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电厂锅炉燃烧优化及应用

发表时间：2020/10/29 来源：《基层建设》2020年第21期作者：翁海英

[导读] 摘要：近年来，我国对电能的需求不断增加，电厂建设不断增加。

        四川广安发电有限责任公司四川广安 638000
        摘要：近年来，我国对电能的需求不断增加，电厂建设不断增加。火力发电作为国内最稳定的电力输出，对我国经济建设起着相当关键的作用。而火电厂最主要的发电设备当属锅炉，只有对发电厂锅炉运行进行良好控制，才能更好地使其参与到发电工作中。现结合临汾热电有限公司相关锅炉机组运行现状，对燃烧调整优化内容进行分析，给出相应建议，以使锅炉运行更加稳定、安全、环保，为电厂发电做出相应的贡献。
        关键词：锅炉运行；调节问题；发电厂
        引言
        电厂锅炉系统存在着煤种繁杂不一，设备改造及老化严重，生产运行中大范围的变负荷等问题，使得机组运行工况偏离最优工况，机组普遍出现锅炉效率降低、生产成本增高的状态。
        1影响空气分级燃烧技术正常实施的因素
        第一，如果已经在锅炉燃烧中使用空气分级燃烧技术，那么当输送二次燃料时，就必须要从锅炉的上方进行输送燃料。不过，正是由于该项操作，导致二次燃料会在锅炉中短时间内引燃其他燃料，这就容易造成资源的浪费的问题。那么，从当前投入生产使用的二次燃料种类来看，燃料主要包括天然气、煤、油等材料。而从这些材料的使用效率来看，天然气是最佳的二次燃料的选择，因为天然气的主要成分为甲烷，而甲烷对于城市使用能源而言，是效果良好的节能资源。并且，当天然气被当作二次燃料燃烧后，会生成极少的氮氧化物，从而有效降低对大气环境的污染程度，这种现象是由于该氮氧化物中氮成分的含量较低产生的。据不完全统计，天然气中本身仅含有2%左右的氮成分，所以其二次燃烧后生成的气体既不会对周边环境造成较大空气污染，又能够在充分燃烧后不会出现难燃的残留物质的问题。
        2低氮燃烧运行优化原理与要求
        低氮燃烧优化调整需要在保证锅炉运行安全基础前提下展开设计，考虑各个优化方案使用中锅炉运行经济性，综合考量含氧量、各个风门、煤粉粗细等参数，优化调整低氮燃烧运行情况。如在一次风、二次风、周界风调整当中，要根据实际情况进行二次风门开度调整，保持内部的低氧燃烧。理论上，燃尽风越强、含氧量越低、NOx生成量越少。而减少NOx生成量可以减少对自然环境的负面影响。但在实际运行中二次风开度不能过大。要结合NOx具体排放量、火电厂锅炉运行效率、调节优化综合难度等多个方面进行分析。不同火电厂的锅炉燃烧技术指标不同，低氮燃烧系统优化调整必须要结合实际情况，深入考察锅炉内部结构构造，计算锅炉燃烧的实际效率信息，对燃烧设备进行优化改造，这样才能够提高炉内的燃烧率。
        3燃烧优化策略的调整
        3.1对于锅炉燃烧器的调节运行
        首先，在空气分级燃烧技术中，主要是通过对锅炉设施中本身含有的低氮燃烧器及时进行改造，使其转化为水平或垂直浓氮燃烧器，因为这两种燃烧器是有效地降低氮氧化物排放量的燃烧设备。比如，垂直浓氮燃烧器就是主要通过垂直方向进行浓氮燃烧，而在高燃烧器的出口处本身就有稳定的回流效果，使得可以将产生的氮氧化物进行分离，又可以将燃烧火焰控制在一定范围内，从而使得锅炉处于持续稳定的状态。而垂直浓氮燃烧器的燃烧特点，主要有以下两个方面：第一，在垂直浓氮燃烧中，由于锅炉内的温度会随着煤粉浓度的增加而降低，这就使得燃烧着的火的热度也会降低，并且时间越短传播效率越高，这就说明煤粉的质量是决定火焰燃烧效率的关键。第二，在垂直浓氮器中的高煤粉和低煤粉会分别收到氧气和燃料的不足，两者最终生产的氮氧化物含量较少。那么，这就说明即便拥有垂直或水平浓氮燃烧器，如果不能合理调节，同样不能发挥积极作用。

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所以，这就需要企业在选择锅炉燃烧器时，不能盲目选择，既要掌握将锅炉内的浓氮煤粉清除，又要掌握燃烧器的参数、分离比例等详细数据，这样才能最终确保锅炉的燃烧质量。
        3.2循环流化床锅炉燃烧熄火和预防
        循环流化床的锅炉燃烧一般情况下是不会出现炉膛爆炸或是熄火的，但并不是完全不会出现事故，所以，需要尽量避免人为因素所导致的燃烧事故，比如在锅炉的炉膛内，因为剩余的一些可燃物和适当比例的空气相互组成的一种危险的可燃混合物。在提供了点火源的条件之下，将会迅速的导致不受控制的燃烧。如果可燃的混合物的数量以及空气燃料相互之间的比例，会让锅炉炉膛之内产生爆炸力的话，一旦点火就会立刻发生爆炸，造成非常严重的后果，所以，相关工作人员必须对这方面问题多加注意，使循环流化床的使用能够更加安全，获得更多提高。而循环流化床锅炉熄火的问题，也是非常严重的，主要引起熄火的原因，有以下几个方面，首先，就是断煤，断煤是引起循环流化床锅炉燃烧，熄火最重要的原因之一，造成断煤主要是因为，煤中的水分大于8%，没在煤仓内出现搭桥堵塞不下煤，虽然运行人员及时发现了，但是不一定能够及时消除，那么，就很容易会导致一些水分比较大的煤，燃烧的时候比较频繁，而产生堵煤。其次，要避免高温结渣，或是低温熄火的情况。如果锅炉的负荷变大的时候，要尽量加风和煤，相反，如果锅炉的负荷变小的时候要减风和煤。如果没有这样做，很有可能，会导致燃烧时熄火。如果，想要预防断煤，首先要设计比较大的干煤棚，要尽量控制水分低于8%左右，同时也要尽量提高对煤的监视，设计断煤报警或者是语音提示等，这也正是可以防霉最为有效的措施之一。
        3.3锅炉煤粉细度调节
        部分锅炉由于在更换了低氮燃烧器之后，由于炉膛低氧燃烧以及运行调整参数不精准，会出现飞灰含碳值异常上升。产生低氮燃烧改造锅炉效率与NOx排放量控制相矛盾的情况，而通过对煤粉细度进行调节，将煤粉细度均值下调40%～50%，之后借助工况优化调整燃烧值，可以下降火焰中心，有效控制飞灰值，同时降低NOx生成量。这是由于降低煤粉细度，能够加强在分级燃烧度，提升焦炭中氮的释放速率，加强NOx还原能力。据调查显示，煤粉细度下降会导致煤粉系统电耗增加大约0.02%左右，但考虑到燃烧效率提升，所以锅炉整体运行效率更高一些。
        3.4对锅炉燃烧器的摆角和燃尽风进行调节
        首先，在空气分级燃烧技术中的关键因素中，主要是指氮氧化物的生成量。而为了可以避免在技术中出现温差问题，这就可以让锅炉燃烧器的风摆角随时保持向上倾斜状态。这样一来，不仅可以有效避免温差，而且可以减少锅炉的燃烧时间，从而达到降低燃烧成本的目的。同时，为了可以增加锅炉的稳定程度，可以将燃尽风挡板根据实际的需求进行调整。其次，锅炉燃烧在火电厂中，通常是具有高技术、高标准的特点，不仅整个流程的操作方式比较繁杂，而且对于过程中产生的物质要求专业的解释能力比较高，这样才可以及时地处理相关燃烧问题，避免因时效性而耽误解决燃烧问题的效率。最后，为了可以提高火电厂锅炉燃烧的环保能力，这既需要工作人员对于低氮生产保持有具体的火电厂锅炉燃烧环保的相关概念和方法，又需要在实践中具体控制、降低燃后产生的氮氧化物排放量，从而最终达到生产和环境效益双丰收的效果。
        结语
        综上所述，燃烧调整在锅炉运行中至关重要，它不仅关系到锅炉的运营效率和经济成本，还涉及工程质量和使用寿命，所以在实践生产中要特别注意对于燃烧的调节。
        参考文献：
        ［1］张洪源．火电机组锅炉燃烧优化研究［D］．南京：东南大学硕士论文，2016．
        ［2］张晓宇，范永胜，沈炯，等．燃煤锅炉燃烧优化控制发展趋势［J］．华北电力技术，2016，12（1）：31－37．
        ［3］周建新，樊征兵，司风琪，徐治皋．电站锅炉燃烧优化研究发展综述［J］．锅炉技术，2008，39（5）：33－36．