660MW超超臨界機(jī)組燃煤電廠鍋爐運(yùn)行調(diào)整及優(yōu)化策略

張振杰

摘? 要：隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，電力供應(yīng)在人們的生產(chǎn)和生活工作當(dāng)中越來越重要。本文以超超臨界鍋爐的概述作為切入點(diǎn)，從燃燒不均衡、氮氧化物排放量多、風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率低下等方面對鍋爐運(yùn)行過程當(dāng)中存在的問題進(jìn)行了論述，并針對這些問題對燃燒原料、風(fēng)機(jī)功率、控制系統(tǒng)等提出了一些優(yōu)化措施，供參考。

關(guān)鍵詞：燃煤電廠;鍋爐運(yùn)行;優(yōu)化策略

引言：一般來說，燃煤發(fā)電在我國占據(jù)了主導(dǎo)地位，到2021年一季度，我國火力發(fā)電占比已達(dá)到各類電力生產(chǎn)比重的75.47%，在燃煤火力發(fā)電模式當(dāng)中，超超臨界鍋爐扮演了重要角色。相關(guān)從業(yè)者應(yīng)當(dāng)對超超臨界鍋爐機(jī)組的運(yùn)行流程進(jìn)行深入研究并不斷優(yōu)化，使火力發(fā)電效率不斷提高，促進(jìn)電力工程的不斷進(jìn)步。

一、超超臨界鍋爐的概述

超超臨界機(jī)組指的是內(nèi)部蒸汽溫度達(dá)到600攝氏度的燃煤鍋爐機(jī)組。相較于傳統(tǒng)燃煤發(fā)電模式來說，超超臨界鍋爐具有節(jié)省煤炭、改善環(huán)境、燃燒效率高、發(fā)電效果好等優(yōu)勢，已成為火力發(fā)電的重要發(fā)展趨勢。在鍋爐運(yùn)行的過程當(dāng)中，由于各種客觀原因的影響導(dǎo)致存在著一些問題。技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)對超超臨界鍋爐機(jī)組進(jìn)行深入研究，找到問題的癥結(jié)所在，保障超超臨界鍋爐機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)以及運(yùn)行效率得到不斷提高。

二、鍋爐運(yùn)行過程當(dāng)中存在的問題

（一）爐內(nèi)氧量不均衡

在超超臨界鍋爐機(jī)組運(yùn)行過程當(dāng)中，最常見的問題就是爐內(nèi)氧量不均衡。由于煤炭的燃燒離不開氧氣的幫助，而一旦氧氣不足，鍋爐內(nèi)部的燃燒效率就會(huì)立刻減緩，造成爐內(nèi)燃燒不充分，一氧化碳濃度增多，鍋爐運(yùn)行效率下降，污染排放量不斷提升。鍋爐內(nèi)部燃燒不充分的主要表現(xiàn)包括鍋爐省煤器出口煙氣一氧化碳濃度高、鍋爐爐膛兩側(cè)氧含量低下、吹灰槍以及煙囪被炭黑污染等等。

（二）氮氧化物排放較多

氮氧化物是燃煤鍋爐在運(yùn)行過程當(dāng)中排放的主要物質(zhì)之一，其形成原因主要有以下三種形式^[1]。第一種是原料形成。煤炭當(dāng)中存留的氮元素化合物在燃燒過程當(dāng)中分解，接著又與空氣當(dāng)中的氧氣化合形成。這種形成方式的氮氧化物占總排放量的90%以上。第二種是熱力作用形成。在鍋爐造成的高溫環(huán)境下，空氣當(dāng)中的氮?dú)獗谎鯕馑趸纬傻趸?。這種物質(zhì)受鍋爐爐溫影響較大，當(dāng)鍋爐溫度較高時(shí)，這種物質(zhì)所占比重也在不斷上升。最后一種是空氣形成。空氣當(dāng)中的氮?dú)馀c煤炭當(dāng)中的碳?xì)潆x子團(tuán)形成反應(yīng)。這種化合物所占比重最小。在超超臨界機(jī)組鍋爐運(yùn)行的過程當(dāng)中，氮氧化物的排放是鍋爐運(yùn)行對環(huán)境的主要影響因素，氮氧化物排量過大會(huì)對空氣造成一定程度上的污染。

（三）風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率較低

在超超臨界鍋爐機(jī)組運(yùn)行過程當(dāng)中，風(fēng)機(jī)作為送氧送煤的重要裝置，對燃煤鍋爐的運(yùn)行具有重要意義。風(fēng)機(jī)功率過高會(huì)造成煤粉管堵塞，降低鍋爐運(yùn)行效率，風(fēng)機(jī)功率過低可能會(huì)導(dǎo)致氧量輸送不夠，煤粉燃燒不完全，同樣也會(huì)對鍋爐運(yùn)行形成阻礙。很多鍋爐在運(yùn)行過程當(dāng)中并未對風(fēng)機(jī)效率進(jìn)行測試，運(yùn)行效率低下。

三、優(yōu)化鍋爐運(yùn)行的調(diào)整措施

（一）對煤粉粗細(xì)和強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)整

由于我國環(huán)境多樣性十分復(fù)雜，因此各地所生產(chǎn)的煤炭當(dāng)中各種物質(zhì)的含量也各不相同，對燃煤發(fā)電工作的適應(yīng)程度同樣也存在著差異。因此，技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)結(jié)合本電廠燃煤鍋爐的實(shí)際情況對煤粉的粗細(xì)進(jìn)行調(diào)整。一般來說，技術(shù)人員可以將煤粉細(xì)度R90控制在百分之三十，并對超超臨界鍋爐的運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，假如燃燒情況較為正常，即能夠大幅度降低超超臨界鍋爐在燃燒過程當(dāng)中的能耗，使燃燒效率得到提升，也使超超臨界鍋爐機(jī)組的運(yùn)行得到優(yōu)化。

相較于煤粉粗細(xì)而言，煤粉強(qiáng)度指的是送風(fēng)機(jī)在單位送風(fēng)量當(dāng)中攜帶的煤粉多少。煤粉強(qiáng)度越高，送風(fēng)機(jī)攜帶的煤粉量也就越多，然而過多煤粉會(huì)對煤粉管造成堵塞，同時(shí)也可能形成燃燒不充分的現(xiàn)象，既不利于超超臨界鍋爐機(jī)組運(yùn)行效率的不斷提升，還可能對環(huán)境造成一定危害^[2]。而假如送風(fēng)機(jī)攜帶的煤粉量較少，會(huì)導(dǎo)致鍋爐溫度升速較慢，蒸汽溫度達(dá)不到發(fā)電需求，使鍋爐運(yùn)行效果變差。相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)對鍋爐運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，并對煤粉細(xì)度和強(qiáng)度進(jìn)行控制，應(yīng)選擇中速直吹系統(tǒng)，將送風(fēng)機(jī)風(fēng)速控制在一定范圍內(nèi)，即避免了煤粉強(qiáng)度過高導(dǎo)致的燃燒不完全現(xiàn)象，也避免了煤粉強(qiáng)度過低導(dǎo)致溫度下降。

（二）調(diào)整送風(fēng)機(jī)功率和爐內(nèi)氧量

除煤粉外，鍋爐內(nèi)部含氧量同樣對鍋爐運(yùn)行狀態(tài)和煤炭燃燒效率具有重要影響。在鍋爐運(yùn)行過程當(dāng)中，技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)對旋流噴燃器進(jìn)行調(diào)整，找出煤粉燃燒與風(fēng)速的最佳配比，使超超臨界鍋爐機(jī)組內(nèi)部的含氧量滿足煤粉燃燒的需求，保障氧氣在爐膛內(nèi)部的均勻分布，使?fàn)t膛內(nèi)的煤粉燃燒更加充分均勻，也保障了超超臨界鍋爐機(jī)組運(yùn)行更加穩(wěn)定。除了旋流噴燃器外，技術(shù)人員還可以對等離子燃燒器和煤粉燃燒器進(jìn)行調(diào)整，提高二次送風(fēng)強(qiáng)度，使風(fēng)速與煤粉強(qiáng)度相符合，一方面保障超超臨界鍋爐燃燒效率不斷提升，另一方面也減少了氮氧化物與煤炭燃燒飛灰的排放，降低了對環(huán)境的污染。

（三）優(yōu)化蒸汽管道設(shè)置

在蒸汽管道的優(yōu)化設(shè)計(jì)前，技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)對蒸汽流動(dòng)方式與流動(dòng)效率進(jìn)行計(jì)算，降低蒸汽在管道當(dāng)中行進(jìn)時(shí)的損耗，使鍋爐的能耗得到不斷下降。在傳統(tǒng)鍋爐蒸汽管道設(shè)計(jì)當(dāng)中，很多部位為了降低占地體積，保障鍋爐正常運(yùn)行，都使用了彎頭進(jìn)行連接，然而這些彎頭相較于彎管來說，其連接部位強(qiáng)度較弱，可能在連接部位產(chǎn)生蒸汽的逸散，此外彎頭對蒸汽行進(jìn)過程當(dāng)中的損耗也較為嚴(yán)重。因此技術(shù)人員可在優(yōu)化設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中將管道彎頭進(jìn)行調(diào)整，從彎頭換為彎管，避免高溫蒸汽在彎頭連接部位的逸散，也降低了蒸汽行進(jìn)的損耗，使高溫蒸汽的熱耗不斷降低，其加熱效率得到不斷提高，使鍋爐落實(shí)了節(jié)能減排的基本方針，實(shí)現(xiàn)了保護(hù)環(huán)境的基本要求。

此外，在進(jìn)行管道布置的過程當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)盡量縮短蒸汽管道長度，提升管道保溫性能，減少蒸汽在管道輸送過程當(dāng)中產(chǎn)生的損耗，使高溫蒸汽在管道行進(jìn)過程當(dāng)中保存熱量，為燃煤發(fā)電提供其必需的動(dòng)力源。

（四）調(diào)整給水控制系統(tǒng)

在傳統(tǒng)鍋爐的給水控制流程當(dāng)中，給水控制系統(tǒng)的自主性較強(qiáng)，減溫水調(diào)門對蒸汽溫度的控制作用較為低下，需要技術(shù)人員對給水量進(jìn)行手動(dòng)調(diào)節(jié)，既不利于降低技術(shù)人員的工作壓力，也不利于保障鍋爐的穩(wěn)定運(yùn)行^[3]。因此技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)按照鍋爐運(yùn)行時(shí)的基本情況對給水控制系統(tǒng)的控制函數(shù)進(jìn)行修改，使給水控制系統(tǒng)對蒸汽溫度的調(diào)控更加靈敏，降低人工控制的頻率，使蒸汽溫度滿足發(fā)電需求，同時(shí)也大幅度減少了技術(shù)人員的工作量，使超超臨界鍋爐機(jī)組的自動(dòng)化程度得到不斷提升。

（五）調(diào)節(jié)主控系統(tǒng)

調(diào)節(jié)主控系統(tǒng)能使超超臨界鍋爐機(jī)組的自動(dòng)化調(diào)節(jié)模式更加高效。在傳統(tǒng)的鍋爐主控系統(tǒng)當(dāng)中，對蒸汽壓力與工況負(fù)荷的調(diào)節(jié)效率較低，調(diào)節(jié)精度較差，技術(shù)人員可以分別對主控系統(tǒng)的響應(yīng)速度、PID參數(shù)等進(jìn)行調(diào)整，使其針對蒸汽壓力和負(fù)荷工況的調(diào)節(jié)偏差不斷降低，精度得到較高提升，使超超臨界鍋爐機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)更加穩(wěn)定，對保障燃煤發(fā)電的效率具有重要意義。

結(jié)論：總而言之，在660MW超超臨界鍋爐機(jī)組運(yùn)行過程當(dāng)中，由于送風(fēng)量以及煤炭燃燒效能的影響存在著一些問題。技術(shù)人員以及主管部門應(yīng)當(dāng)從煤粉粗細(xì)和強(qiáng)度、送風(fēng)機(jī)功率、蒸汽管道設(shè)置、給水控制系統(tǒng)以及鍋爐主控系統(tǒng)等幾個(gè)方面進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，使其滿足超超臨界鍋爐機(jī)組的運(yùn)行需求，促進(jìn)燃煤發(fā)電效率提升。

參考文獻(xiàn)：

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[3]劉劍，王延清，杜學(xué)森，黃永志.某660MW超超臨界機(jī)組鍋爐過熱器局部壁溫偏高的問題分析與治理[J].河南電力，2021（S1）：10-11+18.