我国中小型煤粉电站锅炉节能技术应用策略

2020-01-19黄殿奎

中国设备工程 2020年8期

黄殿奎

(河南淮源热能环保科技有限责任公司，河南南阳 474775）

近年来，我国现代工业飞速发展的同时，也给自然环境带来了严重污染，实现节能减排已经到了迫在眉睫的地步。相比国外其他发达国家，我国对能源的利用效率相对较低，为了提高能源利用效率，就需要将电力工业作为改造重点，而在电力工业中，有70%的电力都来自火力发电，而在发电机组中，绝大部分为中小型煤电站锅炉，因此，要想降低煤炭资源消耗，就要将节能技术应用到中小型煤电站锅炉之中，以此优化电站锅炉运行效率，在提高经济利益的同时，进一步减少污染物排放。为此，以下通过探讨我国中小型煤粉电站的发展现状及其主要的节能技术，在此基础上，提出相应的应用策略，以期能够为我国电力工业的可持续发展做出贡献。

1 我国中小型煤粉电站的发展现状

锅炉主要包括工业锅炉与电站锅炉两大类，其中，用于发电的为电站锅炉，而用于生产蒸汽与热水的则采用工业锅炉。现阶段，我国正致力于加快改革电力体制，以确保电力市场能够得以有序发展，这也促使众多电力公司在市场中的竞争变得日益激烈。对于电力公司而言，只有降低发电成本，才能使其获得更多的盈利，但煤炭价格的节节上涨，却在很大程度上制约了发电成本的降低，因此，需要通过提高发电机组的运行水来达到降低成本的目的，以此实现节能降耗。火力发电机组作为电站锅炉的重要组成部分，对于电站锅炉运行效率的提高具有关键作用。不过，就目前来看，我国绝大部分的中小煤电站锅炉在参数上都属于中、高压参数，而且，在设备运行控制方面还与世界先进水平有所差距。通过分析历年的统计数据可以发现，我国能够节约发电的用煤量还有超过万吨的潜力可以挖掘，而这必将获得巨大的经济价值。考虑到电站锅炉运行因受到电网动态负荷的影响而需要进行调峰，进而造成锅炉运行长期处于非额定负荷，但通过额定负荷对运行参数进行设计是难以符合实际运行工况的，从而影响了锅炉的最佳运行效率。实际上，之所以锅炉的运行水平达不到最佳，主要原因在于排烟与固体没有完全燃烧而产生的热损失。因此，要想对中小煤粉电站锅炉进行改造，使其达到理想的节能降耗效果，就必须对其各项热损失及其经济性进行计算，然后，结合计算结果对各项控制参数进行合理调整，以此确保锅炉的运行状态达到最优，使燃烧效率得以显著提高的同时，使煤炭损耗得以有效降低。

2 我国中小型煤粉电站锅炉的主要节能技术

（1）余热利用技术。对于中小型煤粉电站锅炉而言，其排烟温度通常为120 ～140℃，这使其产生的排烟热损失很高，因此，需要通过烟气余热利用技术来降低排烟热损失，以此提高电站机组的节能效果。现阶段，在火电厂中主要是在空气预热器后加装低温省煤器，这也是应用最广泛的烟气余热回收利用方法。利用烟气余热，能够使冷凝水得以加热，并将节省的热能用于汽轮机做功，所以，主蒸汽中的流量并不会发生变化，这能够在一定程度上增大电站的总输出，从而使锅炉系统获得更高的运行效率。不过，考虑到低温省煤气会受到材料耐腐蚀性、烟气入口温度等因素的限制，这会使节能效果大大降低。因此，需要将烟气余热利用和空气预热进行结合使用，也就是在热风温度得以保持的基础上，采取两级空气预热方式来实现对空气—烟气的布置。烟气会通过I 级空气预热器出口进入低温省煤器，以便于对凝结水进行加热，然后，低温省煤器的排烟会流入到II 级空气预热器。而空气则会通过II 级空气预热器进行加热，然后，流入I级空气预热器，这样便可使锅炉的热效率大幅提高。

（2）燃烧优化技术。燃烧优化技术作为一项重要的节能技术，同样需要被应用到中小型煤粉电站锅炉中。燃烧优化技术需要开展燃烧优化调整试验，并结合风煤配比来得出最佳的锅炉运行参数，然后，通过对锅炉进行改造，以此提高锅炉的燃烧效率。燃烧优化技术需要检测锅炉燃烧参数，如风煤在线测量、炉膛火焰检测等，然后，依据测量结果对锅炉燃烧进行优化。

（3）远红外喷涂技术。远红外喷涂技术是在锅炉炉膛或受热面管子表层中涂覆一层材料，该材料的发射率性能、辐射吸收能力非常强大，这能够在一定程度上强化锅炉内部的辐射传热能力，从而使锅炉能够更加均匀地加热，使锅炉热效率得以有效提高。

（4）辅机节能与改造技术。对于中小型煤粉电站锅炉而言，其耗能水平及热效率直接受到辅机、鼓风机与引风机工作参数的影响。而辅机节能与改造技术则能够利用变速方法控制鼓引风量，进而实现对锅炉负荷的合理调节，使中小型煤粉电站锅炉的运行水平始终保持最佳，这样便可以使风机耗能降低，并可以避免过量燃煤，从而提高锅炉的节能效果。

3 我国中小型煤粉电站锅炉节能技术的应用策略

在将节能技术应用于中小型煤粉电站锅炉时，需要掌握锅炉的用能状况，然后，采取能效试验确定锅炉的实际能效状况，以便于有针对性的采取节能技术，使锅炉用能效果得到根本性的改善。一般来说，要想提高锅炉的热效率，其节能改造目标主要包括以下几个：其一，对燃烧设备进行改造，使锅炉获得更理想的燃烧效果；其二，降低排烟处的过量空气系数，使空预器漏风率得以降低；其三，对水冷壁、空气预热气吹灰、过热器、省煤气等工作进行强化；其四，通过变速技术来控制鼓引风量，以此调节锅炉负荷。在改造锅炉的燃烧器时，需要对其一次风喷嘴进行改造，确保一次风喷嘴能够实现淡煤粉与浓煤粉的分流，使其分别对应背火与向火两侧，由此便可以使一次风的着火效果得以显著提高，并且也能更为充分地燃烧煤粉，使固体未完全燃烧所产生的热损失得以有效改善。锅炉的二次风喷口则采用水平摆动式喷口，以确保气流在燃烧区域的旋转强度降低，进而使水平烟道两侧温差得到显著改善。此外，在一次风喷嘴中，需要装配周界风，周界风的风门采用电动控制，以此实现对一次风占比的适当减少，这样能够使煤粉具备更长的停留时间，从而使其更为充分的燃烧。除了需要对燃烧器进行改造，还要对锅炉的送风系统进行改造，通过变速技术控制鼓引风量，然后，通过鼓引风量来调节锅炉负荷，以确保锅炉能够始终保持最佳的运行状态，这样可以减少锅炉排放的过量空气系数与烟气量。考虑到改造锅炉主要部件需要很高的成本，因此，可以通过改造锅炉辅机降低成本花费，利用回收余热技术，也就是采用回转式空气预热器，能够使空气气压在流入送风机时有所提高，然后，利用回转式空气预热器来提升空气温度，这样空气会分别通过燃烧器与粉煤机流入锅炉或与空气混合入炉，锅炉通过燃烧会将产生的烟道气排出，而这些烟道气则可以利用过热器和炉管来汽化和过热炉水，然后，会进入省烟气中，使锅炉内的水能够借助烟道气的预热来提高温度，最后，烟道气会经过空气预热器来加热锅炉内的冷空气。考虑到中小型煤粉电站的漏风率较高，因此，需要将扇形密封板安装在各仓室、转子上下面等关键位置，并对其轴向与径向漏风间隙进行严格控制，以此降低漏风率。最后，还要对锅炉的受热面进行定期吹灰，以提高锅炉介质的导热系数。