660MW超超临界机组燃煤电厂锅炉运行调整及优化策略

张振杰

摘  要：随着经济社会的快速发展，电力供应在人们的生产和生活工作当中越来越重要。本文以超超临界锅炉的概述作为切入点，从燃烧不均衡、氮氧化物排放量多、风机运行效率低下等方面对锅炉运行过程当中存在的问题进行了论述，并针对这些问题对燃烧原料、风机功率、控制系统等提出了一些优化措施，供参考。

关键词：燃煤电厂;锅炉运行;优化策略

引言：一般来说，燃煤发电在我国占据了主导地位，到2021年一季度，我国火力发电占比已达到各类电力生产比重的75.47%，在燃煤火力发电模式当中，超超临界锅炉扮演了重要角色。相关从业者应当对超超临界锅炉机组的运行流程进行深入研究并不断优化，使火力发电效率不断提高，促进电力工程的不断进步。

一、超超临界锅炉的概述

超超临界机组指的是内部蒸汽温度达到600摄氏度的燃煤锅炉机组。相较于传统燃煤发电模式来说，超超临界锅炉具有节省煤炭、改善环境、燃烧效率高、发电效果好等优势，已成为火力发电的重要发展趋势。在锅炉运行的过程当中，由于各种客观原因的影响导致存在着一些问题。技术人员应当对超超临界锅炉机组进行深入研究，找到问题的症结所在，保障超超临界锅炉机组的运行状态以及运行效率得到不断提高。

二、锅炉运行过程当中存在的问题

（一）炉内氧量不均衡

在超超临界锅炉机组运行过程当中，最常见的问题就是炉内氧量不均衡。由于煤炭的燃烧离不开氧气的帮助，而一旦氧气不足，锅炉内部的燃烧效率就会立刻减缓，造成炉内燃烧不充分，一氧化碳浓度增多，锅炉运行效率下降，污染排放量不断提升。锅炉内部燃烧不充分的主要表现包括锅炉省煤器出口烟气一氧化碳浓度高、锅炉炉膛两侧氧含量低下、吹灰枪以及烟囱被炭黑污染等等。

（二）氮氧化物排放较多

氮氧化物是燃煤锅炉在运行过程当中排放的主要物质之一，其形成原因主要有以下三种形式^[1]。第一种是原料形成。煤炭当中存留的氮元素化合物在燃烧过程当中分解，接着又与空气当中的氧气化合形成。这种形成方式的氮氧化物占总排放量的90%以上。第二种是热力作用形成。在锅炉造成的高温环境下，空气当中的氮气被氧气所氧化形成氮氧化物。这种物质受锅炉炉温影响较大，当锅炉温度较高时，这种物质所占比重也在不断上升。最后一种是空气形成。空气当中的氮气与煤炭当中的碳氢离子团形成反应。这种化合物所占比重最小。在超超临界机组锅炉运行的过程当中，氮氧化物的排放是锅炉运行对环境的主要影响因素，氮氧化物排量过大会对空气造成一定程度上的污染。

（三）风机运行效率较低

在超超临界锅炉机组运行过程当中，风机作为送氧送煤的重要装置，对燃煤锅炉的运行具有重要意义。风机功率过高会造成煤粉管堵塞，降低锅炉运行效率，风机功率过低可能会导致氧量输送不够，煤粉燃烧不完全，同样也会对锅炉运行形成阻碍。很多锅炉在运行过程当中并未对风机效率进行测试，运行效率低下。

三、优化锅炉运行的调整措施

（一）对煤粉粗细和强度进行调整

由于我国环境多样性十分复杂，因此各地所生产的煤炭当中各种物质的含量也各不相同，对燃煤发电工作的适应程度同样也存在着差异。因此，技术人员应当结合本电厂燃煤锅炉的实际情况对煤粉的粗细进行调整。一般来说，技术人员可以将煤粉细度R90控制在百分之三十，并对超超临界锅炉的运行情况进行实时监测，假如燃烧情况较为正常，即能够大幅度降低超超临界锅炉在燃烧过程当中的能耗，使燃烧效率得到提升，也使超超临界锅炉机组的运行得到优化。

相较于煤粉粗细而言，煤粉强度指的是送风机在单位送风量当中携带的煤粉多少。煤粉强度越高，送风机携带的煤粉量也就越多，然而过多煤粉会对煤粉管造成堵塞，同时也可能形成燃烧不充分的现象，既不利于超超临界锅炉机组运行效率的不断提升，还可能对环境造成一定危害^[2]。而假如送风机携带的煤粉量较少，会导致锅炉温度升速较慢，蒸汽温度达不到发电需求，使锅炉运行效果变差。相关技术人员应当对锅炉运行情况进行实时监测，并对煤粉细度和强度进行控制，应选择中速直吹系统，将送风机风速控制在一定范围内，即避免了煤粉强度过高导致的燃烧不完全现象，也避免了煤粉强度过低导致温度下降。

（二）调整送风机功率和炉内氧量

除煤粉外，锅炉内部含氧量同样对锅炉运行状态和煤炭燃烧效率具有重要影响。在锅炉运行过程当中，技术人员应当对旋流喷燃器进行调整，找出煤粉燃烧与风速的最佳配比，使超超临界锅炉机组内部的含氧量满足煤粉燃烧的需求，保障氧气在炉膛内部的均匀分布，使炉膛内的煤粉燃烧更加充分均匀，也保障了超超临界锅炉机组运行更加稳定。除了旋流喷燃器外，技术人员还可以对等离子燃烧器和煤粉燃烧器进行调整，提高二次送风强度，使风速与煤粉强度相符合，一方面保障超超臨界锅炉燃烧效率不断提升，另一方面也减少了氮氧化物与煤炭燃烧飞灰的排放，降低了对环境的污染。

（三）优化蒸汽管道设置

在蒸汽管道的优化设计前，技术人员应当对蒸汽流动方式与流动效率进行计算，降低蒸汽在管道当中行进时的损耗，使锅炉的能耗得到不断下降。在传统锅炉蒸汽管道设计当中，很多部位为了降低占地体积，保障锅炉正常运行，都使用了弯头进行连接，然而这些弯头相较于弯管来说，其连接部位强度较弱，可能在连接部位产生蒸汽的逸散，此外弯头对蒸汽行进过程当中的损耗也较为严重。因此技术人员可在优化设计的过程当中将管道弯头进行调整，从弯头换为弯管，避免高温蒸汽在弯头连接部位的逸散，也降低了蒸汽行进的损耗，使高温蒸汽的热耗不断降低，其加热效率得到不断提高，使锅炉落实了节能减排的基本方针，实现了保护环境的基本要求。

此外，在进行管道布置的过程当中，应当尽量缩短蒸汽管道长度，提升管道保温性能，减少蒸汽在管道输送过程当中产生的损耗，使高温蒸汽在管道行进过程当中保存热量，为燃煤发电提供其必需的动力源。

（四）调整给水控制系统

在传统锅炉的给水控制流程当中，给水控制系统的自主性较强，减温水调门对蒸汽温度的控制作用较为低下，需要技术人员对给水量进行手动调节，既不利于降低技术人员的工作压力，也不利于保障锅炉的稳定运行^[3]。因此技术人员应当按照锅炉运行时的基本情况对给水控制系统的控制函数进行修改，使给水控制系统对蒸汽温度的调控更加灵敏，降低人工控制的频率，使蒸汽温度满足发电需求，同时也大幅度减少了技术人员的工作量，使超超临界锅炉机组的自动化程度得到不断提升。

（五）调节主控系统

调节主控系统能使超超临界锅炉机组的自动化调节模式更加高效。在传统的锅炉主控系统当中，对蒸汽压力与工况负荷的调节效率较低，调节精度较差，技术人员可以分别对主控系统的响应速度、PID参数等进行调整，使其针对蒸汽压力和负荷工况的调节偏差不断降低，精度得到较高提升，使超超临界锅炉机组的運行状态更加稳定，对保障燃煤发电的效率具有重要意义。

结论：总而言之，在660MW超超临界锅炉机组运行过程当中，由于送风量以及煤炭燃烧效能的影响存在着一些问题。技术人员以及主管部门应当从煤粉粗细和强度、送风机功率、蒸汽管道设置、给水控制系统以及锅炉主控系统等几个方面进行调整和优化，使其满足超超临界锅炉机组的运行需求，促进燃煤发电效率提升。

参考文献：

[1]刘法志，李沙，吴桂福，金李，丁文龙.660 MW超临界机组对冲燃烧锅炉节能优化调整研究[J].节能，2021，40（07）：32-36.

[2]王小华，刘瑞鹏，丁奕文，陈敏.660MW超超临界机组不同炉型高温再热器管壁温度分布规律研究[J].热能动力工程，2021，36（07）：145-150.

[3]刘剑，王延清，杜学森，黄永志.某660MW超超临界机组锅炉过热器局部壁温偏高的问题分析与治理[J].河南电力，2021（S1）：10-11+18.