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浅析火电厂锅炉运行控制与故障预防芮福宁

发表时间：2020/12/15 来源：《基层建设》2020年第24期作者：芮福宁

[导读] 摘要：现阶段，我国的火电厂建设有了很大进展，火电厂锅炉运行控制与故障预防工作极为重要。

        四川广安发电有限责任公司四川广安 638000
        摘要：现阶段，我国的火电厂建设有了很大进展，火电厂锅炉运行控制与故障预防工作极为重要。本文简单分析火电厂锅炉在运行时存在的问题，提出保障火电厂锅炉运行的方法，希望对我国电力事业发展有一定作用。
        关键词：火电厂；锅炉；运行控制；故障预防
        引言
        在火电厂生产中除了要关注锅炉设备运行带来的经济效益，同时还要注重锅炉生产对自然环境的影响。其中，NOx作为锅炉运行中产生的有毒有害气体，火电厂想要长足发展，就必须要满足NOx排放要求。基于此，文章重点探究火电厂锅炉低氮燃烧改造措施，进而分析优化调整方法。为了提高锅炉燃烧效率并有效降低污染物排放量，相关技术人员需要对锅炉进行燃烧优化，从而兼顾锅炉燃烧运行的经济性与环保性。本文列出锅炉燃烧现在存在的问题，并对现有的锅炉燃烧优化主要技术及发展趋势进行具体的阐述。
        1目前电厂锅炉燃烧运行过程中存在的问题
        1）燃烧热效率问题。烟气含氧量是锅炉运行状态的重要表征参数，含氧量过小炉膛煤粉无法充分燃烧，含氧量过大又将导致炉温降低，影响炉膛热效率。2）煤粉燃烧不稳定。煤粉燃烧不稳定，火焰中心偏移炉膛中心，火焰贴墙将引起水冷壁结渣、燃烧器受损，极端情况下甚至会诱发锅炉爆炸造成安全事故等。另外燃烧不稳定会导致炉膛热效率降低，产生更多的NOx。3）控制NOx排放与提高锅炉燃烧效率两者间的矛盾。为了解决炉膛煤粉燃烧不充分问题，需要提高烟气含氧量及炉膛整体温度，但含氧量增多及高温又引起了NOx的生成量增加，所以，运行人员应在提高锅炉燃烧热效率和降低NOx的生成找好平衡点。
        2控制火电厂锅炉运行的措施
        2.1减少排烟中热能的损失
        当前火电厂的锅炉在运行过程中损失过多的热量。为了提高热量利用率，同时使热能的损失减少，运行人员要多专注于优化煤炭质量和煤炭比例等方面的工作，如果是有条件的电厂，还应自己建立专门研究煤能量的工作室，以便于将更高效的燃煤方式设计出来。对于蒸汽热能的二次利用问题，运行人员必须对锅炉排烟的处理工作加以重视，将空气系数分配的工作量增加，并监测排烟量。把风的输入量控制好，并尽量避免漏风情况的发生，以便于保障炉内有一个稳定的气压。把锅炉内部和锅炉底部的漏风情况予以减少，并同时把制粉系统和烟道漏风的概率降低。锅炉内要维持一个合格的空气系数水准，同时定期对锅炉内部积累的灰进行清理，特别是要对于锅炉内的空预器和各受热面积灰加以清理，确保锅炉的内部受热面能够始终保持清洁。
        2.2基于锅炉燃烧器改造的锅炉燃烧优化
        燃烧器是保证锅炉稳定燃烧的重要设施，对锅炉进行低氮燃烧器改造，在不同的条件下进行空气分级燃烧、燃料分级燃烧或烟气再循环燃烧，可有效降低NOx生成量并提高锅炉燃烧效率。李鹏翔针对某电厂300MW亚临界锅炉机组提出了低NOx燃烧器改造，改造方案包括复合空气分级、低NOx燃烧器、高位分离燃尽风等减排措施，方案在满足低NOx排放的同时提高了燃烧效率并防止了结渣及高温腐蚀等问题。但在低氮燃烧器改造实际应用中，该技术会对锅炉的稳定性、水冷壁结焦、飞灰含碳量、运行效率等方面产生影响，因此在改造技术实施过程中需要根据影响锅炉稳定性的各类因素对二次风、氧量以及分级燃烧技术等进行调整。
        2.3建立健全锅炉运行控制管理体系
        在锅炉运行过程中，技术人员若出现操作失误等情况时，就会对锅炉运行造成不可磨灭的后果，因此，在选择锅炉操作人员时，应对人员进行考核，根据其自身条件，分配到相应的锅炉运行管理体系中来，以此达到锅炉的安全有效运行。

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为了保证锅炉的运行，必须制定严格的岗位职责，明确每个人的职能，进一步规范管理细则，确保责任到人。可以把绩效考核带入到锅炉管理体系中来，制定合理有效的考核制度，激发相关人员的工作积极性，把考核测评运用到锅炉运行中，以此达到更好的运行效率，针对考评结果对人员进行奖惩，以此来提高锅炉管理水平。
        2.4对锅炉安装质量进行有效的控制
        （1）为减少锅炉安装过程中质量问题的发生，避免影响实际使用效果，对锅炉安装涉及的部件进行复检，对压力管配件的制造质量进行复检。（2）在锅炉安装和操作的实现，为了维持其良好的机械性能，相应的测试工作应实施为提高锅炉安装质量提供有效的担保，使相应的控制工作更加合理和科学。（3）为有效处理影响锅炉性能的因素，拓宽设备安装质量的控制思路，提高电站锅炉运行的稳定性，制定并实施了一套实用有效的电站锅炉化学清洗方案。同时，结合电站锅炉稳定运行的要求，自动切割装置的应用过程控制提高正确认识安全吊装钢框架的需求，减少对电站锅炉的安装质量的影响，丰富的质量控制模式满足锅炉的运行要求。
        2.5基于智能控制算法的锅炉燃烧优化
        锅炉智能燃烧优化的实质是通过先进检测装置检测锅炉各关键运行参数并对这些参数进行实时分析处理，然后采用AI优化控制算法在线调整锅炉运行参数，使锅炉燃烧的各类运行参数处于最佳状态。智能燃烧优化系统一般为基于电厂现有DCS的控制系统，无需对锅炉进行改造，投资少、风险小且优化效果显著。系统分为开环操作指导和闭环监控两种优化方式，开环方式为智能优化系统将各被控量的调节值提交给运行人员，由运行人员手动对DCS系统进行调节；闭环方式为智能优化系统将各被控量的调节指令直接上传至DCS系统中，自动完成优化调节。清华大学张毅等人基于神经网络算法建立锅炉运行效率及NOx排放的预测模型，并采用遗传算法生成实时最优控制参数，然后通过与电厂DCS系统双向通信实现锅炉运行优化控制，从而实现经济与环保相协调的优化运行目标。该系统通过在某电厂试验，结果显示系统可在提高锅炉燃烧效率的同时降低NOx排放。陈泽岳将锅炉燃烧过程中的17个输入变量作为优化变量、7个输出变量为优化目标，采用粒子群算法求解优化控制参数，从而为锅炉优化控制提供依据。
        2.6对锅炉燃烧方式进行优化
        科学合理的锅炉室设计也能产生良好的通风效果，提高燃烧效率，增加锅炉通风量，合理控制炉内氧气含量。在保证燃料充分燃烧的基础上，实现安全稳定运行。通过对炉膛通风的科学设计，提高锅炉燃烧的氧气，达到燃料充分燃烧的总体目标。合理有效地控制锅炉通风可从根本上确保锅炉温度和氧气的混合效果，使炉内温度和压力得到充分调整，实现炉二次进气的目标平衡，燃烧模式大大优化，解决锅炉燃料燃烧率低的问题。
        结语
        综上所述，锅炉的燃烧状态影响着整个机组的运行效率及电厂的发电效率，并且由煤粉燃烧产生的NOx会造成环境污染，因此对火电机组而言很有必要采用一定的优化技术对锅炉进行燃烧优化，在提高锅炉燃烧效率的同时控制污染物排放，从而保证锅炉经济、平稳、低污染的运行。
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