火力发电厂锅炉运行优化策略分析

学术论文 2018-12-25 10:27:24
    当前我国主要的发电形式仍旧是火力发电,而且可以预见在未来很长一段时间之内,这种状况不会有太激进的变化。而锅炉作为火力发电厂发电的三大主机之一,其的运行状态对火力发电厂的正常运行有着直接且重要的影响。

    一、火力发电厂锅炉相关内容简介

    (一)火力发电厂锅炉的构成

    锅炉在火力发电厂中有着十分重要的地位,是整个发电厂正常运行的基础。其主要由本体设备和其它辅助设备两大部分组成,其中本体设备又主要由燃烧系统、汽水系统组成。其中燃烧系统的作用是促使锅炉所用的燃料在炉膛内进行比较好的燃烧,并释放能量。因此其主要由炉膛、燃烧器等组成。而汽水系统的作用则是对燃料释放的能量进行吸收、蒸发其中的水,以促使其最终转化成符合相关要求的、能够促使汽轮机运行的过热蒸气。因此其主要由汽包、再热器等组成。而其它辅助设备则主要包含通风、输煤、制粉、给水、烟气处理、灰渣六种设备和锅炉附件。

    (二)火力发电厂锅炉的运行机制

    其运行作用的步骤有三。其一,煤炭被送入炉膛之后,其中的化学能通过剧烈的燃烧反应发生转化,转化后的热能就是支撑火力发电厂中其它构成运行的能量。其二,煤炭在发生剧烈燃烧反应之后,其中的碳物质、氧气反应生成的其它物质一起形成了高温烟气。而后,所产生的高温烟气携带大量的热量在锅炉的内部运行,并将热量传递给其中的工作部位,最终导致具有一定压力和温度的水蒸气组分形成。其三,上一步骤中形成的水蒸气最终进入并将热量传递给锅炉中的汽轮机部分。以促使汽轮机运行工作,最终完成为火力发电厂提供运行能量的工作。

    二、当前我国火力发电厂锅炉运行中存在的问题

    (一)火力发电厂锅炉运行中的蒸汽参数

    当前我国部分火力发电厂锅炉运行时的蒸汽参数都不够精确。一方面,其使得蒸汽运动的时间过长,在这个过程中,很大一部分的热量就被消耗掉了。另一方面,其导致蒸汽携带的热量过少或过多,而这种不均衡的情况不仅不利于汽轮机平稳正常地发挥作用,在一定程度上也会给汽轮机带来物理上的不正常损耗。

    (二)火力发电厂锅炉运行中的热损耗问题

    由前述内容可知,燃料燃烧后所产生的热量是推动整个火力发电厂正常运转的根本和基础,但是当前我国火力发电厂锅炉运行过程中却存在比较严重的热量损耗问题。一方面,由于技术等各方面现实条件的限制,我国部分火力发电厂锅炉对燃料的燃烧并不充分,从而造成热量的浪费和不正常损耗。另一方面,燃料燃烧后所产生的热量需要经过几次转化后才能作用于汽轮机,在这几次的运动转化中,热量就会有所丧失,最终作用于汽轮机的热量和最开始燃料燃烧时的热量就有着比较大的差别。

    三、火力发电厂锅炉运行优化策略

    (一)火力发电厂粉煤锅炉的运行优化策略

    由上述内容可知,容易在运行过程中对火力发电厂粉煤锅炉作用的发挥产生的影响,除了锅炉的基本构造、辅助设备的选择和燃料的质量等因素之外,就是其运行过程中的各项参数与设计时的差距。设火力发电厂粉煤锅炉的燃烧的煤炭数量为B,其中机械损失的量为q4,而有效燃烧的量则用Bj表示。则最终可得关于火力发电厂粉煤锅炉总燃烧值的公式:。由公式可知,对火力发电厂粉煤锅炉的优化着力点应该放在对有效燃烧量的提高上,针对于此可以从四个方面来入手。

    其一,在火力发电厂粉煤锅炉运行过程中,常常会出现煤炭质量下降的问题。针对于此,当所用煤炭质量已经比较明显地影响到了锅炉的运行效率的时候,就要对所用煤炭燃料方案的比例进行调试和改变,即原煤掺烧,通过这种方式来有效提高所用煤炭的质量。同时也可以对锅炉中的供风设备进行调整,使其一次风和二次风能够促使煤炭进行充分的燃烧反应。

    其二,考虑到火力发电厂粉煤锅炉实际运行过程与设计之间存在比较大的偏差,就有必要针对其实际运行过程进行定期的调查维护工作,即调平质量、分析高温烟气成分等。

    其三,锅炉的炉内负荷对有效燃烧量有着比较大的影响,因此就要做好针对其的调节工作。在操作的时候,就要严格按照相关规定进行。要慎重地决定操作速度的改变,以保证调节工作的平稳性和有序性,从而促使煤炭在锅炉内燃烧的稳定性。

    其四,针对锅炉在高负荷状态下出现的结焦问题,就要通过配风试验的方式来对锅炉供风设备的供风量和配比数值进行改变。同时也要对锅炉内部风的量、频率和范围进行适当地调节,以避免粉末状煤炭对锅炉内部的污染。

    (二)火力发电厂循环流化床锅炉的运行优化策略

    与粉煤锅炉不同,火力发电厂循环流化床锅炉运行优化策略的主要着力点在于锅炉内部的空气过剩系数和煤炭的质量上。针对其的优化措施就主要是燃煤调整、风量调整两种。

    其一,发电厂循环流化床锅炉所用的煤炭燃料的质量对其正常运行有着十分大的影响。因此,要对其运行进行优化,就要先从提高煤炭燃料质量入手,以此来提高燃烧效率。具体来说,在进行实际操作的时候,就要先对将要进入火力发电厂循环流化床锅炉内部的煤炭燃料质量进行检查,确保其符合相关要求,特别是其直径,应当略小于设计的相关数值,然后才能将其放入炉膛之中进行燃烧。其燃烧效率会有比较显著的提高,这样锅炉的供热效率也就会相应地有所提升。

    其二,火力发电厂循环流化床锅炉风量对其内部的空气过剩系数有着直接且十分重要的影响。因此要对火力发电厂循环流化床锅炉的运行进行优化,就要对其风量进行调整,主要就是要对其供风设备的一次风和二次风的风量大小和数值进行相应的调整。由物理方面的知识可知,火力发电厂循环流化床锅炉内部煤炭的燃烧反应的发生离不开空气中氧气成分的重要作用。而火力发电厂循环流化床锅炉内部空气中的氧气成分又很大程度上受到风量的影响。因此锅炉内部风量和煤炭燃料的配合比例是对锅炉的运行作用有着十分重要影响的因素之一。在刚开始运行火力发电厂循环流化床锅炉的时候,为了保证粒径比较大的内部燃烧的煤炭燃料的流动性和锅炉内部的床层压力数值,就要对锅炉内部的风量进行适当的调整。而为了有效控制火力发电厂循环流化床内部的空气过剩系数,也不能过分地提高锅炉内部风量的数值和配比,但同时又不能对煤炭燃料的流动性产生影响。另外,其也需要对火力发电厂循环流化床锅炉内部的一次风和二次风的配比给予足够的重视,以确保锅炉内部的煤炭燃料能够有一个比较好的循环过程。考虑到二次风对火力发电厂循环流化床锅炉内部煤炭燃料充分燃烧的重要作用,就需要尽量确保二次风供给了足够的风量,通过提高锅炉内部空气中氧气成分的方式来促使煤炭燃料进行充分燃烧。

    结束语:

    锅炉对火力发电厂的正常运行的影响不仅是直接性质的,其影响程度也比较大。而受内部构造、燃料质量等各种各样因素的影响,火力发电厂锅炉还没有完全发挥其在现有物质基础、理论基础上能够发挥的作用。针对于此,就要结合这各种各样的因素,分别采取相应的措施,来对火力发电厂锅炉的运行进行优化。
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