电站锅炉节能运行技术探讨

电站锅炉节能运行技术探讨
摘要：本文通过阐明锅炉的节能经济指标,分析了锅炉设备及系统运行优化的主要方式,说明了电站锅炉的经济运行技术对于提高电力企业经济效益具有重要的意义。

关键词：锅炉经济运行优化
随着电力体制改革的不断深入,“厂网分开、竞价上网”已成必然,发电企业将面临严峻的市场考验。

发电企业只有不断降低成本,才能在市场中站稳脚跟。

衡量燃煤发电厂经济性的主要指标是供电煤耗。

研究电厂锅炉的经济运行方式,是一个必须得到重视的问题。

1、锅炉的节能经济指标
锅炉的节能经济指标因企业考核的要求不同有所不同,它是企业考核耗能单位是否经济运行的量化标准,是根据每年的实际耗能情况进行修订后指定的参照值,生产单位的耗能只有低于这个标准,才能算经济运行。

现主要对以下几个考核经济指标进行说明。

(1)锅炉热效率:表示进入锅炉的燃料所能放出的全部热量中,被锅炉吸收于产生蒸汽的热量的最低百分率;
(2)煤单耗:表示生产1t蒸汽所消耗的最大耗煤量,kg/t;
(3)电单耗:表示生产1t蒸汽所消耗的最高耗电量,kWh/t;
(4)盐单耗:表示生产1t蒸汽所消耗的最高耗盐量,kg/t;
这些指标中,锅炉的热效率的高低,是锅炉结构先进与否、运行操作技术水平高低的反映,是锅炉运行综合经济好坏的标志;煤单耗、电单耗、盐单耗是锅炉实际消耗能源的平均值,它的考核时间分年、月、日等。

如生产单位能够加强每日消耗量的考核,则每月、每年的消耗量与指标的差值是很可观的。

2、锅炉设备及系统运行优化的主要方式
目前,锅炉运行优化的范畴主要可分为三类:第一类是通过对锅炉及辅机的设备进行改造,由设备的升级来提高机组的运行经济性;第二类是主要通过增加测量设备,对锅炉运行特性更好的监视,提供更多的反应机组运行经济性的参数,对运行人员的操作进行间接的指导,从而提高了锅炉运行经济性;第三类是锅炉的运行优化系统,例如锅炉燃烧优化控制系统、喷水减温优化系统、吹灰优化控制系统等,提高机组运行经济性。

本文主要针对第三类方式进行介绍。

2.1混合燃料的配煤优化
混合燃料配煤的基本原理就是利用各种煤在性质上的差异,通过混合后,实现相互取长补短,发挥各掺配煤种的优点,使最终配煤获得的混煤在综合性能上达到用户要求的最佳性能状态。

配煤要遵循以下几个原则:
(1)配置完成的混煤要满足锅炉燃烧的需要,即满足用户的需求。

(2)遵循经济效益原则,在配煤过程中应尽量节约价格昂贵的优质煤。

(3)要注意降低混煤的磨损性,延长锅炉的使用寿命,并控制其他污染物的生成。

(4)遵循运距最短原则,即应尽量减少使用远距离的外地煤量,以减少运输损失和运输造成的环境污染。

由于配煤时配入的煤种越多,工艺越复杂,成本也越高,而配入的煤种过少则往往达不到所要求的煤质指标,因此,在配煤中最常用的是选择三种煤按一定比例
掺配,条件合适时可用两种煤组合配方,而必要时需用四种煤掺配。

2.2锅炉燃烧系统的优化
由于锅炉安装、设计煤种的改变,按照锅炉使用说明书中推荐参数运行的锅炉,其经济性并不尽如人意。

因此,有必要对燃烧系统进行优化,以保证在安全的基础上锅炉能够经济高效地运行。

燃烧系统优化,实质上是根据对影响锅炉经济性的氧量、一次风量、二次风量、磨煤机投运组合方式、煤粉细度、煤质变化等对锅炉经济性影响规律分析的基础上,对这些参数进行优化选择,使锅炉经济性达到最佳。

如考虑环保,还需要使NOX的排放量达到最低。

为了使锅炉能够在最佳状态下工作,建议采取如下措施对锅炉燃烧参数进行优化:
(1)运行氧量对锅炉的燃烧效率有较大影响,当氧量大于5.0%时,应开展风烟道的查漏、堵漏工作。

(2)燃烧器内二次风挡板的最佳开度为30%～40%,外二次风挡板的最佳开度为30%左右,运行中可以根据火检情况适当调整。

(3)煤粉细度对锅炉的燃烧效率有较大影响,磨煤机的分离器挡板开度保持在40%～45%,如果不能满足风量要求,要对磨煤机系统进行检查,确认是分离器挡板开度的原因,可以适当开大。

(4)煤质变化对锅炉燃烧效率有较大影响,建议加强煤质管理,对不同煤质的煤种进行合理掺烧以均匀煤质,避免煤质的较大幅度变化,使之尽可能接近设计煤种的煤质。

(5)磨煤机出口一次风管风量的调平与否,对锅炉的燃烧效率有较大影响,在大、小修启动后,对一次风管的风量进行调平工作。

(6)提高锅炉效率与降低NOX的排放量是相互矛盾的,要对二者进行综合平衡。

2.3锅炉受热面吹灰时间间隔的优化
为了改善炉膛受热面沾污结渣状况的影响,电厂往往会采取诸如停炉时清洗炉膛受热面、改善燃用煤种等措施。

然而,最常用、最有效的方法是采用减温减压蒸汽在锅炉运行时对炉膛受热面吹扫使其保持一定的清洁度。

但现行的吹灰方式带有盲目性,电站在实际运行中,通常采取定周期吹灰,如每天吹扫一遍。

这种吹灰方式往往造成蒸汽的浪费和炉膛水冷壁无端的磨损,加大水冷壁爆管的机会。

从机组经济性角度,应该尽可能减少不必要的炉膛吹扫,真正做到按需吹灰,因此对炉膛受热面的沾污结渣进行及时有效的监测和清除是十分必要的。

蒸汽吹灰器的动作不仅涉及传热效率的提高和蒸汽的损耗,还对受热面的磨损、主蒸汽温度、再热蒸汽温度的控制,以及NOX等污染物的生成和排放产生重要影响。

在不同应用对象的优化吹灰系统中,应根据机组的实际情况考虑主要的因素,有针对性地建立优化吹灰模型和制定吹灰策略。

优化吹灰模型最要以提高机组的经济性为目的,权衡吹灰带来的锅炉效率的提高和蒸汽损耗,在确保机组安全运行的前提下,建立优化吹灰模型,寻找吹灰器优化操作的经济平衡点,为各受热面确定合理的吹灰时间,在此基础上,从机组实际运行状况出发,考虑机组低负荷时再热汽温控制困难的特点,制定合理的优化吹灰策略,并实时在线给出可直接指导操作的吹灰程序。

2.4制粉系统运行的优化钢球磨煤机的运行经济指标主要有:磨煤单位电耗Em（kJ/kg）、通风单位电耗Etf（kJ/kg）、磨煤部件的单位磨损量（g/t）以及磨煤机连续运行时间等。

影响磨煤单位电耗的因素较多,主要有:煤的可磨性系数、煤粉细度、磨煤出
力、干燥剂数量和温度、钢球装载量、钢球直径和钢球配比等。

由于钢球磨煤机消耗的电网功率基本不随出力变化,因此钢球磨煤机应尽可能地在最大出力下运行。

钢球磨煤机的最佳工作状态,就是筒体内的钢球量与煤量稳定保持在最佳比例,使钢球磨煤机在最佳装载量和最大出力下运行,可以降低磨煤电耗,同时也可防止因缺煤造成球和球之间、球和护甲之间直接撞击而导致的金属磨耗过大,延长使用寿命。

2.5自然循环锅炉的启动优化
在允许的寿命损耗率下,以锅炉启动过程中的热损失最小为目标,较大幅度地缩短启动时间,对启动曲线进行优化,从而提高机组的负荷相应特性和经济性。

对于启动优化问题,主要有以下几个方面的约束因素:
(1)允许的寿命损耗率。

为保证锅炉的安全可靠运行,启停时应控制参数变化率,使其在允许的寿命损耗率内。

控制寿命损耗率的方法在于控制循环应力的变化幅度,对于汽包锅炉,应控制汽包各温差在允许的范围内,以避免产生过大的热应力。

(2)锅炉启动的初始状况。

启动时锅炉各部件的温度状态,与停炉时间和锅炉的冷却方式有关。

根据不同的初始启动工况,可分为冷态、温态、热态、极热态等,不同的初始状态决定了温升幅度和应力循环特性。

(3)汽轮机的启动参数。

锅炉和汽轮机的冷却状态可能不同,根据启动初始时汽轮机高压内缸金属温度,可获得汽轮机生产厂家提供的汽轮机冲转和并网参数。

(4)其他约束。

如受水循环控制的最大升压速度,锅炉启停曲线和汽轮机启停曲线的匹配等。

对于调峰运行的汽包锅炉,汽包除了要承受额定工作压力下的机械应力外,还要承受在冷态启停、热态启停及变负荷等不稳定工况下的循环机械应力和热应力的作用,锅炉壁内的机械应力和热应力随时间而变化。

锅炉启停一次或升降负荷一次完成一次负荷循环的同时,汽包壁内也完成了一次应力循环。

在进行汽包锅炉启动优化时,一般从机组汽包的低周疲劳寿命计算出发,提出启动曲线的优化措施,从而获得冷态和热态启动的优化曲线。

3、结语
衡量燃煤发电厂经济性的主要指标是供电煤耗,影响发电煤耗的主要因素是锅炉效率。

因此,研究电厂锅炉的经济运行方式,节能降耗,提高锅炉运行的经济性,不仅可以提高企业的经济效益,而且可以缓解煤炭紧缺的压力,在能源日益短缺的将来对节约能源,实现持续协调发展更具重大意义。

参考文献
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