摘要:水煤浆是一种新型煤基浆体燃料,可代油燃烧,具有低污染、高效、节能、运行成本低的突出优点。已被列为《当前国家重点鼓励发展的产业、产品和技术目录》。国家经贸委在《节约和替代燃料油"十五"规划》明确要求"采用水煤浆替代燃料油",国家环保总局也在《国家环境保护十五规划》中提出"大力开发水煤浆技术"。采用这项新洁净煤技术,既提高锅炉的热效率,又能减少环境污染,对于燃油用户能够大幅度降低燃料费用,减轻企业负担,经济效益和环境效益显著,适合企业推广使用。对水煤浆锅炉燃烧技术进行优化,从而有效的提高锅炉燃烧的效率,这不仅能够有效的降低锅炉运行过程中的的污染,同时也能够更好的提升锅炉运行的效率。
关键词:水煤浆;锅炉燃烧;运行优化;关键技术;应用;发展;研究分析
在目前资源紧缺和环境恶化问题不断加剧的形势下,我国也对热电行业提出了较高的节能减排的要求。水煤浆流化悬浮高效洁净燃烧技术解决了燃烧室中易结焦、燃烧不稳定这一难题,实现了水煤浆的低温、高效、洁净燃烧,同时抑制了热力型NOX的生成与排放;实现了着火燃烧后的水煤浆颗粒团的循环燃烧,具有高的燃烬率;利用石灰石与石英砂构成的媒体物料,辅之于低温燃烧技术实现了水煤浆燃烧过程中直接脱硫、脱硫系统简单、成本低;采用分离回输燃尽装置提高了石灰石的利用率,减少了媒体物料的补充量,提高燃烧效率;负荷调节特性好,可100% ~ 30%额定负荷范围内稳定运行。
一、锅炉燃烧优化
锅炉燃烧优化运用新的风、煤、水独立解耦的方法对锅炉的风、煤、水予以跟随负荷指令的变化,提高锅炉控制水平,把锅炉效率直接作为燃烧控制目标,对机组运行的历史数据进行分析计算,从中筛选出煤耗最低的工况点,并将工况点的参数引入到控制回路,对锅炉风量和风门等进行在线闭环优化调节,使锅炉运行处于最优状态。调整燃烧优化的目的是在满足外界电负荷所需要的蒸汽量的基础上,通过在线监测炉膛燃烧温度场、火焰中心及其分布、易结渣部位温度水平、炉膛水冷壁辐射热流分布、炉膛容积热负荷、断面热负荷分布,提供反映炉内燃烧工况的实时信息,及时诊断、调整燃烧工况;另一方面实现了锅炉排放烟气中的NOx,SO2,烟尘浓度控制设计范围之内。
二、热电厂锅炉燃烧优化主要技术
2.1 通过试验制定合理的运行工况参数
在水煤浆锅炉燃烧运行中,运行人员要保证有大量锅炉运行数据,这种调整试验消耗大量的时间与精力,一般在新机组投产或操作方式改变以及燃烧设备改造时进行的。通过较全面的燃烧优化调整试验可以获得锅炉运行的技术经济特性,了解设备运行性能,掌握最合理的风煤比例,在试验中确定锅炉燃烧设备应该设置的运行最佳参数,同时制定合理科学的计算机控制曲线,这样就可以采用这个控制曲线来指导锅炉燃烧的运行与操作。
2.2利用化验分析及检测指标的指导锅炉经济运行
在热电厂生产运行过程中,利用化验分析及检测技术实现对工艺运行指导。主要是指煤分析技术、水煤浆检测技术以及锅炉燃烧排放物灰、渣检测等,来分析影响锅炉燃烧的相关参数,定制锅炉燃烧工况参数。运行人员通过实时监测烟气的含氧量、燃烧之后飞灰的含碳量以及火焰图像等相关参数,来调节锅炉的燃烧,最终实现水煤浆的高效与经济燃烧。目前,在水煤浆锅炉燃烧运行中,这是应用最多的燃烧优化技术。
2.3 通过燃烧设备设计改造提高燃烧效率
通过对于燃烧设备的设计与改造,实现水煤浆锅炉燃烧优化的技术,主要是通关过在燃烧理论研究的基础上,进行水煤浆锅炉燃烧器、受热面等设备的优化设计和改造,以实现锅炉燃烧优化的一种技术方式。
在水煤浆锅炉燃烧运行中,燃烧设备也是影响燃烧效率的重要原因,提高燃烧设备的水平能够保证燃烧效率的提高,这种技术取得了良好的成果,已经进入了比较稳定的阶段。
2.4基于燃烧理论的锅炉燃烧建模优化技术
燃烧优化系统是将一系列代表锅炉燃烧工况的参数,比如烟气氧量、排烟温度、烟气排放物等,作为系统的输入数据,当系统取得这些样本数据后,建立锅炉燃烧特性模型,并经过软件分析,给运行人员一个优化燃烧的操作指导,运行人员根据这些操作指导进行手动操作,或将操作指导纳入到自动控制系统中进行优化调整。利用DCS本身具有的数据库的数据作为数据分析的基础,经过神经网络模型在线分析,迅速得出运行参数的最优值,然后输出到DCS,DCS系统通过控制偏移量,进而实现锅炉燃烧的优化控制。
2.5 利用炉膛火检技术实现锅炉燃烧优化
传统热电厂发电运行中,主要是通过火焰检测技术对锅炉燃烧情况进行监测,对于锅炉燃烧运行中由于点火不当或者是处于长时间低负荷运行状况下的锅炉炉膛爆炸问题进行避免和控制。应用火焰检测技术实现锅炉燃烧优化,也是锅炉炉膛安全监测技术的重要组成部分。近年来,随着科学技术的发展,国内外的炉膛火焰检测技术都取得了重大的发展成果,尤其是火焰图像处理技术更是取得了长足的进步。现阶段,锅炉燃烧运行优化中,应用比较广泛的火检技术主要是数字式火检技术以及图像式火检技术,虽然很多电厂主要把火检技术应用在炉膛的安全监视上,但是还存在非常多的问题,不过随着研究的深入以及科学技术的进一步发展,这类技术必将取得更好的成果,在燃烧优化上将会有更好的前景锅炉燃烧优化技术的发展方向以及前景。
三、热电厂锅炉燃烧优化技术的实际应用
本热电厂锅炉立足于青岛特利尔环保股份有限公司多年的水煤浆锅炉工程的运行实践,吸收 “流态重构”技术精髓,独家设计开发的新一代节能环保型水煤浆锅炉。锅炉是高温高压水煤浆锅炉产品,在燃用设计燃料时,锅炉能够在30～100%负荷范围内过热器出口蒸汽保持额定参数,锅炉同时具备一定超负荷能力。本锅炉为单锅筒横置式,单炉膛,自然循环,全悬吊结构,全钢架π型布置。锅炉设有轻型炉顶,运转层设置在8m标高。锅炉主要由炉膛、绝热旋风分离器、自平衡回料阀和尾部对流烟道组成。炉膛采用膜式水冷壁,锅炉中部是绝热旋风分离器,尾部竖井烟道布置两级四组对流过热器,过热器下方布置省煤器及一、二次风的空气预热器。
根据本热电厂已经根据实际情况进行选择了符合标准且质量较高的锅炉设备,这就需要在此基础上通过模型预测和优化搜索等技术进行模型的建立,然后通过数学公式表达以及概率和函数计算实现对锅炉燃烧过程的模拟,然后输入不同的数据信息做出不同的预测需求。此外,还要根据热电厂锅炉运行情况以及技术应用情况来对员工进行培训,提高其技能水平并规范其操作方式和方法,确保其掌握设备和系统高效和安全运行的方法,以及对应急事故进行快速处理的能力。在不断总结本电厂运行经验和教训的基础上,也要不断借鉴别人成功的经验和优化案例,在不断提高锅炉燃烧效率的同时,也降低锅炉优化所花费的费用,减少环境污染物的排放。
结束语
锅炉燃烧优化技术作为实现水煤浆锅炉高效燃烧的重要手段,在热电厂运行生产中,有着非常重要的作用和影响,对热电厂节能、节省人工、提高经济效益,其作用意义十分突出。
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