游施纬
国能铜陵发电有限公司 安微省 244000
摘要：如今我国的能源消费已接近全球能源消费21%，尽管当前大力倡导使用可再生资源，不过煤炭依旧的能源利用中占比最大，其中火力发电是煤炭消耗的重要部分，如何提升能源利用效率是关键。当前火电机组正在向着大容量、高参数的方向发展，其中600MW超临界锅炉凭借污染小、成本低等优势在我国火力发电厂中利用越来越广泛，不过在火电机组运行的过程中也存在一定的安全隐患，如果管理不到位可能出现锅炉爆炸事故。本文从600MW超临界机组的特点入手，讨论火力发电机组锅炉的?平衡和热平衡，阐述火力发电机组锅炉热、?损失分析，最后说明锅炉设备优化及其检验，希望对相关研究带来帮助。
关键词：600MW超临界；火力发电机组；锅炉；能效诊断
在火电厂发电过程中，热效率是有效输出能源和输入能量比值的直接体现，以此分析热能有效利用程度；而?效率是体现火电机组能量比配的指标，衡量热能的利用合理性。综合火电机组的能量利用现状，全面分析能量利用程度、能量合理利用情况、能级匹配情况，有利于指导热电厂开展节能工作。当前我国火电厂的主力机型为600MW超临界火力发电机组，在节能降耗等方面有着重要作用，需要深入分析火力发电机组锅炉能效不高的影响因素。
1 600MW超临界机组的特点
600MW超临界机组作为大型燃煤火力发电机组，对火力发电厂发展产生了重要影响。所谓的超临界就是液体温度超过374.15℃，压力高于水临界点22.11MPa，处于该条件下时流体处于液态和气态的中间状态，这就是超临界态。在温度升高后，水分子动能也开始加大，并且分子间距逐渐增大。随着达到临界温度，分子之间距离会超过液体水分子距离上限，水开始从液体状态变为水蒸气，随着继续加热，水蒸气温度开始升高，分子之间距离继续加大，水蒸气体积开始膨胀[1]。
600MW超临界机组锅炉就是主蒸汽锅炉超过临界点压力时输出功率设定为600MW的锅炉，由于超临界机组的特性对控制系统要求更高，如果采取传统的线性控制理论，系统难以达到良好控制效果。目前设计的超临界直流锅炉控制系统性能更加优越。具体如下：其一，能够对燃水比严格控制，确保中间点工质温度；其二，对前馈控制技术合理利用，促进各系统的关联，尤其是在串级控制系统当中需要尽可能准确的配比前馈和反馈信号，以此减少主调的动作；其三，需要根据对象特性辨识自适应控制技术；其四，可以在不同运行工况下根据对象特性利用变结构控制技术。
2 火力发电机组锅炉的?平衡和热平衡
通过分析600MW超临火界力发电机组锅炉，可根据热平衡模型建立热平衡方程D3Qdw+D1h1=D2h2+Dπ（hz2-hz1）+Q4+Q5，在该公式中Qdw代表燃烧低位发热量D3代表燃料的消耗量，D1代表锅炉给水流量，h1代表给水进入锅炉的单位质量焓，D2代表过热蒸汽出口流量，h2代表再热蒸汽出口单位质量焓，Dπ代表再热蒸汽流量，hz1代表再热蒸汽进口单位质量焓，Q4代表排烟热损失，Q5炉墙散热热损失。
3 火力发电机组锅炉热、?损失分析
3.1 热损失
结合热平衡有关原理以及锅炉效率。目前，锅炉主要热损失包括散热损失以及排烟损失。
一方面，锅炉排热损失的主要影响因素包括排烟量和排烟温度，所以说，需要合理控制过量空气系数以及进风量，合理调整燃烧的工况，以此达到降低排烟热损失的效果；另一方面，由于保温措施对散热损失产生重要影响，所以需要选择性能更好的保温材料，有效提升锅炉炉膛烟道、热空气管道、蒸汽管道的保温效果，并且合理利用表面涂层法，也就是使用高温远红外涂料并喷涂到水冷壁管表面，进而提升火炉塘的吸热能力和保障能力，达到降低热量损失效果。此外，在锅炉处于低负荷状态运行条件下，由于燃料量偏少，会导致燃料平均散热损失增大，因此需要进一步减少锅炉低负荷运行时间，这样才能进一步提升节能效果[2]。
3.2 ?损失
在锅炉燃烧过程中，内部损失主要表现为燃烧不可逆?损失以及传热不可?损失。据有关研究发现，600MW超临界直流锅炉的燃烧损失达到40.47%，其中传热损失占到9.38%。占比较大，所以?损失的控制需要从以下方面入手。
3.2.1 燃烧不可逆损失
绝热燃烧温度是影响燃烧?损失的重要因素，其中温度升高和用热损失之间成反比例关系。目前为了减少燃烧?损失提升绝热燃烧温度，普遍采取增大空气初温、提升燃料低位发热量以及控制过量空气系数等措施，不过普遍会受到运行经济性和环保性等方面的影响，改良效果不明显。近年来开始深入研究使用锅炉燃料添加剂以及生物质能源，对于实现火电厂清洁能源利用以及可持续发展有着重要意义。当前在工业生产当中，生物酶添加剂得到了广泛利用，并且生物酶煤质提升剂已经在火电厂锅炉实验中得到应用。生物酶是一种蛋白质催化剂，在工业生产中利用后可以提供富氧燃烧条件，并且不会产生有害物质。在实验初期阶段效果明显，不过要想继续深入应用还要进一步实验分析。此外，利用生物质新能源可以有效提升节能，清洁经济等方面的效果。
3.2.2 传热不可逆损失
传热过程的温度差直接决定传热?损失大小，也就是说传热温差越大会导致传热?损失增加，二者呈正比例关系。针对炉膛内部传热温度差较大问题，为了减少传热过程中的?损失可以提升烟气平均温度以及炉平均温度，比如增大过热蒸汽出口温度以及给水温度，不过给水温度在设计过程中已经确定，加之过热蒸汽温度会受到材料耐热极限的影响，导致以上两种方法效果不明显。今后的重点研究方向是打破传统，利用水作为工质的思路，积极研究非共沸混合工质在减少热传递过程中?损失的作用[3]。
4. 锅炉设备优化及其检验
一方面，尽管锅炉热效率偏高，然而用效率整体偏低，并且燃烧?损失和传?损失相对偏高。为了提升系统整体运行效率，需要通过相关技术性措施降低传?时和燃烧?损失。在实践过程中需要利用排烟余热方式加热空气，进而让炉膛内的进风温度升高，由此达到降低传热?损失和排烟用准时的作用，也能够提升锅炉燃烧效率，在此基础上还需要合理增加锅炉燃烧温度，进而降低未完全燃烧导致的热损失；另一方面，管道系统热损失相对偏高，普遍达到10000kW，所以说需要调控管道热损失在实践过程中可以采取保温措施。不过?损失产生原因是管道内部摩擦，并且无法避免，所以需要考虑如何缩减管道长度或者提升汽轮机高度，降低锅炉顶部高度，进而控制管道热损失，有效提升整体运行能效[4]。
结束语：
综上所述，本文分析了提升600MW超临界火力发电机组锅炉效率的技术性措施，主要成果如下：其一，利用生物酶煤质提升剂可以改善燃烧过程，其二，提升保温材料的性能可以减少散热损失，其三，创新工质方法可以进一步降低传热温差，对火电厂提升能源利用效率带来帮助。今后在火电厂的发展中需要继续研究节能降耗的技术性措施，进而创造更大的经济效益和生态效益。
参考文献：
[1]范新乐.600MW超临界火力发电机组锅炉效率探析[J].科学与财富，2019，11(28):9.
[2]杨志宇.600MW超临界火力发电机组锅炉能效诊断分析[J].中国设备工程，2020，12(22):166-168.
[3]王军亮.600MW超临界火力发电机组锅炉效率分析[J].科技创新导报，2018，15(30):53-54.
[4]焦书震，魏爱勇.2×600MW超临界火力发电机组锅炉宽负荷脱硝改造技术路线选择[J].热电技术，2018，000(001):P.19-23.