì)算。然而實(shí)踐計(jì)算工作開展中，需要經(jīng)過相對(duì)復(fù)雜的計(jì)算程序。因此，在風(fēng)機(jī)運(yùn)行中，通常采取粗放式調(diào)節(jié)方式進(jìn)行煤量和風(fēng)量的配比設(shè)置，難以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的計(jì)算。由于對(duì)風(fēng)節(jié)各方面參數(shù)的把握不準(zhǔn)確，配比設(shè)置可能不夠科學(xué)、合理，進(jìn)而會(huì)增大風(fēng)機(jī)內(nèi)部的壓力值，會(huì)導(dǎo)致風(fēng)機(jī)運(yùn)行過程中大量功率難以正常發(fā)揮作用，會(huì)出現(xiàn)較多的無效功率，從而會(huì)削弱風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)換功率，并出現(xiàn)較高的資源浪費(fèi)[2]。

1.6 受熱面溫度過低或主蒸汽與再蒸汽溫差過大，影響機(jī)組運(yùn)行安全性

火力發(fā)電廠600 MW 鍋爐運(yùn)行時(shí)，通常會(huì)將分割屏過熱器安裝在鍋爐內(nèi)膛的上部區(qū)域，并且還會(huì)將再熱器安裝在兩側(cè)墻面之上。若鍋爐正常工作中，受熱面溫度值相對(duì)較低，可能會(huì)導(dǎo)致水平煙道兩側(cè)的溫度值高低不一，在二者之間溫度差異較大的情況下，可能會(huì)對(duì)機(jī)組的正常運(yùn)行產(chǎn)生不利影響，甚至?xí)l(fā)嚴(yán)重的安全事故問題。造成溫度差異的主要原因有兩個(gè)方面：一是鍋爐燃燒器擺角未得到有效控制，影響了燃燒器功能的正常發(fā)揮；二是鍋爐吹灰時(shí)間設(shè)置不當(dāng)，吹灰溫度未達(dá)到規(guī)定要求，從而導(dǎo)致再熱氣溫過高。

2 火力發(fā)電廠600 MW鍋爐運(yùn)行優(yōu)化的有效路徑

2.1 改善運(yùn)行環(huán)境條件，健全監(jiān)控體系

通常情況下，鍋爐運(yùn)行效率的高低會(huì)受到排煙溫度的影響。在排煙溫度過高時(shí)，鍋爐生產(chǎn)質(zhì)效會(huì)偏低，且鍋爐受熱面還會(huì)出現(xiàn)結(jié)渣現(xiàn)象。為防止結(jié)渣過多導(dǎo)致鍋爐設(shè)備高質(zhì)量、高效率運(yùn)行受到影響，火力發(fā)電廠600 MW鍋爐運(yùn)行過程中要優(yōu)化設(shè)備運(yùn)行環(huán)境，對(duì)排煙溫度加以控制，并合理調(diào)節(jié)排煙濃度，防止由于溫度過高或排煙量過大而使鍋爐尾部出現(xiàn)受熱不均現(xiàn)象，可有效減少鍋爐受熱面處的結(jié)渣量，從而提高鍋爐運(yùn)行效率。與此同時(shí)，火力發(fā)電廠還需要科學(xué)構(gòu)建設(shè)備監(jiān)控體系，在先進(jìn)設(shè)備引進(jìn)后，還要建設(shè)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)體系，對(duì)600 WM鍋爐設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境展開立體化、全面化監(jiān)測(cè)，并將各個(gè)關(guān)鍵運(yùn)行設(shè)備納入監(jiān)測(cè)范疇，以便實(shí)時(shí)了解各個(gè)設(shè)備的運(yùn)行情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備參數(shù)變化，并利用總控制系統(tǒng)展開設(shè)備運(yùn)行情況科學(xué)分析，自動(dòng)化系統(tǒng)可自主完成非嚴(yán)重性運(yùn)行問題的處理，若問題較為嚴(yán)重，則可將問題發(fā)送給工作人員，便于鍋爐設(shè)備運(yùn)行問題的及時(shí)排除，以此保障600 MW鍋爐的安全、穩(wěn)定運(yùn)行[3]。

2.2 控制飛灰碳含量，提高煤炭燃燒效率

優(yōu)化600 MW 鍋爐運(yùn)行時(shí)，應(yīng)將飛灰碳含量合理控制作為重點(diǎn)，需要結(jié)合鍋爐設(shè)備運(yùn)行中出現(xiàn)的問題，分析出現(xiàn)飛灰碳含量過大的原因，有針對(duì)性地調(diào)整鍋爐設(shè)備結(jié)構(gòu)，使煤炭燃燒轉(zhuǎn)化過程得到合理改善，進(jìn)而提高煤炭的燃燒效率。同時(shí)，為節(jié)約鍋爐設(shè)備優(yōu)化成本，火力發(fā)電機(jī)也可以在鍋爐燃燒系統(tǒng)中安裝具備助燃功能的裝置或是對(duì)助燃環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化，以便增強(qiáng)煤炭燃燒的充分性，有效降低飛灰碳量，從而提高鍋爐設(shè)備的運(yùn)行效率。除此之外，火力發(fā)電廠還需要嚴(yán)格控制煤炭質(zhì)量，可將飛灰率相對(duì)較低的煤炭混到質(zhì)量不佳的煤炭之中，但混入品種不得高于兩種，通過減少煤炭飛灰碳量能夠有效防止鍋爐內(nèi)部產(chǎn)生大量空氣，并能有效降低空氣與煤炭的接觸面，達(dá)到提高煤炭燃燒利用效率的效果，進(jìn)而降低煤炭大量消耗產(chǎn)生的成本[4]。

2.3 降低排煙溫度，有效減少熱損失

600 MW鍋爐運(yùn)行中，排煙溫度值過大是導(dǎo)致排煙時(shí)產(chǎn)生熱損失的主要原因，這會(huì)導(dǎo)致發(fā)電廠出現(xiàn)較高的煤炭消耗，且不利于電除塵設(shè)備運(yùn)行，或是影響脫硫設(shè)備功能正常發(fā)揮。為此，可通過以下兩項(xiàng)措施進(jìn)行優(yōu)化。

2.3.1 調(diào)整分離器擋板

為提高煤炭燃燒效率，減少不完全燃燒所產(chǎn)生的損失，火力發(fā)電廠600 MW鍋爐運(yùn)行優(yōu)化時(shí)，可通過調(diào)整分離器擋板，減少風(fēng)管偏差，從而調(diào)整煤粉細(xì)度。某火電廠600 MW 鍋爐運(yùn)行改造中，其中一個(gè)磨煤機(jī)的驅(qū)動(dòng)端原煤粉細(xì)度較粗，對(duì)分離器擋板進(jìn)行調(diào)整后，有效降低了風(fēng)管偏差，改變了煤粉細(xì)度，明顯降低了煙氣排放量，該磨煤機(jī)分離器擋板調(diào)整前后煤粉細(xì)度對(duì)比如表1所示。

表1 分離器調(diào)整前后煤粉細(xì)度對(duì)比

2.3.2 調(diào)整氧量

鍋爐運(yùn)行中，氧量大小也會(huì)影響到煤炭燃燒的充分性。為此，可采取調(diào)整氧量的方式，提高煤炭燃燒的充分性，進(jìn)而降低鍋爐運(yùn)行成本。通過實(shí)驗(yàn)分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)鍋爐運(yùn)行負(fù)荷段分別為220 MW、280 MW時(shí)，需要首先找出煤炭燃燒時(shí)CO生成量為0時(shí)的最低氧量值，而后再展開氧量調(diào)節(jié)適量。通過實(shí)踐實(shí)驗(yàn)分析發(fā)現(xiàn)，220 MW 負(fù)荷優(yōu)的氧量應(yīng)保持在4%左右，而280 MW負(fù)荷段的氧量應(yīng)介于2.8%與3.2%之間，此時(shí)煤炭燃燒最為充分。

2.4 合理改造磨煤機(jī)，保障磨煤機(jī)正常運(yùn)行

鍋爐運(yùn)行中，磨煤機(jī)擋板自身特性不符合要求，可能會(huì)導(dǎo)致測(cè)量風(fēng)量熱態(tài)時(shí)得到不精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，這會(huì)導(dǎo)致磨煤機(jī)出力不足現(xiàn)象。為化解這一問題，在設(shè)計(jì)分離器擋板時(shí)，需要科學(xué)定位擋板安放位置，以確保磨煤機(jī)能夠正確運(yùn)行。在磨煤機(jī)運(yùn)行過程中，還需要針對(duì)性調(diào)節(jié)二次風(fēng)擋板的位置，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)綜合配風(fēng)，此時(shí)，脫硝前氮氧化物的排放量會(huì)明顯低于均等配風(fēng)、正寶塔配風(fēng)以及倒寶塔配風(fēng)時(shí)的排放值。一般情況下，鍋爐磨煤機(jī)初期運(yùn)行階段一般性能發(fā)揮較好，然而，在經(jīng)過一段時(shí)間應(yīng)用后，可能會(huì)出現(xiàn)效率下降問題，這是由于磨煤機(jī)被堵塞所致，會(huì)導(dǎo)致磨煤機(jī)運(yùn)行時(shí)電量增大。此時(shí)，需要改造磨煤機(jī)結(jié)構(gòu)，以降低其磨損率，從而有效節(jié)約電能資源損耗。

2.5 優(yōu)化磨煤機(jī)一次風(fēng)量控制系統(tǒng)，減少能源損耗

通常情況下，煤粉管道中煤粉與空氣會(huì)以每秒鐘25 m左右的速度進(jìn)行混合。因此，需要合理調(diào)整磨煤機(jī)一次風(fēng)量控制系統(tǒng)，以便在磨煤機(jī)煤量變化時(shí)，能夠同步調(diào)整風(fēng)量，從而降低所產(chǎn)生的電能損耗。實(shí)驗(yàn)分析發(fā)現(xiàn)：磨煤機(jī)轉(zhuǎn)速介于之前的25%～75%之間時(shí)，風(fēng)量數(shù)據(jù)的線性變化較為明顯；當(dāng)磨煤機(jī)轉(zhuǎn)速降至25%時(shí)，可以有效延緩煤粉與空氣的混合速度；若磨煤機(jī)轉(zhuǎn)速高于75%，則會(huì)導(dǎo)致煤粉與空氣的快速融合。為此，在火力發(fā)電廠600 MW 鍋爐運(yùn)行改造的過程中，需要合理調(diào)控磨煤機(jī)一次風(fēng)量控制系統(tǒng)，通過設(shè)定最為適合的風(fēng)煤比，促進(jìn)鍋爐膛內(nèi)煤粉有效燃燒，進(jìn)而有效減少能源損耗[5-6]。

2.6 消除主蒸汽及再熱氣溫度差異，保障鍋爐安全運(yùn)行

為有效控制600 MW 鍋爐運(yùn)行時(shí)受熱面的溫度值，降低主蒸汽與再熱氣之間的溫度差異，需要加強(qiáng)燃燒器擺角的控制，通過合理的溫度調(diào)控，確保燃燒器功能正常發(fā)揮，在選定適宜的燃燒角度之后，還需要對(duì)風(fēng)門進(jìn)行調(diào)整，以便消除溫度偏差，使再熱器溫度值符合標(biāo)準(zhǔn)范圍。與此同時(shí)，需要做好鍋爐吹灰時(shí)間控制，通過組合優(yōu)化，確保吹灰時(shí)溫度值較為適宜，從而有效提升爐膛內(nèi)部脫氧量控制效果。若600 MW鍋爐處于相對(duì)較低的運(yùn)行負(fù)荷狀態(tài)，可直接采用單獨(dú)吹灰方式，以快速提高再熱氣溫。此方法能夠有效減少積灰問題，可為鍋爐的安全、高效運(yùn)行提供保障。

3 結(jié)語

作為火力發(fā)電廠600 MW機(jī)組運(yùn)行不可或缺的設(shè)備，鍋爐設(shè)備的運(yùn)行質(zhì)量高低決定著火力發(fā)電廠的產(chǎn)能及生產(chǎn)成本，是影響火電廠經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵因素。為此，火電廠管理人員需要針對(duì)鍋爐設(shè)備實(shí)施有效管控，結(jié)合鍋爐設(shè)備運(yùn)行過程中存在的問題，運(yùn)用先進(jìn)的管理技術(shù)及方式合理優(yōu)化鍋爐運(yùn)行狀態(tài)，改善運(yùn)行環(huán)境條件、健全監(jiān)控體系，控制飛灰碳含量、提高煤炭燃燒效率，降低排煙溫度、有效減少熱損失，同時(shí)還要合理改造磨煤機(jī)、優(yōu)化磨煤機(jī)一次風(fēng)量控制系統(tǒng)、消除主蒸汽及再熱氣溫度差異，進(jìn)而為火力發(fā)電廠穩(wěn)定生產(chǎn)、持續(xù)發(fā)展提供保障。