电厂锅炉应用在热能动力工程中的探索

房建军

摘 要：锅炉它通过燃烧和传热将燃料的化学能转化为蒸汽的热能。

关键词：电厂锅炉；热能动力；应用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.04.168

随着经济的发展、人民生活水平的提高，我国面临的能源问题以及由此引发的环境问题越来越多。中国正处于经济快速发展阶段，在能源和环境的双重压力下，都要求火力发电机组提高能源利用率，降低供电煤耗，减少污染物排放。锅炉是火力发电机组的三大核心设备之一，它通过燃烧和传热将燃料的化学能转化为蒸汽的热能。因此，如何让电厂锅炉的燃烧效率达到市场经济的要求，对于电厂来讲，运用热能动力技术推动电厂锅炉的技术进步就显得尤为关键。

1 热能与动力工程概述

所谓的热能与动力工程是研究热能转化和利用的方法。火力发电厂以煤、石油、天然气等矿物燃料作为能源，以水蒸气作为工质完成蒸汽动力循环。火电厂生产的电能需要经过多次能量转换过程：首先由锅炉将燃料燃烧释放出的化学能通过受热面使给水加热、蒸发、过热，转变为蒸汽的热能，再由汽轮机将蒸汽的热能转变为高速旋转的机械能，然后由汽轮机带动发电机将机械能转变为源源不断地向外界输送的电能。

锅炉它通过燃烧和传热将燃料的化学能转化为蒸汽的热能，锅炉效率是其能量转换的重要经济性指标，一般来说，对于大型火力发电机组，锅炉效率每提高1%，整套机组的效率可以提高0.3-0.4%，供电煤耗可以降低0.7-1%。而锅炉效率又与炉内的燃烧工况密切相关，组织好炉内的燃烧，可以有效地提高锅炉效率，实现机组的高效运行。锅炉燃烧优化技术通过控制燃烧系统各调节参数，优化炉内燃烧工况，实现提高锅炉效率、降低污染物排放的目标，是火电厂节能减排的重要措施，将有利于火力发电厂整体效益的提高，是增强企业竞争力的重要措施。

2 影响锅炉热能效率的因素分析

2.1 锅炉热能效率分析

火电厂的蒸汽动力循环是将水由水泵送入锅炉被加热汽化，直至成为过热蒸汽后，进入汽轮机膨胀做功，做功后的低压蒸汽进入冷凝器被冷却凝结成水，然后回到水泵中，完成一个循环。从整个动力装置的角度来说，评价整个动力装置的指标是动力装置效率，即装置输出的净功与燃料放出的热量的比值。显然，煤价越高，电厂的生产成本越高；发电机组效率越高，生产成本越低。生产成本和煤价成正比，和发电机组效率成反比。提高发电机组效率，减小单位发电耗煤量的很大一部分节能潜力是提高锅炉热效率。锅炉是吸收燃料经燃烧发出的热量而生产蒸汽的设备，它的热平衡主要是燃料的热量收支平衡。

2.2 影响锅炉热能效率的因素

首先，影响锅炉有效吸收热量最主要的因素是排烟热损失，约占燃料有效放热量的5-7%，主要因素还有以飞灰和灰渣中未燃碳为主计算得到的固体未完全燃烧损失。相对于排烟热损失和固体未完全燃烧损失，其余热损失量均为小量。其次，固体未完全燃烧损失是影响锅炉运行热效率的第二大热损失，飞灰中的未燃碳和灰渣中的未燃碳是固体的主要组成部分。飞灰含碳量的增大显示了燃料燃烧的不完全，不仅会导致固体未完全燃烧损失的增大，锅炉运行热效率的降低，还会导致锅炉尾部烟气的静电除尘效率降低，排入大气的污染物增多。

3 热能动力工程中锅炉再热汽温调整技术的应用

电厂锅炉应用在热能动力工程中的方法很多，比如对受热面的改造、配煤方式的改造以及与燃烧相关设备的改造，都有益于燃烧优化。但是为了提升再热汽温，还可以从运行上进行调整，具体方法如调整吹灰与调整燃烧。

3.1 调整吹灰技术

对受热面进行灵活的吹灰可一定程度上缓解再热蒸汽欠温情况，同时可减轻烟气偏差，从而改善再热器出口管道的温度偏差。

首先，改善汽温。在确保受热面无严重结渣、运行安全的情况下，可适当减少一级过热器、三级过热器和二级过热器的吹灰频率，降低其换热系数，效果相当于减少过热器受热面，从而提高了再热器受热面的入口烟温，增加了换热温差，改善其汽温状况。同时，可以增加再热器的吹灰频率，使其受热面保持较为干净的状态，从而换热系数得以提升，其效果相当于增加了再热器受热面。

其次，改善偏差。从有些电厂的运行情况看，再热器出口汽温偏差较大，导致在再热器出口蒸汽总体欠温的情况下还需要进行喷水解决部分受热面的超温问题。因此如果改善烟气侧偏差，其欠温情况将有所缓解，燃烧调整是一种方式，另外还可以通过修改吹灰策略进行优化。

具体操作是，不对二级再热器靠左右炉墙附近的受热面吹灰以减少其吸热，而对二级再热器处于炉膛中间的受热面进行吹灰，增加其吸热能力，使其受热面吸热偏差适应烟气偏差，缓解由于烟气残余动量造成的温度中间低，四周高的情况。

另外对一级再热器增加左右墙附近的受热面的吹灰，减少炉膛中间的受热面吹灰。在确保受热面安全性的前提下加大一级再热器靠炉墙四周的受热面与炉膛中间的受热面的烟气侧偏差。由于其高温部分（外侧）交叉进入二级再热器的低烟温区域（内侧），从而可改善二级再热器出口汽温偏差。

3.2 调整燃烧技术

针对目前一些电厂锅炉再热器靠近左右炉墙区域吸热多、中间吸热少、右墙区域吸热最多的情况，燃烧调整的目的是减少受热面吸热偏差，控制沿炉膛宽度方向每个区域的吸热量。燃烧调整要求四个角燃烧器摆动角度保持一致、SOFA水平摆动执行机构正常、制粉系统四角调平以及四角二次风量特性良好。所以在锅炉有检修机会时，应对燃烧器安装位置、上下摆角、二次风门挡板特性、SOFA水平摆动执行机构进行检查，并在热态时予以调平，尽可能减少燃烧器摆角变化时造成的受热面各对称位置的吸热偏差。

完成上述工作后，通过SOFA水平摆动角度及风量、偏置二次风与直吹二次风，尽可能使炉内火球处于炉膛中心并减少火球的残余旋转，提高火焰充满程度，使受热面沿炉膛宽度方向对称于炉膛中心线各位置吸热更均匀，减少目前因偏差造成的再热器减温水量。

参考文献：

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