火力发电厂锅炉运行控制的节能策略研究

（陕西煤业化工集团神木电化发展有限公司 陕西 719300）

引言

发电主机是火力发电机组核心设备，它的工作效率和质量品质与发电有着直接关系，而锅炉管理也是影响主机运行状态主要因素之一。对锅炉实施能源消耗节能管理既能够提升锅炉运行效率，提升发电主机运行效率，又可以降低发电企业生产成本，实现能源消耗全面把控，贯测落实可持续发展战略。火力发电工作原理十分简单，它通过对煤炭资源燃烧增加锅炉内部水流温度，通过水蒸发热气推动汽轮机运转，带动发电机进行发电，运行状态较为平稳，危险系数较低，适合城镇地区发电。但是我们知道能量自身是恒定的，产生多少电能就会消耗多少煤炭，而大量的煤炭消耗会造成资源浪费与二氧化碳排放增加。

1.火力发电锅炉运行基础原理

火力发电锅炉使用的燃料一般多为煤炭，利用燃料燃烧过程中产生的热量加热锅炉内的水，通过能量转换将热能以蒸汽形式带动汽轮机工作，进而完成发电基础工作[1]。一般火力发电锅炉底部腾出两层结构，第一层放置煤炭燃料，第二层提供空气流通服务，在燃烧过程中煤炭顶部与底部由于受到空气流通的影响同时燃烧，10分钟左右就可以将温度提高上百度。锅炉内部水会吸收加热热量，在炉内形成高温高压，最后通过连接炉外汽轮机工作组释放压力，带动发电机工作产生电量。其工作内容包含了以下三点环节：

其一，煤炭燃烧环节。煤炭燃烧环节是火力发电最开始的环节，只需要将适量燃料填入炉内，保障通风与燃烧正常就可以完成能量转换工作。在这个环节中，需要注意的是燃料能否充分燃烧，避免氧气提供量不足问题[2]。

其二，通风管理环节。通风问题一直以来都是火力发电过程需要重点关注的内容，燃料燃烧过程中会产生高温气体，这些气体含有大量热量，若在通风过程中将这些热量释放到大自然中，会造成资源浪费问题，同时煤炭燃烧会产生煤渣粉尘，这些粉尘与高温气体混合在一起，需要经过热气过滤装置进行净化，方可进行排放[3]。

其三，能量传递过程。煤炭发电工作过程是将煤炭中的化学能转变为热能，水吸收热能变成高温高压水蒸气，水蒸气带动汽轮机转动变为机械能，最终机械能经过转换变成电能。这个过程中，每一个环节能量转化都会有所消耗，能量消耗的越小，最终发电量就会越多。为此，火力发电站管理人员在检查锅炉时，应及时进行维护[4]。

2.火力发电厂节能意义

虽然我国经过十一个五年计划的建设，国内水利电站数量已经是名列世界前沿行列，但是由于水力发电稳定性较差，受天气环境的影响，很难承担我国主力发电的重任，为此我国在1990年开始建设火力发电电站，并在几年内代替了水利电站成为了我国发电主力。但是火力发电也并不是十全十美，火力发电需要消耗大量煤炭资源，并且会产生大量温室气体（二氧化碳CO2），若没有采取有效措施，会使二氧化碳扩散到空气之中，改变当地气候结构，对大气造成严重污染，最终破坏整体生态平衡问题，影响当地人民身体健康程度。2009年我国代表参加了哥本哈根世界气象大会，就《京都协定书》一事进行商讨，我国作为世界上人口最多的国家，也是世界上综合实力第二强大的国家，在本次大会上起到了积极主导的作用，为帮助全人类抑制全球变暖问题作出了表率[5]。

3.现阶段火力发电锅炉管理控制存在的问题

(1)燃料问题

我国部分火力发电使用锅炉设施过于老旧，使用的燃烧方法也是传统的单点内燃方法，对于燃料的选用也没有严格标准，导致燃烧能量转化率始终处于较低状态。煤炭是我国火力发电主要原材料，对煤炭选择与采购有着十分严苛要求，国家也在2001年、2012年相继出台了多套火力发电燃煤标准，但是部分火力电厂管理人员没有按照国家规定采用质量较高的煤炭，而是选择价格较低、燃烧量较差的低品质煤炭，在燃烧过程中经常会出现燃烧不充分问题，少量的煤炭根本无法达到理想温服标准，只能填入更多低质煤炭，造成了煤炭资源的大量浪费。除了煤炭选择，煤炭燃烧内炉选择也十分重要，传统单点内燃方法引火效果较差，温度速度较慢，内部煤炭在完成燃烧50%以上后，才能使外部煤炭充分燃烧，每次消耗的煤炭能量经常长时间累积也会成为一个惊人的数字。

为此，火力发电工作者必须勤于更换煤炉内部燃烧设备，加强日常设备维护工作，提升煤炉燃烧效率。而经过笔者的走访调查发现，现阶段我国部分国有火力发电站一般没有定时检查制度，各项检查标准也有着很大区别，其中采用的很多数据没有经过科学计算与测试，大部分是由专业人员依照出厂手册设定基础数值，而这些数值是否能够作为火力发电煤炉检查与维修标准尚且是个未知数。此类问题都会造成大量的煤炭资源浪费，降低发电企业实际效益。

(2)煤炭燃烧过程中发生中断

火力发电厂在发电燃烧过程中会涉及诸多环节，而其中一个环节会对锅炉运行状态起到决定性影响，直接决定了煤炉燃烧根本效率，那就是煤炉风控调节环节。众所周知，煤炭燃烧需要在有氧的环境下进行，含量越高的环境燃烧程度也会越充分，但是在实际火力发电煤炭燃烧工作是不可能直接注入纯氧的，而风控能力较好设备一般属于高质量锅炉，只有保障锅炉质量才能发挥燃烧基本效能，达到理想煤炭发电效率。

4.火力发电锅炉运行控制有效措施

(1)增加煤炭品质，减少煤炭消耗量

若火力发电站想要做到节能减排，减少煤炭消耗总量，行业相关人员必须加大对煤炭燃烧技术的研究，研发全新助燃剂或是燃烧方法，完善煤炉内部设备结构，提升煤炉在燃烧过程之中的热量散发效果，使燃料能够进一步提升燃尽效率。同时火力发电单位必须重新制定煤炭的采购标准，避免在采购过程中出现贪腐败问题的发生。笔者建议，在火力发电站进行采购时，可以邀请相关专家和地区领导一起进行采购工作，三方一起制定采购标准，在考察期间对每个煤场生产的优质美煤进行综合评价，选取其中3～4个优质煤厂家样品进行检验，并依照检验报告有针对性选择煤炭生产厂家，并签订具有法律效益的订购文书，为了防止煤炭厂家在降低煤炭品质，火力发电单位还需要不定期随机抽取煤炭样品进行检验，进而在最大程度上保障煤炭质量能够高于一般煤炭质量，这样在煤炭燃烧过程中就可以配合煤炉燃烧技术提升发电效率。

此外，火力发电单位还需要培养相关专业人才，提升基层员工工作素养，让工作人员能够重视锅炉管控工作，在发生紧急事故时能够正确控制事故现场，避免给火力发电企业带来更大经济损失。

(2)改进优化锅炉设备

经过多年的发展，火力发电技术已经十分成熟，很多基础设备制造结构已经完善，但是火力发电属于一个复杂组合型工程，涉及行业技术与专业设备极多，相关技术指标也较为复杂。为了能够提升发电设备以及锅炉设备质量，发电站在采购全新设备时，可以鼓励多家生产厂家联合制作组合件，将数个高端生产技术融合在一起，完成生产技术创新与设备改革，而火力发电厂家只需要把控最终审核结果，测试组合件固定性能，就可以用最低成本的方法提升节能减排效益。

5.结束语

综合上文所述内容，可以得出火力发电过程中锅炉管理工作的重要性。我国是人口大国，也是能源需求大国，火力发电在近几年中扮演的角色愈加关键，为我国人民生活水平提升贡献了宝贵的力量。为了我国可持续发展战略需求，保障我国节能减排工作能够履行国际承诺，火力发电管理人员必须有意识提升采购质量，提升煤炭质量增加燃烧效率，并且搭配全新的锅炉设备，最终在提升发电量的同时达到理想节能减排目的。