燃煤锅炉运行影响因素分析和性能优化方法

发表时间:2016/9/18   来源:《工程建设标准化》2016年7月总第212期   作者:李兵
[导读] 本论文以完善燃煤锅炉运行的意义为分析对象,并对燃煤电厂锅炉运行问题进行了阐述。

(黄陵矿业集团有限责任公司生活服务分公司,陕西,727307)
 
        【摘  要】本论文以完善燃煤锅炉运行的意义为分析对象,并对燃煤电厂锅炉运行问题进行了阐述,结合该企业的实际情况,对提高燃煤锅炉运行的优化方法进行了探讨。
        【关键词】燃煤锅炉;运行;影响因素;性能优化

        1.前言
        随着生产施工水平的不断提高,生产和生活中对锅炉的要求也日益渐高。因此,积极采用科学的施工技术,不断完善燃气供热锅炉技术就成为当前一项十分紧迫的问题。
        2.完善燃煤锅炉运行的意义
        随着国民经济的迅速发展,《中华人民共和国能源法》把节约资源作为我国的基本国策,燃煤锅炉的热效率直接关系到资源的利用率,如何提高锅炉热效率,是国家、企业及运行人员关注的焦点。只有锅炉的热效率提高了,才会给国家及企业带来经济效益及社会效益。
        3.燃煤电厂锅炉运行问题分析
        3.1产生氮氧化物
        近年来,社会经济发展迅速,人们生活品质得以提升,对于环境方面的要求开始攀升,因此环境保护的意识越加强烈。而环境污染当中空气污染最为严重,促使人们对各项污染气体的排放控制标准越来越严格。燃煤电厂锅炉中氮氧化物的产生和排放就是一项明显的污染指标,而正是这项指标直接阻碍了燃煤电厂锅炉的正常发展,因此发展至今,氮氧化物的排放标准直接成为燃煤电厂开展绩效考核的重要标准。这种污染物的产生主要是由于燃煤在燃烧过程当中,所富含的氮气处在高温下和氧气之间引发反应,形成氮氧化物。不过,在整个形成过程中,温度所发挥的作用非常重要,因此选择降低烟气温度和缩短其在锅炉内高温位置的停留时间可有效降低氮氧化物的排放量。但是这并不是长久之计,仍然需要不断深入研究低氮燃烧技术,这项技术的研发和完善才是有效解决氮氧化物产生及排放的重要手段,最终将以此促使氮氧化物的排放指标及浓度等都能符合国家规定的环保要求。
        3.2炉内结渣
        在设计燃煤电厂锅炉的同时就应当对其所要用到的燃煤种类进行充分考虑,并且需要注意为业主们推荐和提供代表性煤种,这些都可用作设计锅炉炉膛及内部燃烧器型号的重要参数对照。并且相关设计人员必须要真正掌握燃煤煤种着火及结渣特点,据此在设计燃煤锅炉的过程中,对炉膛容积热负荷、燃烧器区域壁以及炉膛火焰高度等参数进行合理设计,这样才能有效保障锅炉本身运行的可靠性。而如果炉膛内的容积过小的话,则燃煤在炉内的时间将变短,因此也就无法实现完全燃烧,炉膛内温度较高,但水冷壁面积较小,则很容易形成结渣的情况。


再比如炉膛横截面积较小,其燃烧区域温度较高,这种情况虽然对燃煤着火有利,但是仍然很容易结渣。所以说,燃煤的种类及特性是对炉膛结渣造成影响的主要因素,一般电厂当中所使用的燃煤都很难真正达到锅炉设计燃煤的需求。另外,煤粉的细度情况也是对炉膛结渣造成影响的主要因素,一般粗颗粒的煤粉燃烧时间较长,一旦在较高烟气温度当中,遭遇水冷壁将直接引发结渣。
        3.3混煤燃烧
        通常的燃煤电厂锅炉对煤炭所造成的消耗都非常大,因此为了能够有效节约其成本,提升燃烧率,就必须将多种类型的煤种及其燃烧特性进行分类,然后严格按照相应的比例进行混合配置,以此加工形成可有效提升电厂燃煤锅炉效率的混合煤类型[3]。这样不但有效解决了其资源紧张的问题,同时也有效地满足广大居民们对于电厂供电的需求。但是这种混合煤燃烧的形式也存在严重的问题,因为其在燃烧性能上逊色于单种煤的燃烧性能,因此整个过程需要解决混合煤和锅炉间的关系。并且一旦混合煤本身的发热量严重不足时,将产生大量的煤灰,从而直接给风压带来一定的阻力,甚至直接堵塞风管,影响电厂的发电效率。因此,就必须要强化设计混合器,以此来专门解决风管堵塞的问题。
        4.提高燃煤锅炉运行的优化方法
        4.1提高火力发电厂中汽轮机的工作效率
        在火力发电厂中,使用汽轮机将蒸汽热能转化为动能非常普遍。但由于在汽轮机内部汽流通过喷嘴与叶片产生摩擦,而叶片也往往存在顶部间隙漏汽等因素,汽轮机在进行蒸汽热能转化时,只能将部分蒸汽的可用焓降转变为汽轮机内功,造成汽轮机内部的损失。在实际应用中,笔者建议可以通过以下方法进行改善:可以增加蒸汽流过动叶栅时的相对速度,采用渐缩型叶片等减小叶片出口边的厚度,从而降低喷嘴与叶片产生摩擦所造成的动能损失。
        4.2改进锅炉燃烧系统
        锅炉燃烧系统的老化也是促成浪费燃煤的原因之一。在目前的一些企业中技术人员要不断地使用引进生产技术炉排制造企业的精密铸造和加工的炉排,对炉排漏煤和配风不均匀进行改进。同时还要对锅炉风室由单侧进风改为两侧进风,在风室内安装均流挡板,改进风室与风道口的连接方式,改善炉墙的密封性和保温性,保温层用纤维填充材料,表面涂远红外涂料,增强热辐射能力,辅以炉膛负压控制,降低过量空气系数。使用新型燃煤添加剂,提高灰熔点,防止锅炉结焦。
        4.3燃烧中净化技术
        企业在实际生产中,燃煤电厂洁净煤技术是指煤炭从开发到利用全过程中,旨在减少污染排放和提高利用效率的加工、转化、燃烧和污染控制等高新技术的总称:燃烧中净化技术是指燃料在燃烧过程中提高效率减少污染排放的技术,它是洁净煤技术的重要组成部分。我们可以采用低NO2燃烧器,其燃烧过程是燃料和空气逐渐混合,以降低火焰温度,从而减少NO2生成;或者调节燃料与空气的混合比,只提供够燃料燃烧的氧量,而不足和氮结合生成NO2。还有喷石灰石多段燃烧器、加天然气再燃烧器以及炉内脱硫等技术。
        4.4锅炉启动时尽早启磨
        锅炉启动过程中,当热风温度达到启磨煤机条件后,及时启动磨煤机运行,启动磨煤机后可保持磨煤机上层或下层四只油助燃。加大磨煤机相邻辅助风量,以保证煤粉和油火焰的充分混合,投粉初期可给最小煤量,根据升温升压要求逐渐增加煤量。若锅炉冷态启动到并网一直用油枪升温升压,加上中速暖机,至少也要六个小时以上,提前启动磨煤机可少投2-4支油枪,最少节油10吨以上。若再进行各项试验,则需耗时几十小时,那样节约油量是一笔不菲数目。提前投粉一改以前并网后投粉的约束,大大的节约了耗油量,同时在并网后可为加快升负荷做好准备。某电厂两台300MW机组已在点炉时提前投粉取得了良好的效果,节油量由原来的有时上百吨减为几十吨。
        4.5采取合理送风措施
        在这里采取合理送风的要求比较复杂,需要对送风的所有环节进行优化,我们可以采用合适的一次风速与风量,风速过高会推迟煤粉着火时间,过低会烧坏喷燃器,并形成风管煤粉积淀,风速过高会推迟煤粉的燃点时间,过低又会导致燃烧不充分,因此,要掌握合适的一次风速与风量,做到尽可能保持低的一次风速,并按最优化的比例输送风量,除此之外,还要保证二次风压的充足,确保风粉充分混合。
        结束语
        燃气锅炉替代现有燃煤锅炉作为未来发展的一个方向,项目的各个方面的完善对此具有十分重要的作用。我们必须将科学的方法融合到燃气供热锅炉房项目管理工作中。
参考文献:
[1]倪博.大容量电厂锅炉运行现状分析[J].中国科技投资,2013,26:100.
[2]沈跃云,高小涛.燃煤电站锅炉运行过程中NOx排放的预测方法[J].江苏电机工程,2011,6:73-76.
[3]刘德文.煤质对电厂锅炉运行及经济性的影响研究[J].中国高新技术企业,2016,2:73-74.
[4]徐绍刚.燃煤电厂新排放标准下烟气治理设施升级改造的探讨[J].科技资讯,2013,17:133+135.
 

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