火电厂锅炉运行中的节能措施

王文斌

（陕西府谷能源有限公司，陕西 府谷 719407）

锅炉是火力发电厂中的三大主机之一，锅炉运行效率直接影响到机组运行的经济性，对锅炉的运行采取科学有效的节能措施，可以直接提高火电机组的发电效率，并且还可以减少安全隐患，因此，对锅炉运行采取何种节能措施成为众多火电厂重点研究的对象。火电厂锅炉运行的节能措施主要是通过对锅炉以及相关的辅助设备设施进行改造，并对锅炉的燃烧调整采取一系列的优化措施，从而提高火电厂锅炉运行的效率和质量，减少能源的浪费问题，提高火电厂经营的整个经济效益。

1 火电厂锅炉运行发电介绍

1.1 火电厂锅炉介绍

锅炉、汽轮机、发电机构成了火电厂的三大主机，在这三大主机的协调运行下，辅助脱硫脱销、输煤、化学等设备实现火力发电。其中，锅炉由“锅”和“炉”两大部分组成，锅包括汽包、水冷壁、省煤器、下降管、过热器和再热器等；炉包括炉膛、烟道、燃烧器及空气预热器等，其作用是使燃料燃烧放热，并将水加热成具作用是使有一定温度和压力的蒸汽。而在这个过程中锅炉的运行状态会直接影响到火力发电的整体运行效率和发电厂的综合发电效率，并且还直接影响着火电厂发电的安全性。另外，锅炉运行又是其极为重要的基础环节，同时也是发电能源的重要入口，煤炭等能源进入到锅炉设备中充分燃烧，之后形成热能，为电力转化提供重要的动力资源保障，最终影响到发电厂的能源输出。所以，从火电厂整体出发，锅炉的高效运行有着非常重要的作用和价值。

1.2 火力发电厂锅炉运行原理

在火电机组发电的过程中，主要是依靠锅炉燃烧燃料来提供原动力的。炉燃烧燃料将锅中的水加热成为符合参数要求的过热蒸汽，形成蒸汽动能。其原理主要是按照以下几个流程；第一，燃烧煤炭能源；由制粉系统加工后的煤粉经一次风吹入炉膛内部，使其充分燃烧，之后在燃烧反应下把化学能转化成热能。第二，高温烟气热传递；锅炉燃烧把煤炭燃料中的一些杂质成分和碳物质经过氧气反应形成高温烟气，这些高温烟气之后再经过锅炉水冷壁、屏式过热器、高温过热器和再热器，逐渐将热量通过受热面的金属壁面传导至锅炉内部工质中，并在相变的作用下形成水蒸气组分。第三，热能转变成汽轮机的机械动能；具有一定压力和温度的蒸汽驱动汽轮机，把热能转变为机械能。

1.3 影响锅炉热效率的因素

锅炉的热效率主要是指锅炉在单位的时间内，有效的利用热量在锅炉输入热量中所占的百分比情况，燃料在进入到锅炉之后，会转化成大量的热量，其中大部分的热量会被锅炉受热面吸收，之后形成水蒸气，这些都是被利用的热量转化而来的。而另外一部分的热量就会损失，损失的这些热量就是我们所说的热损失。锅炉的热效率主要是指燃料能源在进入到锅炉内部后形成的热量中，有效热量所占总热量的百分比。现阶段，很多火电厂的大型锅炉热效率一般都可以达到90%以上。

在锅炉运行的过程中，热效率的提升主要是指增加有效利用的热量，减少锅炉运行中各个环节流程中的热损失，最为主要的是减少锅炉排烟的热损失和不完全燃烧的热损失。

第一，锅炉排烟热损失：首先，锅炉本体及其辅助设备的漏风率过高，尤其是回转式空气预热器中的漏风率过高等都会增加锅炉排烟热损失，而这些会影响到锅炉运行的效率。其次，锅炉内的炉水水质的指标，如果水冷壁管内如果含有大量的水垢，也会增加热损失。一般炉管向火侧允许结垢量达200mg/m3～300mg/m3之后，需要及时的进行酸洗，否则就会增加锅炉排烟的热损失。再次，炉膛、燃烧器区域及屏式过热器部分结焦严重的锅炉，会导致排烟温度高、过热器及再热器减温水量大、频繁吹灰等问题，对运行经济性和安全性都有较大影响。最后，如果锅炉内部的燃烧燃料使用的是含硫量比较高的劣质煤炭，硫份燃烧后除了部分硫酸盐留在灰中外，SO3与烟气中的水蒸汽形成硫酸蒸气，SCR装置中的逃逸氨气与硫酸蒸气反应生成的硫酸氢氨，易粘附于空预器换热原件上，造成积灰堵塞，使得空预器压差变大,排烟温度升高，降低锅炉效率。另外，高硫煤的燃烧还会造成水冷壁的高温腐蚀和空预器的低温腐蚀，减少锅炉寿命。

第二，不完全燃烧出现的热损失：首先，锅炉的负荷、燃烧时间和燃烧的工况不相符，配风不够合理，锅炉炉膛火焰中心的位置过高，锅炉内部的煤炭没有得到充分燃烧等形成的机械、化学不燃烧的热损失。其次，没有重视原煤特性，也没有及时的对煤量进行有效的调整，煤量过多或大幅波动，燃料无法真正的燃烬，造成能源浪费。

第三，锅炉的散热损失影响，这种影响因素主要指的是锅炉管道和锅炉本体保温层保养和检修工作不到位，锅炉的散热比较快，造成一些不必要的热损失。

2 火电厂锅炉运行中的节能措施

第一，对燃煤运行进行优化：首先，原煤是火力发电厂运行过程中的最初处理对象，原煤热值、水份和可磨度系数直接影响到磨煤机的出力与运行方式；原煤灰份的大小将影响碾磨部件的使用寿命和日常维修；原煤挥发分则影响到着火稳定性和炉内的燃烧工况，从而影响到主再热汽温、配风方式和燃烧对煤粉细度的要求。锅炉运行优化需要对其使用的煤炭资源进行科学的选择，适当的煤粉细度和高热值煤能够促进燃料的充分燃烧，提高能源的使用效率。低灰分煤则可以减少锅炉受热面的磨损，降低飞灰可燃物含量，提高锅炉运行安全性，延长使用寿命。其次，若无良好的能源品质保障，则要积极的采取原煤掺烧方式，加强原煤品质监督，科学合理的进行燃料配比，不同的煤种配比下应进行燃烧试验，寻求最优的燃烧调整方式，提高锅炉运行的经济性。再次，应进行煤粉细度和均匀性定期化验分析，通常通过飞灰可燃物、制粉系统阻力、锅炉的氧量、制粉单耗等指标，可判断出煤粉细度及均匀性是否合理，对提高燃烧效率有重要意义。最后，对飞灰的含碳量进行调整和控制；煤炭燃料燃烧后会出现大量的碳元素，这些碳元素主要是在燃烧的过程中形成的，如果碳元素过多说明煤炭燃料没有在锅炉内部得到有效的燃烧，降低了锅炉运行的使用效率。所以，工作人员需要对锅炉的自身情况进行调整，并对锅炉内部的燃烧器进行完善和优化，在保障锅炉内部煤炭完全燃烧殆尽之后进行新煤炭的添加，并对锅炉的运行稳定性能进行控制和调整。

第二，对风压、风量进行合理控制：在提高火电厂锅炉运行效率的过程中，对锅炉内的风量进行合理的控制也是非常重要的。锅炉的运行，主要是锅炉内部的燃烧过程，是空气中的氧气组分和煤炭燃料在锅炉的炉膛内部进行融合燃烧的过程，所以，对一二次风的调整将直接对燃烧的热能效率产生影响。一、按照相关的规范标准有序进行调整，应尽可能降低一次风压，通常高负荷在9.5kPa ～10kPa，低负荷在9.5kPa 以下，磨煤机一次风调门开度保持60-70%为宜，降低一次风量占比，注意了解一次调门的流量特性，调节过程中需要注意调节速度应适当，保障炉膛内燃烧稳定。二、进行锅炉二次风标定和空气动力场试验，保持各燃烧器风门开关灵活，通过金属壁温、左右两侧各段烟温、蒸汽温度等判断并保持锅炉配风均匀；定期进行氧量计标定，为合理配风提供依据；必须对飞灰可燃物进行每班取样分析，飞灰在线测量装置要进行维护和标定；三、在锅炉省煤器出口水平烟道加装CO 测量装置并把测量数据引入DCS，采用CO 浓度配合氧量对风量进行校正。当燃料充分燃烧时，烟气中CO 含量一般低于100mg/Nm3，当产生燃烧不完全现象时，CO 含量会急剧升高至数千甚至上万mg/Nm3，利用这一特性能有效消除氧量测量误差对风量调节的不利影响。运行中烟气CO 浓度目标值控制在30mg/Nm3～200mg/Nm3，能保持锅炉配风在最佳状态。为避免CO 测量值大幅度变化引起的锅炉风量波动，CO 校正回路要合理设置延迟时间和校正速率。最后，还需要对二次风量的供给进行控制，保障锅炉内部的煤粉有足够的氧气和燃烧时间，这样才可以让煤炭燃烧更加彻底，减少燃料热损失。

第三，合理控制排烟的温度：排烟温度的高低也会对锅炉的运行效率产生很大的影响，排烟的温度越高，锅炉的使用效率就会越低，因此，对排烟的温度的控制应从以下几个方面入手：一、通过燃料掺配，减少易结焦煤种的使用比例，防止易结焦煤种长时间连续使用；通过燃烧调整、燃烧器一次风量调匀和前后左右墙二次风调匀，防止火焰中心偏斜或贴壁冲墙；避免机组长时间连续带高负荷运行，可通过变负荷使渣块冷却脱落；同时可对水冷壁区域进行喷涂，或使用防结焦添加剂。二、采用多种密封技术活加装自动漏风控制系统减少空预器漏风；严格执行防止空预器堵灰、腐蚀措施，机组运行时注重冷端温度控制，投入暖风器控制空预器综合冷端温度不低于目标温度；安装并运行脱硝装置，要防止局部或部分时段喷氨过量引起的氨逃逸量超标，严密监视空预器差压，防止空预器积灰或卡涩；发现确由硫酸氢氨引起的空预器堵灰，则应视情况在停机消缺时进行高压水冲洗。三、定期观察受热面结焦情况，深入分析，定期对吹灰效果进行评估，及时调整吹灰压力和温度，根据负荷和炉内燃烧情况合理安排水冷壁、水平烟道、后烟道和空预器吹灰，合理精准的吹灰器布置和事件安排，可以有效的降低供电煤耗。四、设法降低总风量中的一次风率，适当提高二次风量占比，降低排烟温度；根据负荷变化、二次风门调节和燃烧器摆角等情况，控制合理的烟气温度，保证入炉煤粉着火温度稳定；科学调整主再热蒸汽减温水量，减少资源浪费。

同时，通过降低主再热蒸汽减温水量，减少高压设备电耗，合理回收工质，校正热工测点对机组的节能降耗也具有重要意义。

3 结语

在火电厂中，锅炉作为机组运行的动力供应设备，是主要的耗能设备，探索有效的节能措施对于实现火力发电厂的能源消耗目标有着至关重要的作用。本文分析了火力发电厂锅炉耗能存在的主要问题，探讨了火力发电厂锅炉节能对策，还有很多新措施、新技术等待我们去研究和革新。只要真正合理利用和节约能源，就可以不断提高企业生产效率，为国民经济发展再添力。