火力发电厂600 MW锅炉运行优化路径

张春鹏

(国能蚌埠发电有限公司 安徽蚌埠 233411)

在国家提出能源节约、可持续发展理念以来，我国加大了火电厂大气污染治理力度，制定了严格排放控制标准。由于火电厂锅炉设备运行中会产生较大的能源损耗与严重的环境污染，作为废气排放量较高的火力发电厂，需要以国家政策要求为依据，有针对性地优化锅炉燃烧系统，在保障锅炉系统安全运营的基础上，实施运行改造，以此减少火力发电厂锅炉运行时所产生的能源损耗、减少污染排放量，并增强锅炉设备运行稳定性，提高火电厂的经济效益，从而在电力能源稳定持续输送的基础上，实现火电厂经济性、环保性、安全性的运行发展目标。

1 火力发电厂600 MW锅炉运行中存在的问题

1.1 运行环境不佳，锅炉运行时参数不稳

对于火力发电厂而言，其600 MW 锅炉系统运行时，需要与其他系统或设备产生连接，由于运行环境相对复杂，可能会受到锅炉设备本身及其他因素的干扰，因此，锅炉设备运行时运行参数不稳的现象时有出现，此现象会对锅炉设备的安全稳定运行产生影响，甚至会降低火力发电厂的电力能源生产能力。与此同时，许多火力发电厂尚未安装专业性监控设备，也未构建完善的监督监管体系，600 MW 锅炉运行时，主要是采用人工方式监测运行状况，或是对故障锅炉设备进行维护处理，因此设备运行参数异常变化难以及时掌控，可能导致锅炉运行存在安全隐患，若未及时解决，甚至会引发安全事故。

1.2 煤炭燃烧不充分，锅炉设备运行效率偏低

火力发电厂600 MW 锅炉运行中，可能出现设备组件运行效率不高的问题。锅炉设备运行时，需要利用汽轮机设备进行能源转化，在汽轮机设备运行不佳的情况下，会由于锅炉内部煤炭无法充分燃烧而产生大量煤粉灰与杂质，会导致高温烟气体积增大，进而会影响到锅炉设备的运行效率。一方面，汽轮机的排气负荷相对较大时，会由于超出设备自身高压缸承载能力而使其工作效率明显下降，问题较严重时，还可能导致汽轮机难以正常运行。另一方面，在高温烟气持续增加，在密度较高且具备较多粉尘时，则会使汽轮机连接出现堵塞现象，还会影响汽轮机正常运行，且会降低火力发电厂600 MW锅炉设备的高效运行[1]。

1.3 排烟量过大，煤炭燃烧时热损耗过高

对于火力发电厂而言，煤炭是600 MW 锅炉运行的主要动力能源，在煤炭燃烧较为完全的情况下，锅炉内部会有较多热能产生，同时也会生成一些杂质，经化学反应后，热能可转化为汽轮机运行的机械能，而生成的杂质则能生成高温烟气，会增大锅炉内部空间的温度值，高温状态下会增大水蒸气产生量，可为蒸汽汽轮运行提供动力支持。因此，锅炉运行可为汽轮机、蒸汽机两个设备的正常运行提供充足动力，进而促进电力能源的稳定生产。然而若是煤炭燃烧不够充分，出现了较高的热损耗，则可能出现煤炭消耗量过高的现象，这会导致实际生产电能量与预期不符，进而增大火力发电厂的运行成本。

1.4 煤料质量不佳，磨煤机难以正常运行

制粉系统是锅炉的重要系统结构之一，而此系统中的磨煤机设备是将煤块转化为煤粉的重要设备。若是煤炭质量不合格，则在磨煤机完成磨煤作业后，将磨好的煤料运送至锅炉内膛中后，可能会由于煤料中杂质含量过多而对分离器的回粉功能产生不利影响。在分离器无法及时回粉的情况下，所生成的杂质会越积越多，甚至会导致分离器被过多的杂质所堵塞，不仅会导致分离器功能受限，还可能导致此设备无法正常运行。与此同时，由于煤粉颗粒的直径大小各不相同，在锅炉运行的过程中，会增大设备耗电量，并且可能会对磨煤机的正常运行产生一定阻碍。

1.5 煤量及风量转换率不高，资源浪费率过大

火力发电厂600 MW 锅炉运行的过程中，为了解风机运行效率，需要计算出风机的实际流量、了解其运行压力，并对其吸收轴的功率值展开计算。然而实践计算工作开展中，需要经过相对复杂的计算程序。因此，在风机运行中，通常采取粗放式调节方式进行煤量和风量的配比设置，难以实现精准的计算。由于对风节各方面参数的把握不准确，配比设置可能不够科学、合理，进而会增大风机内部的压力值，会导致风机运行过程中大量功率难以正常发挥作用，会出现较多的无效功率，从而会削弱风机的转换功率，并出现较高的资源浪费[2]。

1.6 受热面温度过低或主蒸汽与再蒸汽温差过大，影响机组运行安全性

火力发电厂600 MW 锅炉运行时，通常会将分割屏过热器安装在锅炉内膛的上部区域，并且还会将再热器安装在两侧墙面之上。若锅炉正常工作中，受热面温度值相对较低，可能会导致水平烟道两侧的温度值高低不一，在二者之间温度差异较大的情况下，可能会对机组的正常运行产生不利影响，甚至会引发严重的安全事故问题。造成温度差异的主要原因有两个方面：一是锅炉燃烧器摆角未得到有效控制，影响了燃烧器功能的正常发挥；二是锅炉吹灰时间设置不当，吹灰温度未达到规定要求，从而导致再热气温过高。

2 火力发电厂600 MW锅炉运行优化的有效路径

2.1 改善运行环境条件，健全监控体系

通常情况下，锅炉运行效率的高低会受到排烟温度的影响。在排烟温度过高时，锅炉生产质效会偏低，且锅炉受热面还会出现结渣现象。为防止结渣过多导致锅炉设备高质量、高效率运行受到影响，火力发电厂600 MW锅炉运行过程中要优化设备运行环境，对排烟温度加以控制，并合理调节排烟浓度，防止由于温度过高或排烟量过大而使锅炉尾部出现受热不均现象，可有效减少锅炉受热面处的结渣量，从而提高锅炉运行效率。与此同时，火力发电厂还需要科学构建设备监控体系，在先进设备引进后，还要建设自动化监测体系，对600 WM锅炉设备的运行环境展开立体化、全面化监测，并将各个关键运行设备纳入监测范畴，以便实时了解各个设备的运行情况，及时发现设备参数变化，并利用总控制系统展开设备运行情况科学分析，自动化系统可自主完成非严重性运行问题的处理，若问题较为严重，则可将问题发送给工作人员，便于锅炉设备运行问题的及时排除，以此保障600 MW锅炉的安全、稳定运行[3]。

2.2 控制飞灰碳含量，提高煤炭燃烧效率

优化600 MW 锅炉运行时，应将飞灰碳含量合理控制作为重点，需要结合锅炉设备运行中出现的问题，分析出现飞灰碳含量过大的原因，有针对性地调整锅炉设备结构，使煤炭燃烧转化过程得到合理改善，进而提高煤炭的燃烧效率。同时，为节约锅炉设备优化成本，火力发电机也可以在锅炉燃烧系统中安装具备助燃功能的装置或是对助燃环节进行优化，以便增强煤炭燃烧的充分性，有效降低飞灰碳量，从而提高锅炉设备的运行效率。除此之外，火力发电厂还需要严格控制煤炭质量，可将飞灰率相对较低的煤炭混到质量不佳的煤炭之中，但混入品种不得高于两种，通过减少煤炭飞灰碳量能够有效防止锅炉内部产生大量空气，并能有效降低空气与煤炭的接触面，达到提高煤炭燃烧利用效率的效果，进而降低煤炭大量消耗产生的成本[4]。

2.3 降低排烟温度，有效减少热损失

600 MW锅炉运行中，排烟温度值过大是导致排烟时产生热损失的主要原因，这会导致发电厂出现较高的煤炭消耗，且不利于电除尘设备运行，或是影响脱硫设备功能正常发挥。为此，可通过以下两项措施进行优化。

2.3.1 调整分离器挡板

为提高煤炭燃烧效率，减少不完全燃烧所产生的损失，火力发电厂600 MW锅炉运行优化时，可通过调整分离器挡板，减少风管偏差，从而调整煤粉细度。某火电厂600 MW 锅炉运行改造中，其中一个磨煤机的驱动端原煤粉细度较粗，对分离器挡板进行调整后，有效降低了风管偏差，改变了煤粉细度，明显降低了烟气排放量，该磨煤机分离器挡板调整前后煤粉细度对比如表1所示。

表1 分离器调整前后煤粉细度对比

2.3.2 调整氧量

锅炉运行中，氧量大小也会影响到煤炭燃烧的充分性。为此，可采取调整氧量的方式，提高煤炭燃烧的充分性，进而降低锅炉运行成本。通过实验分析发现，当锅炉运行负荷段分别为220 MW、280 MW时，需要首先找出煤炭燃烧时CO生成量为0时的最低氧量值，而后再展开氧量调节适量。通过实践实验分析发现，220 MW 负荷优的氧量应保持在4%左右，而280 MW负荷段的氧量应介于2.8%与3.2%之间，此时煤炭燃烧最为充分。

2.4 合理改造磨煤机，保障磨煤机正常运行

锅炉运行中，磨煤机挡板自身特性不符合要求，可能会导致测量风量热态时得到不精准的数据，这会导致磨煤机出力不足现象。为化解这一问题，在设计分离器挡板时，需要科学定位挡板安放位置，以确保磨煤机能够正确运行。在磨煤机运行过程中，还需要针对性调节二次风挡板的位置，进而实现综合配风，此时，脱硝前氮氧化物的排放量会明显低于均等配风、正宝塔配风以及倒宝塔配风时的排放值。一般情况下，锅炉磨煤机初期运行阶段一般性能发挥较好，然而，在经过一段时间应用后，可能会出现效率下降问题，这是由于磨煤机被堵塞所致，会导致磨煤机运行时电量增大。此时，需要改造磨煤机结构，以降低其磨损率，从而有效节约电能资源损耗。

2.5 优化磨煤机一次风量控制系统，减少能源损耗

通常情况下，煤粉管道中煤粉与空气会以每秒钟25 m左右的速度进行混合。因此，需要合理调整磨煤机一次风量控制系统，以便在磨煤机煤量变化时，能够同步调整风量，从而降低所产生的电能损耗。实验分析发现：磨煤机转速介于之前的25%～75%之间时，风量数据的线性变化较为明显；当磨煤机转速降至25%时，可以有效延缓煤粉与空气的混合速度；若磨煤机转速高于75%，则会导致煤粉与空气的快速融合。为此，在火力发电厂600 MW 锅炉运行改造的过程中，需要合理调控磨煤机一次风量控制系统，通过设定最为适合的风煤比，促进锅炉膛内煤粉有效燃烧，进而有效减少能源损耗[5-6]。

2.6 消除主蒸汽及再热气温度差异，保障锅炉安全运行

为有效控制600 MW 锅炉运行时受热面的温度值，降低主蒸汽与再热气之间的温度差异，需要加强燃烧器摆角的控制，通过合理的温度调控，确保燃烧器功能正常发挥，在选定适宜的燃烧角度之后，还需要对风门进行调整，以便消除温度偏差，使再热器温度值符合标准范围。与此同时，需要做好锅炉吹灰时间控制，通过组合优化，确保吹灰时温度值较为适宜，从而有效提升炉膛内部脱氧量控制效果。若600 MW锅炉处于相对较低的运行负荷状态，可直接采用单独吹灰方式，以快速提高再热气温。此方法能够有效减少积灰问题，可为锅炉的安全、高效运行提供保障。

3 结语

作为火力发电厂600 MW机组运行不可或缺的设备，锅炉设备的运行质量高低决定着火力发电厂的产能及生产成本，是影响火电厂经济效益的关键因素。为此，火电厂管理人员需要针对锅炉设备实施有效管控，结合锅炉设备运行过程中存在的问题，运用先进的管理技术及方式合理优化锅炉运行状态，改善运行环境条件、健全监控体系，控制飞灰碳含量、提高煤炭燃烧效率，降低排烟温度、有效减少热损失，同时还要合理改造磨煤机、优化磨煤机一次风量控制系统、消除主蒸汽及再热气温度差异，进而为火力发电厂稳定生产、持续发展提供保障。