火力发电厂锅炉运行控制的节能策略探究

2021-12-21王长征

中国设备工程 2021年23期

王长征

（华电漯河发电有限公司，河南漯河 462300）

火力发电厂的生产作业中，锅炉是生产系统中的重要构成，在当下现代化发展的趋势下，国家对火力发电行业提出了越来越高的要求，力求通过节能减排控制来给火力发电厂创造更大的效益，刺激各个火力发电厂的长远发展。但因为火力发电厂锅炉运行的特殊性，在节能减排控制方面，应从锅炉运行中的能源消耗原因出发，采取有效的节能策略，保持节能策略在能耗控制方面的有效性。

1 火电厂锅炉运行基本原理

锅炉运行过程中，主要的燃料是煤炭，因为煤炭资源的特殊性，在燃烧的过程中，所产生的热量可以对锅炉中的水予以加热，实现了能量转换，可以将热能以蒸汽的形式来带动汽轮机的运行，从而保障发电目标的实现。通常情况下，对于一般的火力发电厂而言，其锅炉底部存在有两层结构，一层用于煤炭燃料的放置，另一层用于给锅炉运行提供空气流通服务，使得煤炭顶部和底部可以在空气流通的过程中保持燃烧的同步性，在较短的时间内提高温度。锅炉内部水在此过程中同样会吸收一定的加热热量，进而在锅炉内形成高温高压环境，最后通过与炉外汽轮机的连接来实现压力的释放，带动发电机产生足够的电能资源。具体工作内容包含以下方面：

1.1 煤炭燃烧环节

火力发电厂的运行过程中，煤炭燃烧是最为基础性的环节，在整体的工作进行时，需在炉内填入一定量的燃料，在达到通风和燃烧基本要求的情况下，就可以保持正常的能量转换。在煤炭燃烧环节，最需要考虑的问题就是燃烧是否充分。

1.2 通风管理环节

火力发电厂的运行过程中，通风方面同样是需要关注的重点，在煤炭燃烧的过程中势必伴随着一定的高温气体，这些气体中的热量较大，一旦在通风过程中直接将这些热量加以释放，将会引发严重的热损失。此外，煤炭燃烧时同样会产生一定的煤渣粉尘，这些粉尘与高温气体混合，如果不经处理直接排放，将会引起严重的大气污染。

1.3 能量传递过程

在火力发电厂的发电过程中，煤炭燃烧的过程中也就实现了化学能向热能的转化，水吸收热能以后也就产生了高温高压水蒸气，而水蒸气将驱动汽轮机的运行，实现机械能向电能的转化。

2 火力发电厂锅炉耗能中的问题

2.1 燃料杂质较多

火力发电中的燃料主要为煤炭，煤炭资源的特殊性使得在锅炉运行中的能耗较大。市场上包含了多种的原煤，这些原煤的质量、性能差异过大，锅炉燃烧时选用的原煤不同，势必会导致燃烧率存在明显的差异，如果煤炭燃烧的充分性不够，将会导致锅炉长时间保持在低效运转的条件下，也无法保障锅炉运行的稳定性，甚至燃烧后伴随着过多的残渣产生，煤炭利用率低下且污染大。

2.2 锅炉运行效率低

在火力发电过程中，能耗过高往往表现为锅炉运行的低负荷，一旦锅炉负荷难以与锅炉高效运行的要求高度一致，将会引发严重的资源浪费和能量损耗。如果在火力发电锅炉运行中，相应的设计参数无法达到安全、高效运行的标准，锅炉的能量传输效率将异常低，无法给火力发电厂提供切实的保障。锅炉使用寿命同样会受到运行负荷的极大影响，火力发电厂的锅炉运行过程中，部分锅炉存在熄火频繁的问题，影响了燃烧的充分性，也增大了燃料燃烧、锅炉运行中的能耗，对锅炉各方面性能的优化也极为不利。总之，这些问题都会对锅炉运行效率产生直接的影响，如果要实现锅炉运行中的节能控制，有关人员需充分从这些角度出发，来进行各个方面的优化设计与改进。

3 火力发电厂锅炉运行的节能策略

3.1 注重锅炉选型和燃料选择工作

火力发电厂的锅炉运行过程中，为全面将各个方面的能耗控制在合理的范围内，提高锅炉的总体运行效率，就要针对燃料问题所引起的能耗来开展适当的控制。对于各个火力发电厂而言，如果要实现锅炉能耗控制的目标，专业人员需从短期投资和长期经济性的角度来分析，在二者关系全面把控的基础上，严格由专人来负责锅炉的选型和燃料的选择。在锅炉选型方面，尽量选择高可靠性、检修维护便捷性的设备，使得在火电厂锅炉运行时的工作效率大大提升，尽可能减少后期的维护频次。燃料性能关乎锅炉的残渣和废气排放量，与综合的能耗消耗有着直接的关系，为实现节能目标，应掺配不同的煤种，使得燃料可以与锅炉运行中的燃煤需求相一致，提高燃煤利用率。

3.2 注重锅炉设备的控制

锅炉设备的控制对于能耗控制同样有着极大的影响，每个火力发电厂的锅炉配备都有各自的要求，为满足发电要求，对于锅炉的各种参数控制也有着自身的特殊标准，因此，节能控制的过程中，同样要根据火电厂的锅炉配备要求来进行锅炉设备的科学使用，在必要的情况下进行锅炉结构的适当改造和参数优化。锅炉设备的控制方面，各个火电厂都应该充分了解当下市场上的锅炉发展和更新情况，在原有锅炉设备基础上加以改造，通过设备更新来提升锅炉的总体运行水平。一旦火力发电厂运行的过程中锅炉设备出现了质量问题，要立即组织专业人员来进行设备的更新，尽可能选用高质量的锅炉设备，从本质上提高能源利用率，保持火力发电厂锅炉的高效率、经济性运行。

3.3 完善锅炉运行方式

对锅炉运行方式的优化同样可以提升锅炉的运行效率，降低能耗，具体从以下方面来实施：（1）定期检测锅炉中的烟气浓度。日常的工作中，火电厂应安排专人负责高温烟气浓度、成分的测定，根据这些检测结果对锅炉的各个运行参数加以适当调整。（2）对锅炉炉内负荷加以适当优化。根据相应的技术规范和标准，调整锅炉的操作方式，尤其是在操作速度的调节方面，应控制在合理的范围内，操作速度过快或者过小都不利于保持锅炉的稳定运行。在锅炉运行中，为使得炉膛内的燃煤燃烧更为充分，一般要适当减小炉内负荷。

3.4 提高蒸汽的利用效率

火力发电厂的发电过程中，蒸汽利用的具体流程如图1所示，为实现火电厂的节能目标，同样要注重蒸汽利用率的提升，有关人员在锅炉运行的过程中，应密切监测锅炉的运行状态，尤其是在整个锅炉的工作期间，应结合机组的总效率，来进行锅炉供汽量的科学分配。如果在锅炉系统的运行过程中，其整体的运行效率偏高，系统一般需承受极高的负荷，一旦存在满载问题，应根据锅炉的运行效率情况掌握，来保障负荷分配的科学性。为提升蒸汽利用效率，在整个运行过程中，应尽量避免在未得到功的情况下开展高压蒸汽的转化。最初的锅炉运行阶段，就要对排汽量加以适当控制，给蒸汽的科学应用提供切实的保障。

图1 锅炉给水蒸气系统

3.5 控制锅炉运行中产生的热量损失

锅炉运行中产生的热量非常大，这些热量资源如果得不到有效的利用，热损失巨大也导致锅炉系统的总体能耗偏大。因此，针对热损失所引起的能耗问题，相关人员在锅炉运行时，应对空气预热器的漏风率加以适当控制，尽量减小烟气中的热量损失，给锅炉燃煤提供足够的氧气，提升燃烧充分性。当然，锅炉制粉中的煤粉细度控制也尤为重要，因为这一参数指标的控制可以使得燃烧中的烟尘产生总量得以减少。最后，对锅炉温度的控制也极为重要，因为一旦锅炉温度超出了正常标准，热量损失极大，相关人员应根据火力发电厂发电过程中的燃煤锅炉运行需求，将锅炉温度保持在合理范围内。