锅炉燃烧及优化运行

刘 洋

（大唐国际托克托发电有限责任公司，内蒙古托克托 010206）

0 引言

锅炉燃烧发电是当前电力生产的主要形式。燃烧的原料为煤炭，锅炉运行过程中，蒸汽压力、再热蒸汽温度、饱和水位等，都会影响锅炉运行效果。在实际运行过程中，必须对锅炉运行情况进行实时观察，因为锅炉运行过程中会出现很多不确定的因素，造成运行过程不稳定，且外部因素随时可能引起锅炉参数的变化。例如，当锅炉运行中单元机组蒸汽流量发生改变时，锅炉的蒸汽压力、蒸汽温度以及水位都会发生改变，对锅炉燃烧的正常运行产生影响。同时，锅炉燃烧煤炭也会带来严重的环境污染问题。降低煤炭燃烧之后的一氧化氮的排放量，是锅炉优化的一大目标，在不改变设备的情况下，通过对燃烧方法进行优化，也可以达到降低氮氧化合物排放量，使电厂的生产达到国家清洁标准。锅炉燃烧的调整和优化是锅炉运行过程中的主要内容之一，对锅炉的燃烧效率十分关键。

1 锅炉燃烧优化概述

1.1 锅炉燃烧优化目标

锅炉燃烧优化指对锅炉燃烧过程进行优化与控制，降低能耗，提高能源利用率。对锅炉燃烧进行优化必须结合实际情况，根据锅炉的负荷情况、煤炭种类等进行设计，调整锅炉的操作参数，控制锅炉的运行效率，同时减少锅炉燃烧过程中的氮氧化合物的排放量，确保锅炉燃烧运行管理的经济环保性。锅炉燃烧优化控制主要是在保证锅炉机组安全运行的前提下，优化可控参数，选出一组操作参数的组合。比较常见的300 MW 锅炉，其优化目标主要是锅炉热效率、氮氧化合物排放量、运行成本3 个方面，为使这3 个方面的数据达到最优，可以进行多目标综合优化。

随着我国电力行业的不断发展，锅炉燃烧和运行管理要求越来越高，很多电厂都采用“厂网分开，竞价上网”等运行机制，在这种情况下，必须要提高锅炉燃烧机组的安全性和经济性，降低发电成本，提高锅炉燃烧方式，应对激烈的市场竞争。

1.2 锅炉运行优化原则

对锅炉运行过程进行优化，主要从燃烧参数的优化方面着手，尤其当锅炉负荷水平较低时，应控制好安全性与经济性，负荷较低时锅炉的经济性与安全性都比较低。因为锅炉不是单一的机械设备，必须和其他设备结合起来形成一个完整的机组才可以运行，而锅炉的参数设计一般都是针对某个具体设备而言，没有充分考虑到锅炉机组的情况，因此对设计参数进行优化不具备系统性，不符合实际情况。另外，在锅炉的制造与安装过程中存在一些偏差，达不到设计要求，导致锅炉运行中出现一些问题。还有就是设备设计参数不合理。因此，在锅炉燃烧优化运行过程中，应结合实际情况，从系统分析、比较等方面着手，研究锅炉在不同的负荷条件下参数的优化方式和控制方式。以现有设备为基础进行调整，才能达到更加良好的优化效果，使优化后的锅炉燃烧运行过程更合理、准确、可靠。而且在进行优化时必须进行多次试验，确定最终的锅炉燃烧经济运行方式和运行参数。

2 锅炉燃烧优化管理措施

2.1 确定锅炉燃烧优化参数

对锅炉的燃烧过程进行优化，首先必须确定锅炉燃烧过程中各参数的数值，可以经过试验了解锅炉的基本性能，然后进行优化调整。试验过程主要包括摸底试验和优化调整两部分。确定参数前，必须通过全面的收集整理，了解锅炉的基本情况，并且对锅炉的典型工况进行试验，对锅炉的热损失进行分析，通过计算锅炉的性能以及能耗，寻找引起锅炉能耗较高的原因，再确定优化目标。需要进行多次优化试验，根据锅炉优化调整试验的结果，在现场设备消缺的基础上确定最终优化目标，再进行调试，得到最终结果。

2.2 锅炉优化管理措施

2.2.1 煤质管理

燃煤质量是影响锅炉运行水平的重要因素。煤质水平较高，锅炉运行过程中产生的废气污染更少，而且锅炉的运行效率高，能耗少，浪费较少。随着电厂逐渐进入商业化运营，煤质管理也越来越重要。煤炭的灰分增加，则煤炭热值减少，锅炉的能耗、金属单耗、受热面磨损都会增加，而且燃烧的稳定性与安全性也会受到影响。因此，做好煤质管理是锅炉燃烧优化的重要措施。电厂在选择燃煤时必须对煤炭质量进行控制，从正规企业购买煤炭资源。

2.2.2 加强锅炉运行过程中的监测

锅炉的燃烧和传热过程复杂，影响因素比较随机，任何因素都可能对其产生影响，因此，必须加强锅炉运行过程的监测管理。

（1）进行实时检查，观察锅炉膛内的火焰情况，如火焰的燃烧程度、颜色、锅炉膛内充满度、着火气流等，观察是否有大面积结渣等情况，如果发现锅炉膛内有大面积结渣，应及时将结渣清除，以防结渣影响锅炉燃烧效率和传热效率。而且在锅炉运行过程中应严格控制出口烟气温度，不能超过设计值，必要时可以进行降负荷处理。

（2）加强运行过程中的吹灰与除渣。锅炉运行时按照规章制度对锅炉的各个受热面进行吹灰，可以使用吹灰器进行操作。发现吹灰器失灵，立即停止吹灰，避免烧坏吹灰器。定期对锅炉进行降负荷除渣操作，控制降负荷速率，防止因掉渣引起锅炉膛内灭火。检修人员随时观察锅炉水冷壁受热情况，确保受热面光滑，并且按照电厂规定的检修章程，定期进行大规模检修与日常小检修，保证锅炉膛内的气流度和充满度良好。

（3）加强锅炉运行的监视。锅炉膛内某个因素发生改变，都会引起锅炉运行参数的变化，锅炉的一次风速、二次风速、燃烧器区域热负荷等都要进行必要地调整。热负荷等参数可以根据燃烧所用的煤炭质量要求进行设计，运行过程中密切监控再热器汽温的变化，如果发现再热汽温出现异常升高，减温水用量明显增多，则需分析原因，降低锅炉膛内的负荷情况。

2.2.3 优化燃烧技术

空气分段燃烧可以降低锅炉氮氧化物的排放量，降低运行成本。在优化调节过程中，要适应外界负荷的变化，在满足锅炉蒸汽质量前提下，对燃烧技术进行优化。一般固态排渣煤粉锅炉，其优化目标包括稳定的汽压、汽温、蒸发量，燃烧中心要适当，燃烧过程稳定，火焰分布均匀，可以在单个燃烧器内部设计分级燃烧，在主燃烧区域顶层燃烧器上部一段距离另设二次风喷口，使部分二次风通过喷口进入锅炉炉膛内，保证蒸汽品质。

为保证锅炉燃烧过程的经济性，必须对风速与煤炭的燃烧速度进行调控，使锅炉的风煤搭配更合理，二次风与送风吸风配合，保证锅炉膛内的温度合适。合理的二次风配合是确保锅炉着火迅速、燃烧安全的重要保障。当锅炉的运行环境发生改变时，应对风与煤的比例进行调整，减少煤炭燃烧过程能量损失。当锅炉负荷改变时，可以调整送入锅炉内的煤炭量和风量，使锅炉的燃烧工况发生改变，在高负荷状态下运行。由于锅炉炉膛温度高，着火条件较好，所以燃烧过程比较稳定。

为提高锅炉效率，可以根据煤质条件，降低过量空气系数，将锅炉的排烟热损失降到最低。如果锅炉处于低负荷运行状态，则应通过适当方法降低锅炉膛内负压，提高炉膛内温度，同时能减少锅炉内部漏风，维持锅炉的稳定燃烧，避免热损失。最后，要及时调节锅炉的燃烧量，如果锅炉的负荷波动较大，则需要注意，单纯地给料已不能满足锅炉燃烧优化调节的需要，对此应调节给料机细节，如控制好炉内空气动力工况，或改变给料机的运行频率，提高锅炉运行水平。

3 结语

锅炉是发电厂的重要设备。锅炉燃烧过程中使用的主要原料是煤炭，为减少锅炉运行的损耗以及给环境带来的危害，可以加强对锅炉运行过程的优化和调整，达到节能降耗、提高能源利用率的目的。在锅炉优化运行过程中，一方面要提高煤炭质量，另一方面要优化锅炉的参数和燃烧技术，使锅炉处于最优运行状态。同时要对锅炉进行实时监控，发现异常，及时查找原因并排除，提高锅炉运行效率和运行水平。