火力发电厂锅炉优化运行措施分析

张子宏

（酒钢宏晟电热公司发电二分厂，甘肃 嘉峪关 735100）

0 引言

就目前的很多火电厂而言，传统锅炉已经无法满足其实际运行需求。在这样的情况下，火电厂就需要通过合理的策略来进行锅炉优化。具体优化中，首先应该对火电厂中锅炉的具体运行原理做到全面了解，然后对目前火电厂锅炉运行中存在的典型问题进行分析。通过这样的方式，才可以获取到火电厂锅炉运行的实际需求与实际问题，并以此为依据，采取合理的优化措施来提升其运行效果。就目前来看，火电厂中所应用的锅炉大多为两类，第一是循环流化床型锅炉，第二是粉煤类锅炉。因为这两种锅炉在燃料的形态上存在很大差别，所以其优化方式和需要注意的内容也具有一定的差异性。因此在对不同锅炉进行优化的过程中，也应该全面重视锅炉的具体特征，明确其实际运行需求，然后再采取合理的优化措施对其加以优化。通过这样的方式，才可以有效保障火电厂锅炉的运行效果，让传统锅炉运行过程中的诸多问题得以有效解决，在节约能源保护环境的基础上提升火电厂的经济效益。

1 火电厂锅炉运行原理和问题分析

1.1 运行原理

在火电厂锅炉的运行过程中，首先通过燃料在炉膛中的燃烧来获得热量，然后通过高压烟气热传递的方式对这些热量进行吸收，再用吸收到的热量给锅炉中的水加热，这样便可以获取到蒸汽动能。最后将蒸汽动能传输给汽轮机系统，直接给汽轮机提供相应的机械能，为汽轮机的发电提供充足的动力能源。以下是其主要的运行步骤：

（1）将煤炭材料投入到锅炉炉膛中，保障燃料在其中不断燃烧，通过燃烧反应来实现化学能到热能的转化。

（2）在燃烧的过程中，煤炭资源内部各个组分的杂质以及碳物质会与空气中的氧气发生反应，并在此作用下产生高温的烟气，在这些高温烟气中含有比较多的热量，这些热量运行在锅炉内部，从锅炉中的屏式过热器、锅炉内部的水冷壁、锅炉高温过热器和锅炉再热器中通过。在高温烟气和这些部位接触之后，其中的热量也将通过这些部位传递出去，逐渐传递到锅炉内部的工作物质中，随着相变作用，在其中会生成水蒸气[1]。

（3）在锅炉中，水蒸气主要通过汽轮机来进行热能传递，使其作用在汽轮机中，便可转变为汽轮机的机械能，汽轮机也将在这些机械能的供应作用下完成发电。

1.2 运行问题

在火电厂锅炉的运行过程中，经常会有一些问题发生，这些问题主要表现为两个方面：其一是热损方面的问题，在火电厂锅炉运行问题中，热损是一个主要问题，导致锅炉热损问题的主要原因是排烟，排烟会造成能源的严重消耗，如果燃烧不完全，将会浪费掉大量的燃料资源，同时也会对环境造成污染。其二是蒸汽参数方面的问题，锅炉运行中，只有对参数进行正确设置，才可以保障锅炉的良性运行，所以在具体应用过程中，一定要保障其参数设置足够平稳，对煤消耗量的高低做到全面明确，然后根据煤炭质量以及实际负荷来进行煤消耗量参数确定。通过这样的方式，才可以有效保障锅炉的良好稳定运行，否则便会对锅炉的运行效果造成影响。

2 火电厂循环流化床锅炉的运行优化

就目前的火电厂锅炉来看，循环硫化床形式的锅炉是一种比较广泛应用的设备，在对此类锅炉设备的运行进行优化的过程中，主要的措施包括燃烧优化、风量调整、排烟温度调整和飞灰碳含量调整。以下是具体的优化措施：

2.1 燃烧优化

在火电厂锅炉的运行过程中，最主要的能源就是煤炭，因此，要想实现锅炉运行的有效优化，一项关键措施就是提升煤炭质量。不论是何种形式的锅炉，在运行过程中都需要大量的煤炭资源消耗，因此，要想实现燃烧效率的提升，就必须要提升煤炭质量，同时也应该让投入到锅炉燃烧中的煤炭原料具有合适的粒径，具体粒径应根据实际的设计值来确定，使其尽量小于设计值[2]。通过这样的方式，便可以让循环硫化床锅炉实现综合供热效率的显著提升，以此来实现其运行的合理优化。

2.2 风量调整

在进行火电厂锅炉运行的优化过程中，一项十分有效的措施就是对其风量进行调整。因为燃料在炉膛中燃烧的整个过程其实就是与空气中的氧气接触，进而实现融合燃烧的过程，而氧气含量则需要通过风量的调整来得以良好保障。具体调整时，应该对锅炉内的一次风量以及二次风量进行实时观察，让炉膛中的煤炭原材料和风量之间的配比得到合理调整，通过这样的方式，便可以让循环流化床锅炉的供热效率达到最佳。在对此类锅炉设备进行应用之前，首先应该对其风量比例进行合理设置，这样便可有效保障锅炉中的床层压力。而通过风量比例的合理设置，也可以对炉膛内煤炭粒径过大所导致的燃料流动性较差问题得到有效解决，使其流动性得以显著提升[3]。另外，在对火电厂中的循环流化床型锅炉进行运行优化的过程中，也应该对炉膛内部的空气指数加以合理控制，让燃料流动性得以保障的同时也应该对进入到炉膛中的风量数值加以严格控制，对风量数值以及配比进行科学设置。最后，在二次风量进行调整的过程中，主要应使其供给量得到良好保障，这样才能够为锅炉中额煤炭燃烧提供充足的氧气，让燃料得以彻底燃烧，以此来达到良好的运行优化效果。

2.3 排烟温度调整

排烟温度调整在锅炉运行优化中属于一项十分有效的内容。排烟温度会对锅炉的使用效率造成直接影响，并与其有着正相关的关系。因此在对锅炉的运行进行优化的过程中，一定要对排烟温度进行合理调整，将加热部位沉积的烟灰及时清理干净，避免排烟温度过高的情况。在此过程中，也需要对锅炉结构加以不断改进，并使其使用守则得以完善，让排烟温度得以有效降低。通过这样的方式，才可以实现锅炉运行效率的科学提升。

2.4 飞灰含碳量调整

在火电厂锅炉的运行过程中，煤炭燃烧是一个必然的过程，而煤炭燃烧势必会让一些碳元素出现，这些碳元素会在整个的煤炭燃烧过程中形成，一旦碳元素过多，就会对炉膛中的煤炭燃烧效果造成影响，使其难以燃烧充分，最终导致锅炉的燃烧效率降低。在发生了此类问题之后，由于炉膛中的实际情况并不能一直保持在一个不变的状态，所以很多工作人员在检查过程中也都会出现误判原因的情况，误认为煤炭已经燃尽，然后继续将新的煤炭加入其中，进而大幅度增加火电厂的发电成本。因此，为有效解决此类问题，就必须对锅炉飞灰碳含量进行合理调整，让锅炉燃烧器得到有效完善，保障煤炭在炉膛中可以充分燃烧，以此来实现锅炉运行的进一步优化。

3 粉煤锅炉的运行优化

粉煤锅炉就是将粉末状的煤炭作为燃料，通过此类煤炭的燃烧来形成高温烟气，然后又高温烟气实现动力等各种发电所需能源的产生。就结构方面而言，粉煤锅炉的主要组成部分包括锅炉炉膛、锅炉燃烧器、锅炉制粉设备以及锅炉供风设备等。在此类锅炉的运行过程中，其主要的工作原理是借助于制粉设备以及供风设备对煤炭原料进行加工，将其加工成粉末状，然后再通过供风设备中的一次风将粉末状的煤炭送入到锅炉炉膛内，再借助于二次风在锅炉的燃烧器中进行环形风道建立，并再一次将煤炭粉末送入到锅炉炉膛内[4]。此时，锅炉燃烧器将会对粉末状的煤炭和空气进行混合，通过两次的吹风让粉末状的煤炭原料和空气进入到锅炉的炉膛中，这样便会在锅炉炉膛内形成一个空气形式的动力场。通过这样的方式，便可为煤炭着火以及燃烧等的整个流程提供有效保障，让粉末状的煤炭实现高效燃烧。

一般情况下，粉末状的煤炭将会在锅炉炉膛内停留一秒钟左右的时间，在这段时间中，为有效保障其燃烧的完全性，一定要对风量进行合理设定，以此来保障整体的能量供应。为达到这一目标，需要对粉煤锅炉进行科学的参数计算和设计，具体情况如下表所示：

表1 粉煤锅炉运行参数

在锅炉运行过程中，其燃烧的总数值公式为：

在以上公式中，Bj所代表的是有效燃烧量，B代表的是煤炭的总消耗数量，q4代表的是燃烧过程中的机械损失量，通过以上的公式可以看出，只要将Bj这一数值提升，便可以让锅炉实际运行效率得以有效提升。因此，按照上述公式和相关参数，在对粉煤类锅炉进行运行优化的过程中，主要可以采取以下几个方面的优化措施：

（1）原煤掺烧。对于煤炭原料质量降低的问题应随时准备好应对措施，一旦出现了此类问题，应及时通过原煤掺烧的方法来加以应对。在粉煤类锅炉的运行过程中，煤炭原料质量降低问题是一种十分常见的现象，因为煤炭原料的设计质量和具体应用过程中的实际煤炭质量通常不会完全一致，而这样的情况将会直接对于粉煤类锅炉的实际运行效率造成不利影响。因此，当出现了这样的偏差时，应通过原煤掺烧的方法来有效解决此类问题，这种方法可以让多种类型煤炭废料的比例得到良好调和，以此来实现煤炭设计质量和实际燃烧中的煤炭质量差别的最大化降低。同时也需要对风量进行合理的设定，以此来保障煤炭原料燃烧的充分性。这里所说的风量设计主要有一次风量设计以及二次风量设计。

（2）浓度标定。对锅炉内部浓度进行定期标定，并将其质量调平，同时也应该对高温烟气中的成分进行分析。在完成了这些操作之后，才可以对锅炉运行的基本信息数据实现准确获取，然后以此为依据来进行粉煤类锅炉运行参数的合理设定。通过这样的方式，才可以有效解决粉煤类锅炉运行中的很多问题，使其得以安全有序运行。

（3）风量调整。对粉煤类锅炉内部的负荷进行适当调整，具体调整中，应根据锅炉所规范的具体操作方式来进行调整，适当调节其操作速度，不可将调节速度盲目提升，这样才可以有效保障整个调节过程的有序进行。调整过程中，首先应注意保障粉末状的煤炭原料可以在粉煤类锅炉中的炉膛里达到稳定燃烧的效果，当炉膛处于低负荷情况时，先将其中的粉末状煤炭原料撤出，然后将供风设备停止，而在需要增加炉内负荷的情况下再将供风设备开启，加大供风量。然后在炉膛内部增加粉末状煤炭材料，这样便可有效保障此类锅炉运行的稳定性，在火电厂粉煤类锅炉的具体运行过程中，超负荷工作的现象经常会发生，这样的情况将会导致锅炉在运行过程中产生炉膛结焦情况，进而影响到锅炉的运行效果。基于此，在火电厂粉煤类锅炉的具体应用过程中，为有效避免此类问题对粉煤锅炉实际运行质量和运行效率所带来的不利影响，就需要借助于配风试验的方式对锅炉内部进行试验，通过供风设备的不断调节来实现一次风量大小以及二次风量大小的调整，并在调整过程中对锅炉的实际运行效果进行持续监测，通过调整与监测可以发现，在火力发电厂中，为有效解决炉膛内部的结焦问题，提升锅炉运行效果，需要将锅炉按照不同的区域进行划分，且各个区域中的风量配比值也需要根据实际情况来进行调整，以此来满足粉煤类锅炉的各个区域的实际运行需求[5]。在此过程中，也应该对火电厂粉煤锅炉中的吹风范围以及风量频率加以不断调节，让锅炉中的每一个受热面都不出现粉末状煤炭原料被污染的情况。通过这样的方式，也可以有效提升粉煤类锅炉的运行效率，满足当今火电厂实际的经营与发展需求。

4 结语

综上所述，在火力发电厂的运行过程中，锅炉是最为关键的一项基础设施。但是在当今火电厂的不断发展和社会用电需求的不断提升过程中，传统的锅炉运行模式已经越来越难以满足其实际需求，无论是在能源节约方面、环境保护方面，还是在运行效率与经济性等的方面，都需要得到进一步的优化。基于此，火电厂需要对锅炉的具体运行情况加以全面分析，找出其中存在的问题，并以此为依据，通过合理的措施来进行优化。这样才能够有效改善火电厂的锅炉运行状况，提升锅炉运行质量和火电厂自身的经济效益，并有效满足当今社会对于电能的实际应用需求，促进我国社会经济的良好稳定发展。