黃 岳 王 珊 李 煜

（1.湖南華電平江發(fā)電有限公司，湖南岳陽(yáng) 414513；2.中國(guó)大唐集團(tuán)有限公司江西分公司，江西南昌 330000；3.北京京能清潔能源電力股份有限公司華南分公司，廣東湛江 524000）

0 引言

當(dāng)前我國(guó)產(chǎn)業(yè)發(fā)展處于轉(zhuǎn)型升級(jí)的關(guān)鍵時(shí)期，工業(yè)化和城市化水平顯著提高，原來(lái)的粗放型能源利用方式已經(jīng)不適用當(dāng)前的發(fā)展模式，綠色發(fā)展是高質(zhì)量、可持續(xù)的發(fā)展，已經(jīng)成為各國(guó)共識(shí)。要不斷開(kāi)拓新能源市場(chǎng)，優(yōu)化現(xiàn)有的燃煤技術(shù)。我國(guó)火電廠主要通過(guò)煤炭燃燒的方式運(yùn)行，如何有效提高煤炭的使用效率，提高能源轉(zhuǎn)換率，降低供電煤耗率，成為當(dāng)前火力發(fā)電廠考慮的重點(diǎn)問(wèn)題[1]?；诖耍攸c(diǎn)介紹鍋爐燃燒調(diào)整在電廠鍋爐經(jīng)濟(jì)性運(yùn)行與安全運(yùn)行中的有效利用與分析，為電力系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展提供借鑒。

1 燃燒調(diào)整的作用與意義

燃燒調(diào)整是利用不同的調(diào)整方式，盡量減少各種潛在的損失，提高鍋爐的熱效率。根據(jù)不同工況下的風(fēng)、煤、水的配比，優(yōu)化燃煤技術(shù)才能做到效率最大化。在鍋爐所有損失中，排煙熱損失和機(jī)械未完全燃燒熱損失所占比例最大，燃燒調(diào)整可以有效減少這些損失，最大限度地提高鍋爐效率。燃燒調(diào)整配合新技術(shù)的應(yīng)用，使發(fā)電煤耗率與供電煤耗率不斷降低，可以有效延長(zhǎng)煤炭資源的可用周期[2]。

2 影響鍋爐經(jīng)濟(jì)性運(yùn)行的因素

鍋爐是火力發(fā)電廠的心臟，使用周期較長(zhǎng)。有些鍋爐本身存在設(shè)計(jì)缺陷，再經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的使用，設(shè)備逐漸老化、劣化，難免存在一些經(jīng)濟(jì)性運(yùn)行方面的問(wèn)題，分析影響鍋爐經(jīng)濟(jì)性運(yùn)行的因素至關(guān)重要[3]。

煤粉經(jīng)過(guò)制粉系統(tǒng)研磨后進(jìn)入鍋爐，在燃燒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較多的飛灰和揮發(fā)性物質(zhì)，隨著受熱面減少、煙道溫度降低，熔融性物質(zhì)溫度點(diǎn)降低，吸附在受熱面上逐漸冷卻，從而使鍋爐受熱面結(jié)焦，鍋爐結(jié)焦又阻止了高溫?zé)煔夂褪軣崦娴膿Q熱，大量煙氣無(wú)法完成熱量交換，從煙囪排入大氣。排煙溫度升高，不利于降低煤耗，也不利于環(huán)境保護(hù)。

煤粉燃燒過(guò)程中，由于煤粉過(guò)粗、煤粉在爐內(nèi)停留時(shí)間過(guò)短、配風(fēng)不合理等因素，導(dǎo)致機(jī)械不完全燃燒、化學(xué)不完全燃燒[4]。爐底間隙過(guò)大和空預(yù)器阻力過(guò)大，導(dǎo)致各項(xiàng)漏風(fēng)系數(shù)的增加，進(jìn)而導(dǎo)致能量的損失。

鍋爐設(shè)備老化，閥門(mén)在高溫高壓蒸汽的沖刷下不斷磨損，出現(xiàn)嚴(yán)重內(nèi)漏，汽水損失量增加，鍋爐的給水品質(zhì)缺乏必要的監(jiān)督，導(dǎo)致?tīng)t管結(jié)垢嚴(yán)重，不能有效地吸收煤炭燃料釋放的能量。

配合調(diào)峰，鍋爐頻繁啟動(dòng)和停機(jī)，大量高溫爐水向外排出，高溫?zé)崴畬崃繋ё?，無(wú)法實(shí)現(xiàn)有效利用。為了控制住再熱蒸汽的穩(wěn)定性，需要大量使用減溫水[5]。

鍋爐本體及其附件長(zhǎng)期裸露在空氣中，未進(jìn)行有效的保溫、保冷措施，又或者保溫缺失，長(zhǎng)時(shí)間得不到修繕，導(dǎo)致散熱量增加。

3 基于燃燒調(diào)整對(duì)火力發(fā)電廠鍋爐節(jié)能降耗措施分析

3.1 合理安排吹灰，減少受熱面結(jié)焦

目前，多數(shù)電廠存在結(jié)焦嚴(yán)重的問(wèn)題。合理安排吹灰，減少受熱面結(jié)焦是火力發(fā)電廠鍋爐節(jié)能降耗的重要措施，以1000MW 前后墻對(duì)沖鍋爐防止鍋爐結(jié)焦措施為例。

首先，定期進(jìn)行鍋爐燃燒調(diào)整試驗(yàn)，通過(guò)試驗(yàn)獲得燃燒調(diào)整的第一手資料。選擇鍋爐最佳氧量運(yùn)行，避免爐膛內(nèi)出現(xiàn)影響結(jié)焦現(xiàn)象[6]。合理安排爐膛各受熱面的吹灰工作，結(jié)焦嚴(yán)重的區(qū)域要適當(dāng)增加吹灰次數(shù)，防止吹灰對(duì)管壁的頻繁沖刷，造成四管泄露，影響鍋爐的安全運(yùn)行。

其次，磨煤機(jī)各風(fēng)管煤粉濃度和各燃燒器一、二次風(fēng)門(mén)的配風(fēng)應(yīng)盡量均勻。燃燒器噴口風(fēng)粉分配不均勻，必然會(huì)造成爐膛局部燃燒氧量、熱負(fù)荷分配不均勻，若放任爐膛在缺氧情況下燃燒而不進(jìn)行調(diào)整，會(huì)進(jìn)一步加劇爐膛受熱面的結(jié)焦。

最后，保持合適的一次風(fēng)速，一次風(fēng)速過(guò)高會(huì)加大廠用電率；一次風(fēng)速過(guò)低會(huì)使煤粉聚集在燃燒器周?chē)?，使燃燒器結(jié)焦，甚至損壞燃燒器[7]。改變?nèi)紵餍鹘嵌群蛣傂酝瑯涌梢詼p輕燃燒器附近的結(jié)焦。

3.2 強(qiáng)化爐膛燃燒，減少排煙熱損失

首先，選擇合適的煤粉細(xì)度。煤粉越細(xì)，燃燒越充分。盲目增加煤粉細(xì)度會(huì)增加磨煤機(jī)的功耗與損耗，在廠用電和煤粉細(xì)度之間選擇一個(gè)最經(jīng)濟(jì)性的運(yùn)行方式，兼顧二者的平衡，減少不必要的機(jī)械不完全燃燒，節(jié)約廠用電率[8]。

其次，選擇合適的一次風(fēng)溫和風(fēng)壓，增加爐膛溫度和煤粉在爐膛內(nèi)的停留時(shí)間，煤粉燃燒最長(zhǎng)的階段是燃盡階段，要充分利用這一部分的燃燒熱量。一次風(fēng)溫能很好地蒸發(fā)掉煤粉中的水汽，但風(fēng)溫過(guò)高會(huì)造成煤粉在磨煤機(jī)或者粉管內(nèi)的爆燃，不利于鍋爐安全運(yùn)行。綜合安全運(yùn)行、熱量交換、廠用電率等多個(gè)方面，選擇一個(gè)合適的運(yùn)行工況，減少不必要的損失[9]。

再次，減少鍋爐各項(xiàng)漏風(fēng)量。例如，加強(qiáng)空預(yù)器吹灰和空預(yù)器在線(xiàn)水沖洗，對(duì)脫硝參數(shù)進(jìn)行調(diào)整時(shí)，注意供氨量的調(diào)整，防止大量硫酸氫氨的產(chǎn)生，避免空預(yù)器堵塞，減少爐底漏風(fēng)。

另外，改變空氣動(dòng)力場(chǎng)，延長(zhǎng)煤粉在爐內(nèi)停留的時(shí)間。例如改變?nèi)紵齼A角、改變火焰中心等措施。若火焰中心燃燒位置發(fā)生偏斜，會(huì)使?fàn)t膛形成較大的溫度偏差，使水冷壁吸熱不均勻，可能會(huì)破壞鍋爐的水循環(huán)與水動(dòng)力，不利于鍋爐的安全運(yùn)行[10]。

最后，燃燒調(diào)整時(shí)，及時(shí)關(guān)注著火情況。觀察火焰顏色及爐膛結(jié)焦情況，若發(fā)現(xiàn)火焰變暗或者燃燒不穩(wěn)，應(yīng)及時(shí)投入等離子或者油槍進(jìn)行引燃。

3.3 減少汽水損失，加強(qiáng)汽水品質(zhì)監(jiān)督

機(jī)組啟停過(guò)程中存在著各種沖洗活動(dòng)，例如凝汽器沖洗、凝結(jié)水沖洗、低加管道沖洗、除氧器沖洗、給水管道沖洗、鍋爐冷態(tài)開(kāi)式?jīng)_洗、鍋爐冷態(tài)循環(huán)沖洗、鍋爐熱態(tài)沖洗等，沖洗活動(dòng)伴隨著大量熱水外排。因此，要及時(shí)化驗(yàn)水質(zhì)，水質(zhì)合格后，立即安排回收，減少不必要的熱損失，同時(shí)縮短啟停機(jī)時(shí)間，降低燃料的使用量。各階段汽水達(dá)到相應(yīng)參數(shù)后，立即關(guān)閉各路疏水與爐頂排空，加強(qiáng)各疏水門(mén)與排汽門(mén)門(mén)后的測(cè)溫與監(jiān)督，發(fā)現(xiàn)閥門(mén)內(nèi)漏，立即聯(lián)系處理。實(shí)時(shí)掌握補(bǔ)水率這一重要參數(shù)，若發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)及時(shí)進(jìn)行排查。

另一方面，增加凝結(jié)水、給水加藥的用量，加強(qiáng)汽水品質(zhì)的在線(xiàn)監(jiān)督，防止鍋爐爐管及各受熱面管內(nèi)結(jié)垢。鍋爐結(jié)垢不僅僅影響了換熱效果，而且隨著換熱系數(shù)的不斷減小，管壁溫度逐漸升高，會(huì)造成受熱面爆管、爐管泄露，甚至?xí)斐慑仩t爆炸。一旦發(fā)現(xiàn)汽水品質(zhì)超標(biāo)，應(yīng)及時(shí)調(diào)整、排查，嚴(yán)格按照汽水國(guó)標(biāo)四級(jí)控制標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行[11]，以保證鍋爐各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)穩(wěn)定。合理使用減溫水，輔助減溫水調(diào)整，過(guò)熱器一級(jí)減溫水、二級(jí)減溫水要適量。通過(guò)擋板調(diào)整再熱汽溫參數(shù)，及時(shí)投入高加系統(tǒng)，通過(guò)抽汽實(shí)現(xiàn)加熱給水，提高給水溫度，降低煤耗量。

3.4 加強(qiáng)保溫保冷，減少鍋爐散熱損失

鍋爐本體及其附屬設(shè)備、各熱力系統(tǒng)管道的溫度比周?chē)h(huán)境溫度高，部分熱量會(huì)以對(duì)流和輻射的方式向周?chē)諝鈹U(kuò)散，成為鍋爐的散熱損失。因此，保溫或者保冷層在發(fā)生破損或跑冒滴漏的現(xiàn)象時(shí)，要及時(shí)進(jìn)行修復(fù)。鍋爐在建設(shè)初期，一定要選擇合適的保溫材料，隨著保溫技術(shù)的迭代更新，及時(shí)對(duì)保溫保冷材料進(jìn)行優(yōu)化[12]。此外，采用煙氣余熱回收技術(shù)，進(jìn)一步減少鍋爐的排煙熱損失。例如應(yīng)用MGGH 技術(shù)，通過(guò)煙氣再熱器提高凝結(jié)水溫度，充分發(fā)揮省煤器和調(diào)溫省煤器的作用，對(duì)尾部煙道余熱進(jìn)一步加熱給水。

3.5 完善小指標(biāo)運(yùn)行管理

鍋爐日常運(yùn)行中，有必要應(yīng)用新一套行之有效的小指標(biāo)監(jiān)督與管理辦法，促使運(yùn)行人員對(duì)機(jī)組耗差進(jìn)行調(diào)整。耗差的好壞直接反映了鍋爐的燃燒與調(diào)整水平的高低。鍋爐小指標(biāo)包括主蒸汽溫度、主蒸汽壓力、再熱汽溫度、再熱器壓力、排煙溫度、氧量、飛灰含碳量、減溫水用量、爐膛負(fù)壓、制粉單耗、煤粉細(xì)度、給水溫度、一氧化碳含量、環(huán)保參數(shù)、廠用電率等。通過(guò)制定年度總體控制目標(biāo)、開(kāi)展月度考核評(píng)比、綜合日常每班得分等方式，對(duì)各主要運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行過(guò)程控制管理，細(xì)分每一項(xiàng)參數(shù)信息，在保證機(jī)組安全運(yùn)行的前提下，尋求最大化利益，全面激發(fā)運(yùn)行人員的調(diào)整積極性與潛力，建立“指標(biāo)異常即缺陷”的生產(chǎn)成本管理意識(shí)。

3.6 維持水位及氣壓穩(wěn)定

直流鍋爐最大的特點(diǎn)就是缺少汽包的蓄熱，給水流量和蒸汽流量互相匹配，給水流量的變化會(huì)直接導(dǎo)致氣壓的變化，燃燒調(diào)整的核心是維持水煤比穩(wěn)定，若水煤比失衡，會(huì)導(dǎo)致燃燒參數(shù)的不穩(wěn)定，嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生滿(mǎn)水或缺水事故，直接影響鍋爐的安全性與經(jīng)濟(jì)性運(yùn)行。因此，鍋爐在運(yùn)行時(shí)必須時(shí)刻監(jiān)視給水量和蒸汽量的匹配程度。若給水流量過(guò)低，應(yīng)采取措施保護(hù)水動(dòng)力，防止鍋爐受熱面爆管，設(shè)置給水流量低保護(hù)；若給水流量過(guò)高，即給水流量大于蒸汽流量時(shí)，很可能造成蒸汽帶水、主再熱汽溫驟降，如果主蒸汽溫度10 分鐘內(nèi)降低50℃，應(yīng)立即打閘停機(jī)[13]。

另一方面，鍋爐設(shè)計(jì)時(shí)，為了防止受熱偏差，在各個(gè)受熱面出口增加了聯(lián)箱，以混合不同溫度的汽水，消除熱偏差的疊加。實(shí)時(shí)掌握主再熱蒸汽壓力和主再熱蒸汽溫度的，使之與當(dāng)前負(fù)荷及汽輪機(jī)調(diào)節(jié)氣門(mén)的開(kāi)度匹配，盡量減少調(diào)門(mén)的節(jié)流損失。調(diào)整好高、低壓加熱器的水位，既要利用抽汽熱加熱給水及凝結(jié)水，也要防止加熱器銅管被水淹沒(méi)。

4 結(jié)語(yǔ)

火電廠的原理是煤燃燒產(chǎn)生的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成熱能對(duì)給水進(jìn)行加熱，給水通過(guò)吸熱狀態(tài)變成過(guò)熱蒸汽，過(guò)熱蒸汽的熱能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，推動(dòng)汽輪機(jī)做功，汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)切割磁感線(xiàn)，產(chǎn)生電能。在電能生產(chǎn)過(guò)程中，必須消耗大量的能量，才能完成能量轉(zhuǎn)換[14]。一方面研究新技術(shù)、新方法從本質(zhì)上提高能量轉(zhuǎn)換效率，減少煤炭燃料的使用量。另一方面，作為運(yùn)行人員，應(yīng)通過(guò)燃燒調(diào)整提高鍋爐的經(jīng)濟(jì)性與安全性。不斷地進(jìn)行燃燒調(diào)整實(shí)驗(yàn)，制定合理的燃燒方案與技術(shù)措施，采用有效的節(jié)能方法，改善技術(shù)條件，提高燃燒效率的同時(shí)，也強(qiáng)化節(jié)能，使每一個(gè)環(huán)節(jié)的能量利用做到最大化、最優(yōu)化，讓節(jié)能降耗發(fā)揮實(shí)質(zhì)性的作用。