燃烧调整与锅炉经济性运行的应用与分析

黄 岳 王 珊 李 煜

（1.湖南华电平江发电有限公司，湖南岳阳 414513；2.中国大唐集团有限公司江西分公司，江西南昌 330000；3.北京京能清洁能源电力股份有限公司华南分公司，广东湛江 524000）

0 引言

当前我国产业发展处于转型升级的关键时期，工业化和城市化水平显著提高，原来的粗放型能源利用方式已经不适用当前的发展模式，绿色发展是高质量、可持续的发展，已经成为各国共识。要不断开拓新能源市场，优化现有的燃煤技术。我国火电厂主要通过煤炭燃烧的方式运行，如何有效提高煤炭的使用效率，提高能源转换率，降低供电煤耗率，成为当前火力发电厂考虑的重点问题[1]。基于此，重点介绍锅炉燃烧调整在电厂锅炉经济性运行与安全运行中的有效利用与分析，为电力系统的可持续发展提供借鉴。

1 燃烧调整的作用与意义

燃烧调整是利用不同的调整方式，尽量减少各种潜在的损失，提高锅炉的热效率。根据不同工况下的风、煤、水的配比，优化燃煤技术才能做到效率最大化。在锅炉所有损失中，排烟热损失和机械未完全燃烧热损失所占比例最大，燃烧调整可以有效减少这些损失，最大限度地提高锅炉效率。燃烧调整配合新技术的应用，使发电煤耗率与供电煤耗率不断降低，可以有效延长煤炭资源的可用周期[2]。

2 影响锅炉经济性运行的因素

锅炉是火力发电厂的心脏，使用周期较长。有些锅炉本身存在设计缺陷，再经过长时间的使用，设备逐渐老化、劣化，难免存在一些经济性运行方面的问题，分析影响锅炉经济性运行的因素至关重要[3]。

煤粉经过制粉系统研磨后进入锅炉，在燃烧过程中会产生较多的飞灰和挥发性物质，随着受热面减少、烟道温度降低，熔融性物质温度点降低，吸附在受热面上逐渐冷却，从而使锅炉受热面结焦，锅炉结焦又阻止了高温烟气和受热面的换热，大量烟气无法完成热量交换，从烟囱排入大气。排烟温度升高，不利于降低煤耗，也不利于环境保护。

煤粉燃烧过程中，由于煤粉过粗、煤粉在炉内停留时间过短、配风不合理等因素，导致机械不完全燃烧、化学不完全燃烧[4]。炉底间隙过大和空预器阻力过大，导致各项漏风系数的增加，进而导致能量的损失。

锅炉设备老化，阀门在高温高压蒸汽的冲刷下不断磨损，出现严重内漏，汽水损失量增加，锅炉的给水品质缺乏必要的监督，导致炉管结垢严重，不能有效地吸收煤炭燃料释放的能量。

配合调峰，锅炉频繁启动和停机，大量高温炉水向外排出，高温热水将热量带走，无法实现有效利用。为了控制住再热蒸汽的稳定性，需要大量使用减温水[5]。

锅炉本体及其附件长期裸露在空气中，未进行有效的保温、保冷措施，又或者保温缺失，长时间得不到修缮，导致散热量增加。

3 基于燃烧调整对火力发电厂锅炉节能降耗措施分析

3.1 合理安排吹灰，减少受热面结焦

目前，多数电厂存在结焦严重的问题。合理安排吹灰，减少受热面结焦是火力发电厂锅炉节能降耗的重要措施，以1000MW 前后墙对冲锅炉防止锅炉结焦措施为例。

首先，定期进行锅炉燃烧调整试验，通过试验获得燃烧调整的第一手资料。选择锅炉最佳氧量运行，避免炉膛内出现影响结焦现象[6]。合理安排炉膛各受热面的吹灰工作，结焦严重的区域要适当增加吹灰次数，防止吹灰对管壁的频繁冲刷，造成四管泄露，影响锅炉的安全运行。

其次，磨煤机各风管煤粉浓度和各燃烧器一、二次风门的配风应尽量均匀。燃烧器喷口风粉分配不均匀，必然会造成炉膛局部燃烧氧量、热负荷分配不均匀，若放任炉膛在缺氧情况下燃烧而不进行调整，会进一步加剧炉膛受热面的结焦。

最后，保持合适的一次风速，一次风速过高会加大厂用电率；一次风速过低会使煤粉聚集在燃烧器周围，使燃烧器结焦，甚至损坏燃烧器[7]。改变燃烧器旋流角度和刚性同样可以减轻燃烧器附近的结焦。

3.2 强化炉膛燃烧，减少排烟热损失

首先，选择合适的煤粉细度。煤粉越细，燃烧越充分。盲目增加煤粉细度会增加磨煤机的功耗与损耗，在厂用电和煤粉细度之间选择一个最经济性的运行方式，兼顾二者的平衡，减少不必要的机械不完全燃烧，节约厂用电率[8]。

其次，选择合适的一次风温和风压，增加炉膛温度和煤粉在炉膛内的停留时间，煤粉燃烧最长的阶段是燃尽阶段，要充分利用这一部分的燃烧热量。一次风温能很好地蒸发掉煤粉中的水汽，但风温过高会造成煤粉在磨煤机或者粉管内的爆燃，不利于锅炉安全运行。综合安全运行、热量交换、厂用电率等多个方面，选择一个合适的运行工况，减少不必要的损失[9]。

再次，减少锅炉各项漏风量。例如，加强空预器吹灰和空预器在线水冲洗，对脱硝参数进行调整时，注意供氨量的调整，防止大量硫酸氢氨的产生，避免空预器堵塞，减少炉底漏风。

另外，改变空气动力场，延长煤粉在炉内停留的时间。例如改变燃烧倾角、改变火焰中心等措施。若火焰中心燃烧位置发生偏斜，会使炉膛形成较大的温度偏差，使水冷壁吸热不均匀，可能会破坏锅炉的水循环与水动力，不利于锅炉的安全运行[10]。

最后，燃烧调整时，及时关注着火情况。观察火焰颜色及炉膛结焦情况，若发现火焰变暗或者燃烧不稳，应及时投入等离子或者油枪进行引燃。

3.3 减少汽水损失，加强汽水品质监督

机组启停过程中存在着各种冲洗活动，例如凝汽器冲洗、凝结水冲洗、低加管道冲洗、除氧器冲洗、给水管道冲洗、锅炉冷态开式冲洗、锅炉冷态循环冲洗、锅炉热态冲洗等，冲洗活动伴随着大量热水外排。因此，要及时化验水质，水质合格后，立即安排回收，减少不必要的热损失，同时缩短启停机时间，降低燃料的使用量。各阶段汽水达到相应参数后，立即关闭各路疏水与炉顶排空，加强各疏水门与排汽门门后的测温与监督，发现阀门内漏，立即联系处理。实时掌握补水率这一重要参数，若发现异常应及时进行排查。

另一方面，增加凝结水、给水加药的用量，加强汽水品质的在线监督，防止锅炉炉管及各受热面管内结垢。锅炉结垢不仅仅影响了换热效果，而且随着换热系数的不断减小，管壁温度逐渐升高，会造成受热面爆管、炉管泄露，甚至会造成锅炉爆炸。一旦发现汽水品质超标，应及时调整、排查，严格按照汽水国标四级控制标准执行[11]，以保证锅炉各项运行参数稳定。合理使用减温水，辅助减温水调整，过热器一级减温水、二级减温水要适量。通过挡板调整再热汽温参数，及时投入高加系统，通过抽汽实现加热给水，提高给水温度，降低煤耗量。

3.4 加强保温保冷，减少锅炉散热损失

锅炉本体及其附属设备、各热力系统管道的温度比周围环境温度高，部分热量会以对流和辐射的方式向周围空气扩散，成为锅炉的散热损失。因此，保温或者保冷层在发生破损或跑冒滴漏的现象时，要及时进行修复。锅炉在建设初期，一定要选择合适的保温材料，随着保温技术的迭代更新，及时对保温保冷材料进行优化[12]。此外，采用烟气余热回收技术，进一步减少锅炉的排烟热损失。例如应用MGGH 技术，通过烟气再热器提高凝结水温度，充分发挥省煤器和调温省煤器的作用，对尾部烟道余热进一步加热给水。

3.5 完善小指标运行管理

锅炉日常运行中，有必要应用新一套行之有效的小指标监督与管理办法，促使运行人员对机组耗差进行调整。耗差的好坏直接反映了锅炉的燃烧与调整水平的高低。锅炉小指标包括主蒸汽温度、主蒸汽压力、再热汽温度、再热器压力、排烟温度、氧量、飞灰含碳量、减温水用量、炉膛负压、制粉单耗、煤粉细度、给水温度、一氧化碳含量、环保参数、厂用电率等。通过制定年度总体控制目标、开展月度考核评比、综合日常每班得分等方式，对各主要运行参数进行过程控制管理，细分每一项参数信息，在保证机组安全运行的前提下，寻求最大化利益，全面激发运行人员的调整积极性与潜力，建立“指标异常即缺陷”的生产成本管理意识。

3.6 维持水位及气压稳定

直流锅炉最大的特点就是缺少汽包的蓄热，给水流量和蒸汽流量互相匹配，给水流量的变化会直接导致气压的变化，燃烧调整的核心是维持水煤比稳定，若水煤比失衡，会导致燃烧参数的不稳定，严重时会发生满水或缺水事故，直接影响锅炉的安全性与经济性运行。因此，锅炉在运行时必须时刻监视给水量和蒸汽量的匹配程度。若给水流量过低，应采取措施保护水动力，防止锅炉受热面爆管，设置给水流量低保护；若给水流量过高，即给水流量大于蒸汽流量时，很可能造成蒸汽带水、主再热汽温骤降，如果主蒸汽温度10 分钟内降低50℃，应立即打闸停机[13]。

另一方面，锅炉设计时，为了防止受热偏差，在各个受热面出口增加了联箱，以混合不同温度的汽水，消除热偏差的叠加。实时掌握主再热蒸汽压力和主再热蒸汽温度的，使之与当前负荷及汽轮机调节气门的开度匹配，尽量减少调门的节流损失。调整好高、低压加热器的水位，既要利用抽汽热加热给水及凝结水，也要防止加热器铜管被水淹没。

4 结语

火电厂的原理是煤燃烧产生的化学能转换成热能对给水进行加热，给水通过吸热状态变成过热蒸汽，过热蒸汽的热能转换成机械能，推动汽轮机做功，汽轮机带动发电机切割磁感线，产生电能。在电能生产过程中，必须消耗大量的能量，才能完成能量转换[14]。一方面研究新技术、新方法从本质上提高能量转换效率，减少煤炭燃料的使用量。另一方面，作为运行人员，应通过燃烧调整提高锅炉的经济性与安全性。不断地进行燃烧调整实验，制定合理的燃烧方案与技术措施，采用有效的节能方法，改善技术条件，提高燃烧效率的同时，也强化节能，使每一个环节的能量利用做到最大化、最优化，让节能降耗发挥实质性的作用。