锅炉运行性能与烟气含氧量优化研究

邵明道

摘 要： 电厂锅炉是发电过程中耗电量最大的设备之一，其能源的利用效率直接影响到电厂各个结构性能发挥和运行成本。锅炉运行是在复杂参数和操作过程中得以进行的，其运行性能的好坏会直接影响到电厂节能降耗目标的实现。本文主要结合实际情况，就新阶段我国锅炉运行性能现状进行了分析，然后针对330MW以下锅炉烟气含氧量对锅炉性能产生的影响进行了分析，希望通过本次研究对更好的促进锅炉节能降耗，节约成本，提高资源利用效率有一定助益。

关键词：锅炉运行性能 节能降耗 烟气 优化研究

中图分类号：TK227 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2016）06-0271-01

节能降耗一直是我国电厂实现可持续发展的重要战略，同时也是电厂降低资金和资金投入成本的必由之路。鍋炉是电厂发电系统十分重要的组成部分，做好锅炉运行性能调整，可以显著降低机组资源的成本投入，同时还可以显著降低煤炭的使用量。目前，评价电厂企业发电效率的一个重要指标就是电厂锅炉运行效率的高低。基于此，就需要我们采用措施不断优化锅炉运行参数，提高煤炭资源的利用效率，真正实现节能降耗，可持续发展。

一、我国电厂锅炉运行现状分析

最近几年，我国关于节约能源和环境保护逐渐重视起来，摒弃了过去先污染后治理的经济发展模式，要求我们在生产生活过程中不断提高能源利用效率，积极应用新型能源。而电厂锅炉作为能源消耗比较大的设备，其使用和运行过程中能源利用特点一般包含以下几方面：首先，能源一般为煤炭资源，不可再生；其次，电厂发电过程中，每天锅炉消耗的煤炭量是十分巨大的，我国煤炭有超过八成以上用在了发电燃烧方面；最后，锅炉的燃烧性能较差。由于锅炉资源利用效率不高，其所产生的很多废物、烟尘对环境造成了严重的威胁，在利用煤炭发电过程中，还会向锅炉内部投入大量的工业和生活垃圾燃烧，这些物品所产生的有毒气体和固体垃圾对环境造成了严重的危害；最后，电厂锅炉整体的热效率不高。燃烧效率不高不但直接造成了煤炭燃烧的浪费，其所产生的碳氧化物、氮氧化物、硫化物对空气环境造成了严重的污染，引起了温室效应，因此，对电厂锅炉的运行效率进行优化调整是推动我国发电企业实现可持续发展的重要工作。

对电厂锅炉机组的热力系统进行跟踪检测分析，从而对锅炉内部设备的各个性能和参数进行优化分析是现阶段我国电力系统实现节能的重要措施之一。电厂锅炉在日常燃烧发电过程中是一个十分复杂的过程，其中涉及到了多种物理、化学反应，反应条件和反应参数也会对锅炉运行参数造成影响。现阶段，电厂提升锅炉运行效率的主要手段对在线监测到各种参数和数据进行分析，而这种分析方法无法对煤炭灰分、燃烧是否充分进行实时分析，所以锅炉运行参数调整依然存在很多不合理之处，需要我们另辟蹊径不断优化锅炉运行参数。

二、烟气含氧量对锅炉运行参数造成的影响

1.烟气含氧量对锅炉热效率产生的影响

本次研究分别就330MW、310MW、290MW负荷下的锅炉膛口烟气含氧量和温度、飞灰可燃物的关系进行了分析。并在此基础上，按照相应计算标准对锅炉的热效率进行了计算，得到了锅炉膛口烟气含氧量变化对排烟热损失、燃料充分燃烧损失以及锅炉热效率等参数。

通过分析我们可以看出，330MW负荷下，当可燃物含量、排烟温和烟气含氧量增加后，飞灰可燃物呈现下降趋势，烟温呈现上升趋势，当含氧量为3.2%时，飞灰可燃物含量最高为10%，烟温最低为161度，随着可燃物含量、排烟温和烟气含氧量升高而升高。随着可燃物含量、排烟温和烟气含氧量增加，炉渣含量减少，当烟气含氧量增加到3.6%之后，炉渣呈现动态平衡；310MW负荷下，随着可燃物含量、排烟温和烟气含氧量增加，飞灰和炉渣呈现下降趋势，当可燃物含量为8%，烟气含氧量为4.3%，排烟温度为163度左右时，飞灰含量下降到最低点，趋于动态平衡。而烟温随着可燃物含量、排烟温和烟气含氧量增加而显著增加。290MW负荷下，飞灰随着可燃物含量、排烟温和烟气含氧量增加而呈现下降趋势，当烟气含氧量为4.7%，可燃物含量为9%，排烟温度为166度左右时，飞灰含量达到动态平衡。烟温随着可燃物含量、排烟温和烟气含氧量升高而逐渐升高。炉渣随着可燃物含量、排烟温和烟气含氧量的升高，趋于动态平衡，当可燃物含量、排烟温和烟气含氧量3.25%、158度和4.7%后，炉渣含量最低。

按照相应计算标准对锅炉的热效率进行了计算我们可以进一步得到如下规律，首先，在330MW负荷下，排烟热损失随着热损失、烟气含氧量以及锅炉内热效率升高而升高，固体物未完全燃烧的损失随着热损失、烟气含氧量以及锅炉内热效升高呈现下降趋势，当热损失、烟气含氧量以及锅炉内热效率分别为2.7%、3.6%和90.3%之后，趋于动态平衡。而锅炉热效率先上升后下降，最高点热损失、烟气含氧量以及锅炉内热效率分别为5.8%、3.6%和90.8%左右；其次，在310MW负荷下，排烟热损失随着热损失、烟气含氧量以及锅炉内热效率升高而升高，固体物未完全燃烧的损失随着热损失、烟气含氧量以及锅炉内热效率升高呈现下降趋势，而锅炉热效率先上升后下降，最高点热损失、烟气含氧量以及锅炉内热效率分别为5.2%、3.7%和91.2%；最后，在290MW负荷下，排烟热损失显著升高，而固体物未完全燃烧热损失随着热损失、烟气含氧量以及锅炉内热效率升高而呈现下降的趋势，最低点热损失、烟气含氧量以及锅炉内热效率分别是3.25%、5.1%和89.875%。锅炉热效率呈现先上升后下降走向，最高点热损失、烟气含氧量以及锅炉内热效率分别5.5%、4.4%和90.10%。

对于330MW运行负荷，当其他运行条件不变的前提下，烟气含量升高，飞灰含量和灰渣就会降低，固体未完全燃烧的热损失也会显著降低。经过计算可以得出，330MW、310MW、290MW负荷下，当烟气含氧量为3.7%、3.6%和4.4%时，锅炉的运行效率最高。

2.烟气含氧量对氮氧化物造成的影响

由此可以得出，在不同的运行负荷下，随着氧气含量显著升高，烟气中氮氧化物的含量会呈现先减小后升高的趋势。330MW负荷下，烟气含氧量在3.5%～3.75%之间，氮氧化物的含量最低。310MW负荷下，烟气含氧量为3.75%时，氮氧化物的含量最低。290MW負荷下烟气含氧量为4.5%时，氮氧化物含量最低。在330MW、310MW、290MW负荷下，当烟气含氧量分别超过了3.5%～3.75%、3.75%和4.5%之后，锅炉运行过程氮氧化物的含量会显著升高。

三、结语

在锅炉运行过程中，烟气含氧量会显著引起锅炉热效率、烟气中氮氧化物含量的变化，并且这种变化规律是随着锅炉运行负荷变化而变化，因此，要想优化锅炉运行效率，就需要综合考虑锅炉的运行负荷、热效率以及氮氧化物的含量。在本次研究过程中，330MW的锅炉，当烟气含氧量为3.7%时，锅炉的热效率最好；当烟气含氧量达到3.5%时，氮氧化物的含量最低，综合各系各项综合效益，当锅炉膛口烟气含氧量为3.6%时，能够实现锅炉运行的最优化。

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