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摘要：在我国当前发电行业中，火力发电厂一直占据着主要地位，锅炉作为火力发电厂的核心，其运行情况关系到火力发电厂供电的稳定性与供电能力，所以，加强对火力发电厂锅炉运行的研究是十分必要的。本文就对当前火力发电厂锅炉运行中存在的问题展开分析，并探讨相应的优化战略，希望可以为火力发电厂经济效益及社会效益的提升提供帮助。
关键词：火力发电厂；锅炉运行；存在问题；优化策略
火力发电厂承担着重要的电能供应责任，所以为提高经济效益，做好锅炉运行水平的优化是十分必要的。从实际情况来看，火力发电厂的锅炉运行是有一些问题存在的，影响其运行的效率与效果。深入研究这些问题，提出合理可行的优化策略，是环保型及节约型社会发展的必然要求，也是火力发电厂可持续发展实现的基础。
1.火力发电厂锅炉的组成与运行原理分析
在火力发电厂的锅炉中，其组成部分有锅炉本体及相关辅助设备，锅炉又是由“锅”、“炉”两部分组成，其中，“炉”是能源燃烧释放热能的设备，属于燃烧系统，组成装置有炉膛、点火装置、燃烧器以及烟风道；“锅”是吸收热能转换为蒸汽的设备，属于汽水系统，组成装置包括省煤器、下降管、联箱、过热器以及管道、阀门等[1]。
图1：锅炉运行流程图
从火力发电厂的锅炉运行来看，其基本原理为：通过运输设备来向炉膛中输送煤炭，煤炭燃烧后的热量会给其他设备运行提供能量，继续在炉内运行的煤渣是带有一定热量的，根据热传递的原理，高温会向低温处传导，将锅炉其他设备加热，产生蒸气压，进入到汽轮机的水蒸气会带动汽轮机高速运转，实现热能与机械能间的转换，然后带动发电机运行，最终实现发电过程，其具体运行流程如图1所示[2]。
2.火力发电厂锅炉运行中存在的问题分析
2.1锅炉运行的蒸汽参数问题
从上述可知，在火力发电厂的锅炉运行过程中，电能产生需要经过从燃烧释放热能到蒸汽热能再到汽轮机机械能最后才能转换为电能，蒸汽属于能量转换中的一个重要环节，蒸汽参数与锅炉运行效率之间是具有密切联系的。因此，对于火力发电厂而言，要想确保运行的平稳，必须先做好蒸汽参数的设置，确保设置的合理性及准确性。此外，蒸汽温度与煤炭的质量及耗用量之间是成一定关系的，所以，为提高火力发电厂运行的经济性，保持蒸汽温度的相对稳定是十分必要的。
2.2锅炉运行的热损问题
对于火力发电厂锅炉运行而言，最为初始的能量就是煤炭燃烧释放的热能，热能在传递及转换过程中将受多种因素的影响，其中热损问题是难以避免的。对此，最大程度的降低热损值，是提高火力发电厂经济运行的必然措施。从锅炉运行情况来看，热量损失主要体现在两个方面，一是排烟带走的热能，二是燃料燃烧不完全[3]。
2.3汽轮机运行效率低问题
在火力发电厂锅炉运行中，汽轮机是实现能量转换的关键设备，是十分重要的组成部分。由于锅炉原因导致汽轮机运行效率低主要与给水温度不符合要求有关。在通常情况下，锅炉给水温度是应当达到170℃的，但由于一些原因，会导致温度偏低，具体原因包括：一是设备不达标，运行参数不合理，造成高压加热器的入口处压力不够稳定；二是圈闭类型过于落后，容易发生故障，维护频率过高，影响到汽轮机的正常工作。
3.火力发电厂锅炉运行的优化策略
3.1循环流化床锅炉运行的优化策略
在当前火力发电厂中，循环流化床锅炉运用是较为普遍的，在对其运行的优化中，需要对煤炭原料质量进行控制，选择合适类型的煤炭，并做好炉内空气过剩系数问题的解决，具体来说，可以采取的优化策略包括：
首先，燃煤的优化策略。在现阶段，虽然火力发电厂使用的燃料种类呈现出多样化的趋势，但煤炭依然占据着绝对地位，是最为主要的能源，无论是何种形式的锅炉，都是离不开煤炭资源的。因此，要想优化锅炉运行，对燃煤进行控制是十分必要的。在煤炭优化中，一是要控制煤炭的质量，尽量选择燃烧能量较高的煤炭；二是要对煤炭原料的粒径进行控制，将其控制在设计数值以下，促进循环流化床锅炉综合供热率的提升[4]。
其次，风量调整的优化策略。在锅炉运行过程中，风量对锅炉运行效率是有极大影响的，风量在一定程度上决定着锅炉内氧气含量的高低，而煤炭燃烧中，氧气是必不可少的，氧气与煤炭之间的融合是会直接决定锅炉运行效率的。所以，通过对风量调整的优化，对锅炉运行是有帮助的。在风量调整优化中，一是要对锅炉一次风量、二次风量的情况进行实时监测，根据监测结果与运行设计，来对风量加以调整，确保锅炉内风量与煤炭原料配比的合理，提升循环流化床锅炉的供热效率；二是要在锅炉应用之前，对风量比例进行合理设定，为锅炉床层压力提供良好保障，比例的设定需要考虑到煤炭粒径，确保风量能够加大煤炭原料的流动，让煤炭燃烧更为充分；三是对空气指数进行控制，在确保煤炭燃料良好流动性的基础上，控制风量数值、配比，为煤炭充分燃烧创造有利条件；四是在二次风风量上，要确保供给量的充足，保证煤炭原料燃烧氧气的充足，让煤炭可以彻底燃烧，为锅炉运行提供更多的热量。
第三，排烟温度的优化策略。在锅炉运行中，烟气排放会带走大量的热量，排烟温度越高，锅炉运行效率就会越低，对此，通过对排烟温度的优化，是优化锅炉运行的有效措施。在排烟温度的控制中，一是要对锅炉中的加热设备及烟灰及时进行清理；二是要对锅炉结构进行改造与优化，最大程度的降低排烟温度，促进锅炉运行效率的提升。
第四，飞灰碳含量的优化策略。在锅炉煤炭的燃烧过程中，会产生一些碳元素，如果碳元素过多，就会降低煤炭燃烧的充分性，导致锅炉运行效率下降，经济性降低。在此种情况下，炉内煤炭不会继续燃烧，导致工作人员误判煤炭燃尽，继续投入煤炭，增加锅炉运行的成本，所以，需要对飞灰碳含量进行优化，通过对锅炉的调整与燃烧器的完善，起到降低飞灰碳含量的效果，提高煤炭燃烧充分性，为锅炉高效运行提供保障[5]。
3.2粉煤锅炉运行的优化策略
顾名思义，粉煤锅炉使用的燃料就是粉末状煤炭，其组成主要有制粉设备、供风设备、炉膛以及燃烧器等，其工作的基本原理是通过制粉设备将块状的煤炭原料加工成粉末，然后利用供风设备的一次风将粉末状煤炭送入炉膛中，再通过二次风来构建环形通道，使粉末状煤炭与空气充分混合起来，使粉煤保持高效燃烧。在通常情况下，粉煤在炉膛中停留时间只有1s，必须在这1s时间内彻底燃烧，锅炉运行参数设计必须合理。锅炉总燃烧值计算公式为：
，其中，B是煤炭消耗量、q4是锅炉产生的机械损失量，Bj是有效燃烧量，从此公式中可知，要想在不增加煤炭消耗量的基础上提升有效燃烧量，就必须降低机械损失量，也就是提升锅炉运行效率。具体优化策略包括：
首先，煤炭质量是难以保持恒定的，在锅炉运行过程中，需要采取掺入原煤的方式来解决。受种种因素影响，煤炭的设计质量与实际使用会出现差异的，此时，锅炉运行效率会受到极大影响。对此，通过原煤掺烧的方式，运用不同煤炭材料的配合，可以有效的将偏差数值降低到最小，然后再与风量设定进行结合，最大程度的保障煤炭燃烧的充分。
其次，对锅炉内煤炭质量、浓度以及高温烟气成分等定期进行标定，根据收集的信息，来对粉煤灰运行参数进行合理设定，有效提高粉煤锅炉运行的效率。
第三，做好粉煤锅炉炉内负荷的调整。在粉煤锅炉运行过程中，炉内负荷的调整需要严格按照相关操作规范进行，调节速度不宜过快或过慢，更要杜绝盲目追求调节操作速度更快的情况，确保负荷调整的有序性及稳定性，避免负荷的急剧变化给锅炉运行安全产生威胁。同时，为确保粉煤灰锅炉中煤炭原料可以在炉膛中稳定燃烧，在对炉内负荷进行降低调整时，需要先将炉膛中粉煤撤出，再停止供风；反之，在升高炉内负荷的调整中，需要先加大供风，再增加粉煤材料用量，保持锅炉运行的稳定、安全[6]。
此外，从火力发电厂粉煤锅炉实际运行情况来看，超负荷工作状况是较为常见的，容易导致炉膛结焦等问题，给粉煤锅炉运行效率造成不利影响，对此，需要通过粉煤锅炉内进行配风试验的方式，来对供风设备的一次风及二次风配比值进行控制，而且粉煤灰锅炉不同区域，其采取的配比数值需要做到差异化，锅炉内部吹风范围、风量频率等也需要加以调整，有效保障粉煤锅炉不同受热面都不会出现粉煤污染的情况，预防炉膛结焦问题的发生。
3.3锅炉运行的其他优化策略
针对锅炉运行中存在的问题，还可以采取的运行优化策略包括：
一是对蒸汽参数进行优化。在火力发电厂的锅炉运行中，蒸汽参数数值应当保持在相对稳定的状态，不宜发生过大的变化与波动，为锅炉运行发电提供有力保障。为实现此目标，需要锅炉运行相关工作人员强化自身的责任心，加强对锅炉运行中蒸汽参数变化的实时监测与掌握，及时发现参数异常情况，采取针对性措施加以控制，提升火力发电厂锅炉运行的稳定性，促进火力发电厂运行经济性的提升。
二是对热损进行优化。在火力发电厂锅炉运行中，热损较大是优化运行中需要重点解决的问题，对此，既要做好煤炭质量的控制，通过科学的煤炭配比，来提高煤炭燃烧效率，释放更多的热量值，又要对蒸汽热能实现二次利用，通过对排烟温度、排烟风量、空气系数以及漏风现象等的处理，有效维持锅炉炉内气压的稳定，减少热损耗[7]。
三是对汽轮机效率的优化。汽轮机效率是锅炉运行发电效率高低的关键因素，在此方面的优化中，可以采取的措施有：第一，在加热系统中适当增加一定量的蒸汽冷却装置和疏水冷却装置，通过加速蒸汽的凝结来在短时间内释放更多热量，提升水温度，促进蒸汽能量利用效率的提高；第二，对凝汽器进行优化，实现水泵循环使用，并对给水泵进行优化，采用下水泵方式，并平移给水泵曲线，调整转速，来提升汽轮机运行效率；对于超负荷运行的汽轮机，采取双循泵的方式来解决；对于负荷不稳定的机组，可以通过低速、高速循环泵进行组合。
结束语：
综上所述，在当前社会发展阶段，人们的经济水平有了很大的提升。在极大提高人们生活质量的同时，对电力的需求也急剧增长，给电厂电能供应带来了更大的压力。火力发电厂作为发电行业的主力，锅炉是其重要的组成部分，锅炉运行水平是电能供应稳定性及安全性的主要影响因素。所以，加强对火力发电厂锅炉运行的研究，分析其存在的问题，探讨有效的优化策略来促进锅炉运行水平的提升，不仅可以提升火力发电厂运行的经济性，对社会经济的发展也是有着重要作用。
参考文献：
[1]吴海峰.火力发电厂锅炉运行中存在的问题及优化策略研究[J].化工管理，2017（35）：75.
[2]付开伟.火力发电厂锅炉运行优化策略的相关研究[J].低碳世界，2017（33）：106-107.
[3]王磊.火力发电厂锅炉运行中优化策略分析[J].山东工业技术，2017（16）：179.
[4]李键.火力发电厂锅炉优化运行措施研究[J].应用能源技术，2017（02）：24-27.
[5]王长军，李超.浅谈火力发电厂优化运行中问题及应对策略[J].企业技术开发，2016，35（21）：85-86.
[6]邢哲.火力发电厂锅炉运行优化策略分析[J].橡塑技术与装备，2015，41（20）：137-138.
[7]杨永清.火力发电厂锅炉运行优化策略[J].中国高新技术企业，2014（26）：35-37.
论文作者:马铮
论文发表刊物:《基层建设》2018年第19期
论文发表时间:2018/8/16
标签：锅炉论文; 火力发电厂论文; 煤炭论文; 风量论文; 粉煤论文; 效率论文; 策略论文; 《基层建设》2018年第19期论文;