張春鵬

(國能蚌埠發(fā)電有限公司 安徽蚌埠 233411)

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

1 火力發(fā)電廠600 MW鍋爐運行中存在的問題

1.1 運行環(huán)境不佳，鍋爐運行時參數(shù)不穩(wěn)

對于火力發(fā)電廠而言，其600 MW 鍋爐系統(tǒng)運行時，需要與其他系統(tǒng)或設(shè)備產(chǎn)生連接，由于運行環(huán)境相對復(fù)雜，可能會受到鍋爐設(shè)備本身及其他因素的干擾，因此，鍋爐設(shè)備運行時運行參數(shù)不穩(wěn)的現(xiàn)象時有出現(xiàn)，此現(xiàn)象會對鍋爐設(shè)備的安全穩(wěn)定運行產(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，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 鍋爐運行時，主要是采用人工方式監(jiān)測運行狀況，或是對故障鍋爐設(shè)備進行維護處理，因此設(shè)備運行參數(shù)異常變化難以及時掌控，可能導(dǎo)致鍋爐運行存在安全隱患，若未及時解決，甚至?xí)l(fā)安全事故。

1.2 煤炭燃燒不充分，鍋爐設(shè)備運行效率偏低

火力發(fā)電廠600 MW 鍋爐運行中，可能出現(xiàn)設(shè)備組件運行效率不高的問題。鍋爐設(shè)備運行時，需要利用汽輪機設(shè)備進行能源轉(zhuǎn)化，在汽輪機設(shè)備運行不佳的情況下，會由于鍋爐內(nèi)部煤炭無法充分燃燒而產(chǎn)生大量煤粉灰與雜質(zhì)，會導(dǎo)致高溫煙氣體積增大，進而會影響到鍋爐設(shè)備的運行效率。一方面，汽輪機的排氣負荷相對較大時，會由于超出設(shè)備自身高壓缸承載能力而使其工作效率明顯下降，問題較嚴重時，還可能導(dǎo)致汽輪機難以正常運行。另一方面，在高溫煙氣持續(xù)增加，在密度較高且具備較多粉塵時，則會使汽輪機連接出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，還會影響汽輪機正常運行，且會降低火力發(fā)電廠600 MW鍋爐設(shè)備的高效運行[1]。

1.3 排煙量過大，煤炭燃燒時熱損耗過高

對于火力發(fā)電廠而言，煤炭是600 MW 鍋爐運行的主要動力能源，在煤炭燃燒較為完全的情況下，鍋爐內(nèi)部會有較多熱能產(chǎn)生，同時也會生成一些雜質(zhì)，經(jīng)化學(xué)反應(yīng)后，熱能可轉(zhuǎn)化為汽輪機運行的機械能，而生成的雜質(zhì)則能生成高溫煙氣，會增大鍋爐內(nèi)部空間的溫度值，高溫狀態(tài)下會增大水蒸氣產(chǎn)生量，可為蒸汽汽輪運行提供動力支持。因此，鍋爐運行可為汽輪機、蒸汽機兩個設(shè)備的正常運行提供充足動力，進而促進電力能源的穩(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，這會導(dǎo)致實際生產(chǎn)電能量與預(yù)期不符，進而增大火力發(fā)電廠的運行成本。

1.4 煤料質(zhì)量不佳，磨煤機難以正常運行

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，則在磨煤機完成磨煤作業(yè)后，將磨好的煤料運送至鍋爐內(nèi)膛中后，可能會由于煤料中雜質(zhì)含量過多而對分離器的回粉功能產(chǎn)生不利影響。在分離器無法及時回粉的情況下，所生成的雜質(zhì)會越積越多，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)備無法正常運行。與此同時，由于煤粉顆粒的直徑大小各不相同，在鍋爐運行的過程中，會增大設(shè)備耗電量，并且可能會對磨煤機的正常運行產(chǎn)生一定阻礙。

1.5 煤量及風(fēng)量轉(zhuǎn)換率不高，資源浪費率過大

火力發(fā)電廠600 MW 鍋爐運行的過程中，為了解風(fēng)機運行效率，需要計算出風(fēng)機的實際流量、了解其運行壓力，并對其吸收軸的功率值展開計算。然而實踐計算工作開展中，需要經(jīng)過相對復(fù)雜的計算程序。因此，在風(fēng)機運行中，通常采取粗放式調(diào)節(jié)方式進行煤量和風(fēng)量的配比設(shè)置，難以實現(xiàn)精準的計算。由于對風(fēng)節(jié)各方面參數(shù)的把握不準確，配比設(shè)置可能不夠科學(xué)、合理，進而會增大風(fēng)機內(nèi)部的壓力值，會導(dǎo)致風(fēng)機運行過程中大量功率難以正常發(fā)揮作用，會出現(xiàn)較多的無效功率，從而會削弱風(fēng)機的轉(zhuǎn)換功率，并出現(xiàn)較高的資源浪費[2]。

1.6 受熱面溫度過低或主蒸汽與再蒸汽溫差過大，影響機組運行安全性

火力發(fā)電廠600 MW 鍋爐運行時，通常會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，受熱面溫度值相對較低，可能會導(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，可能會對機組的正常運行產(chǎn)生不利影響，甚至?xí)l(fā)嚴重的安全事故問題。造成溫度差異的主要原因有兩個方面：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；二是鍋爐吹灰時間設(shè)置不當，吹灰溫度未達到規(guī)定要求，從而導(dǎo)致再熱氣溫過高。

2 火力發(fā)電廠600 MW鍋爐運行優(yōu)化的有效路徑

2.1 改善運行環(huán)境條件，健全監(jiān)控體系

通常情況下，鍋爐運行效率的高低會受到排煙溫度的影響。在排煙溫度過高時，鍋爐生產(chǎn)質(zhì)效會偏低，且鍋爐受熱面還會出現(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、高效率運行受到影響，火力發(fā)電廠600 MW鍋爐運行過程中要優(yōu)化設(shè)備運行環(huán)境，對排煙溫度加以控制，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，從而提高鍋爐運行效率。與此同時，火力發(fā)電廠還需要科學(xué)構(gòu)建設(shè)備監(jiān)控體系，在先進設(shè)備引進后，還要建設(shè)自動化監(jiān)測體系，對600 WM鍋爐設(shè)備的運行環(huán)境展開立體化、全面化監(jiān)測，并將各個關(guān)鍵運行設(shè)備納入監(jiān)測范疇，以便實時了解各個設(shè)備的運行情況，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備參數(shù)變化，并利用總控制系統(tǒng)展開設(shè)備運行情況科學(xué)分析，自動化系統(tǒng)可自主完成非嚴重性運行問題的處理，若問題較為嚴重，則可將問題發(fā)送給工作人員，便于鍋爐設(shè)備運行問題的及時排除，以此保障600 MW鍋爐的安全、穩(wěn)定運行[3]。

2.2 控制飛灰碳含量，提高煤炭燃燒效率

優(yōu)化600 MW 鍋爐運行時，應(yīng)將飛灰碳含量合理控制作為重點，需要結(jié)合鍋爐設(shè)備運行中出現(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，進而提高煤炭的燃燒效率。同時，為節(jié)約鍋爐設(shè)備優(yōu)化成本，火力發(fā)電機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助燃環(huán)節(jié)進行優(yōu)化，以便增強煤炭燃燒的充分性，有效降低飛灰碳量，從而提高鍋爐設(shè)備的運行效率。除此之外，火力發(fā)電廠還需要嚴格控制煤炭質(zhì)量，可將飛灰率相對較低的煤炭混到質(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，達到提高煤炭燃燒利用效率的效果，進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鍋爐運行中，排煙溫度值過大是導(dǎo)致排煙時產(chǎn)生熱損失的主要原因，這會導(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，可通過以下兩項措施進行優(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鍋爐運行優(yōu)化時，可通過調(diào)整分離器擋板，減少風(fēng)管偏差，從而調(diào)整煤粉細度。某火電廠600 MW 鍋爐運行改造中，其中一個磨煤機的驅(qū)動端原煤粉細度較粗，對分離器擋板進行調(diào)整后，有效降低了風(fēng)管偏差，改變了煤粉細度，明顯降低了煙氣排放量，該磨煤機分離器擋板調(diào)整前后煤粉細度對比如表1所示。

表1 分離器調(diào)整前后煤粉細度對比

2.3.2 調(diào)整氧量

鍋爐運行中，氧量大小也會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，進而降低鍋爐運行成本。通過實驗分析發(fā)現(xiàn)，當鍋爐運行負荷段分別為220 MW、280 MW時，需要首先找出煤炭燃燒時CO生成量為0時的最低氧量值，而后再展開氧量調(diào)節(jié)適量。通過實踐實驗分析發(fā)現(xiàn)，220 MW 負荷優(yōu)的氧量應(yīng)保持在4%左右，而280 MW負荷段的氧量應(yīng)介于2.8%與3.2%之間，此時煤炭燃燒最為充分。

2.4 合理改造磨煤機，保障磨煤機正常運行

鍋爐運行中，磨煤機擋板自身特性不符合要求，可能會導(dǎo)致測量風(fēng)量熱態(tài)時得到不精準的數(shù)據(jù)，這會導(dǎo)致磨煤機出力不足現(xiàn)象。為化解這一問題，在設(shè)計分離器擋板時，需要科學(xué)定位擋板安放位置，以確保磨煤機能夠正確運行。在磨煤機運行過程中，還需要針對性調(diào)節(jié)二次風(fēng)擋板的位置，進而實現(xiàn)綜合配風(fēng)，此時，脫硝前氮氧化物的排放量會明顯低于均等配風(fēng)、正寶塔配風(fēng)以及倒寶塔配風(fēng)時的排放值。一般情況下，鍋爐磨煤機初期運行階段一般性能發(fā)揮較好，然而，在經(jīng)過一段時間應(yīng)用后，可能會出現(xiàn)效率下降問題，這是由于磨煤機被堵塞所致，會導(dǎo)致磨煤機運行時電量增大。此時，需要改造磨煤機結(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以每秒鐘25 m左右的速度進行混合。因此，需要合理調(diào)整磨煤機一次風(fēng)量控制系統(tǒng)，以便在磨煤機煤量變化時，能夠同步調(diào)整風(fēng)量，從而降低所產(chǎn)生的電能損耗。實驗分析發(fā)現(xiàn)：磨煤機轉(zhuǎn)速介于之前的25%～75%之間時，風(fēng)量數(shù)據(jù)的線性變化較為明顯；當磨煤機轉(zhuǎn)速降至25%時，可以有效延緩煤粉與空氣的混合速度；若磨煤機轉(zhuǎn)速高于75%，則會導(dǎo)致煤粉與空氣的快速融合。為此，在火力發(fā)電廠600 MW 鍋爐運行改造的過程中，需要合理調(diào)控磨煤機一次風(fēng)量控制系統(tǒng)，通過設(shè)定最為適合的風(fēng)煤比，促進鍋爐膛內(nèi)煤粉有效燃燒，進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，保障鍋爐安全運行

為有效控制600 MW 鍋爐運行時受熱面的溫度值，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，還需要對風(fēng)門進行調(diào)整，以便消除溫度偏差，使再熱器溫度值符合標準范圍。與此同時，需要做好鍋爐吹灰時間控制，通過組合優(yōu)化，確保吹灰時溫度值較為適宜，從而有效提升爐膛內(nèi)部脫氧量控制效果。若600 MW鍋爐處于相對較低的運行負荷狀態(tài)，可直接采用單獨吹灰方式，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、高效運行提供保障。

3 結(jié)語

作為火力發(fā)電廠600 MW機組運行不可或缺的設(shè)備，鍋爐設(shè)備的運行質(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)濟效益的關(guān)鍵因素。為此，火電廠管理人員需要針對鍋爐設(shè)備實施有效管控，結(jié)合鍋爐設(shè)備運行過程中存在的問題，運用先進的管理技術(shù)及方式合理優(yōu)化鍋爐運行狀態(tài)，改善運行環(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，同時還要合理改造磨煤機、優(yōu)化磨煤機一次風(fēng)量控制系統(tǒng)、消除主蒸汽及再熱氣溫度差異，進而為火力發(fā)電廠穩(wěn)定生產(chǎn)、持續(xù)發(fā)展提供保障。