浅谈火电厂锅炉通风设备与燃烧方式的优化选型

2016-03-16于学涛

环球市场 2016年24期

关键词：通风设备动叶轴流

于学涛张忱

国电电力发展股份有限公司朝阳发电厂

浅谈火电厂锅炉通风设备与燃烧方式的优化选型

于学涛张忱

国电电力发展股份有限公司朝阳发电厂

目前，在我国大型燃煤火电机组中，普遍存在锅炉煤耗高、效率低、环境污染等问题。火电厂通风设备选型和燃烧技术的优化是实现锅炉高效燃烧和低染污染物排放的有效的方法。文中对火电厂锅炉通风设备与燃烧方式存在的问题以及选型应用进行了分析和探讨。

火电厂；锅炉；燃烧；优化

1 导言

据不完全统计，2016年一季度，中国火电总装机容量已突破10亿千瓦，但火电的利用率却为10年来最低。上半年，全国火电发电量的比重跌破60%。虽然风电、水电等其他形式新能源发电企业的投产，使我国火电装机比例降低。但无可否认，火电企业高耗能、高污染的现状，是其增速降缓的主要原因。因此，提高火电厂锅炉的燃烧效率，降低污染物排放，是火电行业发展的方向。

2 火电厂锅炉的构成

火电机组的锅炉由锅炉本体和辅机设备两部分组成。锅炉本体是锅炉设备的主要部分，其由“锅”和“炉”两部分组成。“锅”是指汽水系统。它的主要任务是吸引收燃料燃烧所放出的热量，使水蒸发并最后变成具有一定参数的合格蒸汽。“炉”是指燃烧系统。它的任务是使燃料在炉内良好的燃烧，放出热量。

锅炉的辅机设备则包括通风设备(如：一次风机、送风机、引风机)、燃料输送设备、制粉系统、除渣除尘及脱硫脱硝设备等。

3 锅炉燃烧所存在的问题

尽管燃煤发电锅炉的发展时间已经较长，但是目前该领域中还存在一些亟待解决的问题。

第一个问题是，锅炉风机的高耗能和频繁变工况运行。风机是锅炉主要的辅助设备，是锅炉动力系统中的重要环节。但在电力生产的实际中，风机运行产生的电耗占据着极高的厂用电比例。

同时，随着发电负荷的增减，锅炉主要的风机会频繁变工况运行，风机易发生喘振、失速等情况，对运行人员的调整带来困难。一旦风机的运行出现问题，就会导致其他设备受到影响，甚至影响整个电力生产的顺利进行。所以，风机结构及动力应用形式是保证锅炉高效运行的主要考量。

第二个问题是，燃烧的效率问题。尽管采用了高效的燃烧技术，大型机组中锅炉的热效率已能达到90%以上，但仍然有明显的热损失。在这种情况下为了满足生产需要，就只能增加燃料而加重锅炉的生产负担，这样会造成更多的能源浪费和设备损耗问题。如何进一步提高锅炉的热效率一直是发电企业研究应用的主要问题。

4 通风与燃烧方式的优化选型

4.1 锅炉风机选型的创新

正如前文所提到的，风机对于锅炉的运行具有重要作用。因此，风机的发展创新能够有效推动锅炉的发展，降低能耗。

目前，锅炉风机设备主要分为离心式和轴流式两种，其中轴流式风机又分为动叶可调式和静叶可调式。相比较而言，离心风机结构简单、易于维护、运行可靠。但随着机组单机容量的增加，离心风机的尺寸增大，叶轮材料的强度受到影响，风机损坏的事故时有发生，因而使离心风机运行的可靠性有所下降。

近些年，轴流风机因其结构比较紧凑，外形尺寸小的特性引起了人们的关注。但轴流风机的转子结构复杂，特别是动叶可调轴流风机，由于增加了一套复杂的液压调节系统，其检修工作量比离心风机要大很多，检修工艺要求也比离心风机高很多。通过生产厂家对其可靠性进行广泛的研究和改进，轴流风机运行的可靠性已经有了很大程度的提高，其可靠性已得到实践证明。

由于动叶可调轴流式风机在较大范围内调节流量时效率改变较小，调节经济性高。因此，目前国内有很多大型机组的送、引风机广泛采用动叶调节式。

4.2 采用更高效的燃烧形式

目前，我国火电厂燃煤锅炉的主要的燃烧方式为前后墙对冲燃烧以及四角切向燃烧。其中，前后墙对冲燃烧器射流射向炉膛后，各个旋流燃烧器射流靠卷吸高温烟气来点燃各自的煤粉气流，因而炉内火焰的充满度不是十分好。

四角切向直流燃烧的工作原理是：煤粉从锅炉四角切向射向炉膛中心，形成一个很大的旋转火炬。这个旋转火炬在炉内火焰充满度好，有利于煤粉的燃尽，还可对炉内的旋转火炬进行修正、调整。这种燃烧方式能够有效地燃用劣质煤种。同时，辅以我国设计开发出的一系列提高着火稳定性、降低污染物排放的技术，如：水平浓淡燃烧、空气分级等措施，可有效地稳定燃烧、提高燃烧效率，对NOx等污染物的生成也有较好的抑制作用。因此，在我国大型燃煤机组中，多采用四角切向燃烧方式。