火力发电厂锅炉经济运行优化措施探讨

王 雷

（国家能源集团江苏电力有限公司）

0 引言

随着用电需求的日益增长，火电厂承担的责任也越来越重，由于大多数火电厂采用传统锅炉进行发电，难以满足当前大量的电力需求［1］。因此，在新时代的背景下，火电厂迫切需要对锅炉设备进行优化改进，以适应时代的发展。具体而言，火电厂优化锅炉首先需要深入了解锅炉的工作原理，针对火电厂锅炉运转过程中面临的问题进行探究，并了解问题产生的根源。针对这些问题，采取一系列措施解决锅炉运行中存在的问题才能够提高火电厂的经济效益。

1 火力发电厂锅炉的工作原理

煤炭在火力发电厂中扮演着至关重要的角色，作为一种基础能源，煤炭能够满足电厂的日常发电需求。由于煤炭主要由氢、碳等元素组成，并带有一些杂质，当煤炭与氧气混合燃烧时，会产生高温烟气。这些烟气带走了煤炭燃烧释放的大量热能，并在锅炉内部流动。烟气与受热面接触后，热量会传递到锅炉内部，随着温度的升高，锅炉内的水分开始蒸发并形成蒸汽。蒸汽作用下，汽轮机开始运转，将热能转化为动力能，推动汽轮机高速旋转，进而产生电能。因此，火力发电厂的正常运行，离不开煤炭等资源的充分燃烧［2］。燃烧是火力发电厂电能生产的关键环节，它会产生大量的热能。尽管杂质产生的热能远不及煤炭本身，但从节约资源和环保的角度出发，可以利用这些杂质的热能发电，进一步提高火力发电厂的经济效益。

2 火力发电厂锅炉经济运行的影响因素

2.1 锅炉结构

锅炉是火力发电厂的关键设备之一，其结构问题对经济运行有着重要影响。以下是锅炉结构问题的几个方面：第一，材料选择：锅炉的材料选择对其性能和寿命有重要影响，合适的材料可以提高锅炉的耐压性和耐腐蚀性，减少维护和更换的频率，因此，在设计和制造过程中，需要选择适合的材料，以提高锅炉的经济运行；第二，设计合理性：锅炉的结构设计需要满足不同的要求，如燃烧效率、传热效率和安全性，合理的设计可以提高锅炉的热效率，减少能源浪费，降低运行成本。第三，制造工艺：锅炉的制造工艺影响着其质量和性能，高质量的制造工艺可以确保锅炉的可靠性和稳定性，减少维护和修理的需求，因此，在制造过程中，需要采用先进的工艺和设备，确保锅炉的制造质量。第四，维护和管理：定期的检修和维护可以延长锅炉的使用寿命，减少故障和停机时间，合理的管理措施可以提高锅炉的效率，降低能源消耗［3］。

2.2 燃料

燃料是火力发电的基础，当燃料质量低劣、热值较低时，不可避免地会影响到电厂的生产效率［4］。为了提高效率，电厂必须重视燃料的选择和预处理。有些电厂为了追求短期利益，选择了价格低廉但质量不佳的燃料，导致热能转化效率低下，继而影响其生产效率；另外，如果电厂没有进行燃料预处理，或者使用的预处理系统不科学，可能会导致燃料纯度不足、研磨不够充分等问题，这些问题都会降低燃料的使用效率，甚至可能损害锅炉设备，缩短其使用寿命。因此，科学选择和处理燃料对于电厂的高效运行至关重要。

2.3 燃烧条件

燃料的燃烧条件对火电锅炉运行的经济学具有直接的影响［5］。其主要燃烧条件包括氧气量、风量、蒸汽、温度、湿度以及锅炉的排烟状况，常见的问题包括：第一，锅炉的密封性不良导致漏风，或者氧气含量不足导致燃料无法完全燃烧，从而造成能源浪费，若无法正常排烟，将会导致烟尘在锅炉内积聚，影响锅炉的效率；第二，锅炉内的温度和蒸汽量没有得到及时有效的控制，可能会引发温度和湿度等关键参数的失控，进一步影响锅炉的运行效率和安全性；第三，工作人员对锅炉的操作不当，也会影响锅炉的运行效率。

2.4 热损

在火力发电厂中，锅炉的排烟和固体燃料的未完全燃烧是导致热能损失的两个主要因素［6］。排烟热能损失通常占据总热能损失的5% ～12%，固体燃料的未完全燃烧所造成的热能损失，占总热能损失的1%～5%。这种热能损失主要源于两个原因：一是部分未完全燃烧的燃料颗粒会混入灰渣中并被排出炉膛；二是部分燃料颗粒会以飞灰的形式随烟气排出。

排烟热能损失的大小与排烟温度和容积有关［7］。排烟温度较高时，排烟热能损失也相应较大。相关实验结果表明，每当排烟温度升高10～15℃时，排烟热能损失就会增加1%，排烟温度升高的原因主要有受热面积较小、受热面受到污染和操作不当导致火焰中心位置提高等。另外，煤粉较湿时，煤粉燃烧会产生水蒸气，也可能影响排烟温度，排烟容积增大主要由炉膛漏风、煤粉燃烧产生水蒸气和送风量过大等因素共同造成的。

鉴于以上所述，燃烧条件对于锅炉的经济运行具有重要的影响。为了解决当前的问题，我们需要对其进行更加深入的研究。

3 火力发电厂锅炉经济运行优化措施

3.1 优化锅炉的整体结构

为了提高锅炉的工作效率，可以采取一系列措施来优化锅炉整体结构。首先，需要深入了解锅炉在运行过程中可能出现的问题，并详细记录下来。然后，结合电厂的实际生产需求，引入新的材料、新技术和新结构，并制定相应的改造计划。使用先进的计算机技术，模拟和分析改造计划中的各种可能情况，以评估各种计划的优缺点和可行性，最终确定最佳改造计划。

改造完成后，对锅炉的运行情况进行持续监控，以评估改造效果和优化程度，并确保锅炉达到高效运行的标准。同时还需要监控其他系统和环节，以提高辅助系统和设备的运行质量，确保电能生产的稳定性。

3.2 对燃料进行预处理

为了优化火力发电厂锅炉运行，提高燃料利用率和降低成本，需要系统地对燃料进行预处理，通过对燃料价格和纯度进行详细记录和深入分析，明确不同纯度燃料的成本效益，从而为每种燃料制定最佳的采购和消耗方案；燃料种类确定后，还需进一步分析和处理这些燃料，包括预先制定好预处理方案，以提高燃料的纯度。通过这些措施，我们可以提高燃料的热转化效率，进而提高热量产生量并减少燃料消耗量。

采取燃料预处理方式不仅能够提高燃料的利用率、降低燃料成本并提升锅炉运行质量，还将有助于延长锅炉使用寿命，同时保证其运行过程中不会受到过度损伤，从而提高电能生产质量，推动电能生产效率，为火力发电厂整体发展做出贡献。

3.3 改善燃烧条件

优化火力发电厂的厂燃烧条件是实现火力发电厂锅炉经济高效运行的关键举措之一［8］。为了达到更好的燃料效果，需要定时对锅炉进行检查与维护，以确保其正常运作，避免出现漏风、烟道堵塞等问题，从而保证燃料燃烧的基本稳定。

其次还需要规范操作人员的操作，即实施严格的操作规程管理，如制定全面的操作指南，以便在出现问题时，可以对操作人员的操作方法和合规性进行深入调查。如果发现操作人员操作不规范，根据情节的严重程度以及因操作不当引发的事故所占比例，采取相应的处罚措施，如全权负责或扣除部分工资，甚至取消操作资格等。

通过这种方式，我们可以确保锅炉在运行过程中的各项参数的平衡与稳定，避免因人为操作失误而引发重大事故，从而降低燃烧条件出现问题的可能性，并相应提升火力发电厂锅炉燃料燃烧的稳定性。

3.4 降低热量损失

减少热损耗是确保锅炉正常运转的关键因素之一，在具体操作上：

①增加煤炭的可燃物面积：首先将煤炭粉碎成较小的颗粒，可以增大煤炭与空气的接触面积，促进煤炭的燃烧，减少热损耗，提高燃烧效率。

②科学调节燃烧室的各项性能指标：根据不同的煤质和燃烧方案，调节空气系数，使燃料在燃烧过程中得到充分的氧气供应，减少不完全燃烧造成的热损耗，同时控制燃烧室温度，使煤粉在高温下充分燃烧，避免火焰直接冲击炉墙，以减少热损。

③实行科学经营管理：严密监测燃爆参数，如空气因子和燃爆指标等，通过对这些参数的控制，使锅炉在燃爆发电时达到最优效果，还需要对燃料进行预干燥处理，以降低烟气中的水蒸气含量，从而减少锅炉的热损失。

④检查煤粉炉的使用情况以及锅炉的运行状态是否平稳：检查燃烧炉的操作是否得当，如煤粉炉的给粉量、空气系数等参数是否合理，以确保锅炉的正常运转，对锅炉装置进行定期检查和维护，确保其工作状态良好，防止由于漏气或操作不当而引起的烟气温度升高，从而降低机组的经济效益。

4 结束语

火力发电厂的经济效益主要依赖于锅炉的经济稳定运行，提高锅炉经济运行稳定性对于降低成本、增加产电量具有重要意义。影响经济运行的因素主要有优化锅炉结构、燃料选择、燃烧条件、热损等四个方面。总之，火力发电厂锅炉经济运行需要综合考虑多种因素，包括燃烧效率、散热损失、辅机运行等。通过实施相应的优化措施，可以有效地提高锅炉的运行效率，降低能源消耗，减少环境污染，并为火力发电厂带来可观的经济效益。