摘 要：電能是最潔凈的便于使用的二次能源，但是在生產(chǎn)電能的同時卻消耗了大量的一次能源。并對鍋爐節(jié)能改造給出了建議和節(jié)能策略分析。燃燒特性是鍋爐運行的基礎(chǔ)，對于鍋爐設(shè)計及運行人員，必須了解鍋爐燃燒的性能、特點，不斷對其進行優(yōu)化設(shè)計，才能保證鍋爐運行的安全性，提高其經(jīng)濟性。文章發(fā)表在《硬質(zhì)合金》上，是工業(yè)設(shè)計論文發(fā)表指導(dǎo)范例。

　　關(guān)鍵詞： 鍋爐燃燒 ;優(yōu)化方案

　　采用新型密封技術(shù)改造鍋爐空氣預(yù)熱器。空預(yù)器的漏風(fēng)問題一直是影響鍋爐燃燒，降低效率的威脅。通過采用新型密封技術(shù)，降低空預(yù)器漏風(fēng)率，不僅減少排煙損失，降低飛灰含碳量，還可以節(jié)約廠用電，降低廠用電率。

　　鍋爐制粉系統(tǒng)技術(shù)改造。通過改造磨煤機系統(tǒng)、密封系統(tǒng)，可以提高制粉效率，降低制粉單耗，從而降低煤耗。 電站循環(huán)冷卻水余熱再利用。通過凝汽器由循環(huán)冷卻水帶走的熱量一般占輸送總能量的15%以上，有的甚至高達25%以上，造成了能量的極大浪費。如果能采用余熱利用技術(shù)把這部分能量利用起來，勢必會對電廠效率提高產(chǎn)生明顯的效果隨著我國電力行業(yè)改革的不斷深入，“廠網(wǎng)分開，競價上網(wǎng)”的運行機制已成必然。對各電廠而言，保障機組的安全經(jīng)濟運行，努力降低發(fā)電成本，是參與競爭的必由之路。系統(tǒng)組成與結(jié)構(gòu)一定時，機組運行的安全性和經(jīng)濟性主要取決于鍋爐的安全經(jīng)濟運行，而鍋爐運行的安全性和經(jīng)濟性主要取決于鍋爐的燃燒運行調(diào)整。在火電發(fā)電成本中，燃燒費用一般要點70%以上，因此，提高鍋爐燃燒系統(tǒng)的運行水平，對機組的節(jié)能降耗具有重要意義。

　　1 設(shè)備概況

　　某廠8號爐為DG-670/13.7-8型自然循環(huán)煤粉爐，制粉系統(tǒng)為鋼球磨中儲式熱風(fēng)送粉系統(tǒng)。1991年1月投產(chǎn)，配200MW汽輪發(fā)電機組。設(shè)計帶基本負(fù)荷，低于180MW時需投油助燃。1997年進行了分散控制系統(tǒng)(DCS)改造，2001年汽輪機通過通流部分改造擴充為220MW。自1992年下半年后，煤炭市場發(fā)生了變化，鍋爐燃煤質(zhì)量嚴(yán)重惡化，煤種雜亂無序，運行煤種偏離設(shè)計煤種，揮發(fā)分低、灰分高，造成煤粉氣流著火延遲。火焰中心上移，燃燒不完全損失增加，爐膛出口煙溫升高，排煙損失增大。機組擴容后，燃料量增加，爐內(nèi)溫度提高，造成爐膛出口區(qū)域、屏區(qū)及燃燒器區(qū)域存在不同程度的結(jié)渣，影響了鍋爐的安全經(jīng)濟運行。

　　2 鍋爐經(jīng)濟運行研究

　　2.1 蒸汽參數(shù)

　　蒸汽參數(shù)的高低直接決定電廠熱力循環(huán)的效率。運行中能否維持蒸汽參數(shù)的穩(wěn)定主要取決于運行人員的責(zé)任心及熱工自動裝置的投入率。本機組經(jīng)數(shù)字電液控制系統(tǒng)(DEH)和DCS改造后，設(shè)備自動化水平有了大幅度提高，能針對煤質(zhì)、負(fù)荷、運行方式的變化及時調(diào)整，正常工況下能維持蒸汽參數(shù)在規(guī)定范圍內(nèi)。經(jīng)試驗表明，主蒸汽溫度可平均提高10～14℃，平均可使全廠煤耗下降1.44g/(kW·h)，再熱汽溫平均提高12℃，煤耗下降0.81g/(kW·h)。

　　2.2 鍋爐的各項損失

　　鍋爐的各項熱損失中排煙損失q2最大，約占5%-12%;其次是固體未完全燃燒損失q4，約占1%—5%。其它損失則很小。提高機組的經(jīng)濟性，主要應(yīng)從減小q2和q4著手。

　　2.2.1 排煙損失

　　影響排煙損失q2的主要因素是排煙溫度和排煙容積。排煙溫度越高，則排煙熱損失越大，一般每增加10—15℃，會使損失增加1%。排煙溫度偏高的原因有：受熱面設(shè)計過小;實際煤種偏離設(shè)計煤種;運行不當(dāng)，火焰中心偏高;受熱面污染;制粉系統(tǒng)漏風(fēng)，為保證合適的過量空氣系數(shù)而減少空氣預(yù)熱器的送風(fēng)量，其吸熱減少及空氣預(yù)熱器漏風(fēng)、堵灰嚴(yán)重。排煙容積過大的主要原因為：爐膛及煙道漏風(fēng);煤粉過濕，燃燒后產(chǎn)生大量水蒸汽及運行中送風(fēng)量過大等。

　　3 鍋爐燃燒優(yōu)化的目的

　　提高機組熱效率，降低煤耗;降低電廠用電;降低排放，減少對環(huán)境的污染和可能的排污費用;提高機組運行的安全性、穩(wěn)定性，減少非計劃停機損失。鍋爐燃燒優(yōu)化控制系統(tǒng)以提高鍋爐運行經(jīng)濟性、降低污染物排放、降低廠用電為目的，尋求基于多目標(biāo)的鍋爐運行綜合優(yōu)化。爐側(cè)的很多可控參數(shù)都可以用于多目標(biāo)優(yōu)化。典型的過程參數(shù)包括：飛灰含碳量、排煙溫度、過熱器噴水量、再熱器噴水量、風(fēng)機廠用電等。

　　4鍋爐燃燒優(yōu)化的操作變量

　　鍋爐燃燒優(yōu)化的潛在操作變量包括一次風(fēng)量、二次風(fēng)量、二次風(fēng)壓、二次分配、磨煤機出口溫度、粉量分析等。

　　5鍋爐燃燒優(yōu)化控制的完整解決方案

　　鍋爐燃燒調(diào)整的主要任務(wù)是根據(jù)不同的負(fù)荷和煤種，進行合理的配風(fēng)、配煤、以保證鍋爐燃燒的安全性和經(jīng)濟性。

　　鍋爐燃燒是一個復(fù)雜的熱工過程，鍋爐燃燒的各種設(shè)定工況如二次風(fēng)量、二次風(fēng)分配、一次風(fēng)量以及給粉分配等多種因素對鍋爐燃燒的安全性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟性以及大氣污染物排放都有直接的影響。鍋爐燃燒優(yōu)化控制系統(tǒng)是以提高鍋爐燃燒的經(jīng)濟性、降低大氣污染物排放為目的的高級應(yīng)用系統(tǒng)。該系統(tǒng)基于鍋爐可控參數(shù)的反饋(如飛灰含碳兩、排煙溫度排放等)，通過對鍋爐燃燒操作變量(如一次風(fēng)、二次風(fēng)等)的優(yōu)化閉環(huán)控制，實現(xiàn)鍋爐經(jīng)濟運行。

　　實現(xiàn)燃燒優(yōu)化的關(guān)鍵是建立燃燒優(yōu)化數(shù)學(xué)模型。由于鍋爐內(nèi)煤粉燃燒過程極其復(fù)雜，無法用理論方法建立燃燒模型。但是，鍋爐的燃燒特性必然反映在鍋爐的燃燒數(shù)據(jù)中，也就是說，鍋爐實際燃燒運行數(shù)據(jù)中蘊涵了鍋爐的燃燒運行特性。本系統(tǒng)應(yīng)用先進的人工智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，根據(jù)鍋爐燃燒過程歷史數(shù)據(jù)，建立鍋爐運行工況(負(fù)荷、煤種等)、配風(fēng)配煤運行方式和燃燒性能之間的關(guān)系模型，并采用非線形尋優(yōu)技術(shù)，從模型中找出不同負(fù)荷、不同煤種下最佳的配風(fēng)、配煤運行方式，以次作為“專家”燃燒運行經(jīng)驗，指導(dǎo)鍋爐燃燒調(diào)整，實現(xiàn)鍋爐燃燒系統(tǒng)的優(yōu)化運行。

　　鍋爐效率優(yōu)化功能在鍋爐現(xiàn)行運行條件下，以提高爐效為目標(biāo)，根據(jù)鍋爐的負(fù)荷和煤種，在線優(yōu)化鍋爐的配風(fēng)、配煤燃燒運行方式，并給出燃燒調(diào)整操作指導(dǎo)，實現(xiàn)鍋爐燃燒系統(tǒng)優(yōu)化運行。

　　結(jié) 語

　　目前，面臨著能源資源逐漸匱乏和能源需求總量日益增大的雙重挑戰(zhàn)，節(jié)能降耗刻不容緩，尤其是能耗大戶行業(yè)。電廠熱力系統(tǒng)首當(dāng)其沖，且與發(fā)達國家相比，我國的熱力系統(tǒng)節(jié)能降耗還是有很大的潛力和空間可以充分挖掘。有理由相信，隨著相關(guān)熱力系統(tǒng)分析方法的逐步發(fā)展和完善，電廠熱力系統(tǒng)節(jié)能降耗將會取得更長遠(yuǎn)的進步。

　　參考文獻：

　　[1] 康艷兵.建筑鍋爐節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)回顧和展望[J].中國能源,2003,(11)

　　[2] 彥啟森,等.建筑熱過程[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1986

　　[3]鍋爐運行管理及測試技術(shù)實用手冊[M].北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，1993

　　[4].煙塵濃度監(jiān)測中結(jié)果分析與評估[J].鐵道勞動安全衛(wèi)生與環(huán)保，1996(1)：14

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