(浙江浙能绍兴滨海热电有限责任公司浙江省绍兴市312000)
摘要：影响锅炉机组效率的因素中，排烟热损失和机械未完全燃烧热损失是最主要的部分，而排烟温度、排烟量往往决定着排烟热损失的多少，也就是说，排烟温度每提高10℃，会相应增加0.6～1％的排烟热损失。而影响排烟量的主导因素则是过剩空气系数及燃料所含水分的多少。
关键词：300MW机组；锅炉优化运行；
随着我国经济的快速发展,工业生产和人民生活都需要大量的电力供应。我国目前的电力供应以燃煤形式的火力发电为主。虽然火力发电已经经过了几十年的法制,取得了很大成效,但是与国外先进水平相比,仍是相对落后,火电厂设备的运行效率还是较低。燃煤锅炉作为火力发电厂中最为重要的设备之一,仍然面临着许多值得改进的地方。
一、火电厂锅炉的类型
从燃烧方式来看,国内现行的300MW级亚临界参数锅炉主要有三种技术形式：第一种是四角切圆燃烧方式,第二种是对冲燃烧方式,第二种是W型火焰燃烧方式。四角燃烧锅炉多数采用摆动式燃烧器调节再热汽温,也可采用烟气挡板和其他调温方式。而对外燃烧锅炉采用旋流式燃烧器,多数采用烟气挡板调节寻热汽温。从循环方式来看,主要有四种形式：自然循环;控制循环;复合循环或低倍率循环方式;纯直流方式。四角燃烧锅炉的循环方式趋于多样化,上述四种形式都占相当数量。而对冲燃烧锅炉,多数采用自然循环方式。从受热面系统布置来看,对于采用摆动式燃烧器调温的锅炉,除了水平烟道和尾部烟道的贴墙管道热器外,烟道中的主受热面系统布置大致上形成了两种形式：一种是过热器和再热器都采用辐射+对流式的系统：另一种是过热器采用辐射+对流式的系统,再热器采用对流式系统。为了减少启动过程中的热量和工质损失,目前母管制锅炉启动时常采用被启动锅炉本身产生的蒸汽暖管。因为启动前,从锅炉出门到汽轮机前的主蒸汽管道是冷的、有时可能还有少量积水。同时,由于管道较长,管子与阀门、法关等附件厚度相差较大,突然将压力、温度较高的蒸汽送人,会引起管道和附件产生较大的热应力,大量蒸汽凝结成水,在管道内发生水冲击,致使设备损坏,因而应当预先暖管。这种用少量蒸汽对管道进行预热和疏水的操作称为暖管。从锻炉炉型结构看,有倒U型布置、塔型布置、W型火焰炉则布置。从工作参数看,目前发展的主要是亚临界和超临界参数机组。目前我厂采用的HG-1025/17.5-YM28锅炉,锅炉型式是亚临界中间一次再热自然循环汽包炉。
二、300MW机组的锅炉优化运行
1.烟气参数的监测和控制。目前，锅炉运行参数的信息与控制偏重于蒸汽系统，而对烟气系统的控制缺乏信息与手段。烟气系统如能控制好，蒸汽系统基本上不会产生太多的问题。炉膛出口烟气温度(FEGT)是反映炉膛燃烧、能量平衡和热量交换的一个重要过程参数。FEGT的控制对提高锅炉运行的安全性、可靠性、经济性，降低污染物排放及延长锅炉使用寿命有着重要的作用和影响。如果FEGT偏离了设计值，可能产生如下问题。炉膛结焦、结渣，使得过热器和再热器部位的腐蚀加快，缩短重要部件寿命，增加维修费用。可能出现超温，造成过热器、再热器管的超温爆管或金属蠕变、失效。造成过热蒸汽或再热蒸汽温度偏差，导致减温水投用量增加、热效率降低。排烟温度升高，排烟损失增大，热效率降低。控制好FEGT可以直接改善下列运行问题。炉膛结焦问题的改善。炉膛结焦是一个复杂的问题，受到煤质、灰熔点、炉膛原设计单位面积/单位体积发热量、炉膛出口烟温、炉膛氧量等因素的影响，为减缓结焦，仅能采取试验的方式。一般而言，FEGT对结焦的影响较大。吊屏结渣的控制。控制炉膛出口温度可减轻炉膛上部吊屏的结渣，控制FEGT低于煤灰的熔融、软化温度，可使干燥的煤灰不会黏附在换热管上，因此避免了结渣。吹灰的控制。FEGT可以作为基本参数用以建立自动的吹灰程序或指导运行人员进行手动吹灰。如果FEGT超过了原始的设计值，表明炉膛换热面已经受到了污染，运行人员应进行炉膛吹灰;当FEGT达到或低于设计值时，应停止吹灰。过多的炉膛吹灰不仅浪费了能量，而且可能产生吹灰器附近水冷壁的冲刷腐蚀问题。煤灰(液态)腐蚀的控制。对于高硫分的燃煤，维持FEGT低于煤灰熔融温度50℃，使干燥的煤灰流过对流通道，能减少煤灰对过热器的腐蚀。蒸汽温度的控制。采用调整燃烧器摆角、燃烧器的组合、各层燃烧器煤量的分配、二次风量的分配等手段，控制好FEGT，达到控制蒸汽温度及减温水流量的目的。氮氧化物的控制。FEGT直接影响燃烧及氮氧化物的生成。
2.运用远红外测温系统测量炉膛出口温度。对电厂锅炉来说，FEGT是一个关键性的参数，锅炉启动过程中必须对FEGT进行监测，控制过热器壁温不超过允许值。随着科学技术的发展，一种源于航天测控的远红外线温度测量技术已被应用于烟气温度的测量。这种特殊的探测器(远红外探测器)可以准确测量燃烧进程中炉膛内产生的高温CO2气体辐射的特征谱线，并通过特别的窄带窗口(滤波器)滤掉其他辐射源发出的谱线，因此，可以测定辐射源的密度(能量)。因为远红外探测器仅对高温CO2气体辐射的特征谱线具有敏感性，因此其可以直接测试某一区域内CO2气体的温度。远红外辐射式高温测量仪是非接触式的光学仪器，可以安装在任何观察孔、检修口，也可以穿过锅炉和墙面安装。测量仪采用压缩空气进行冷却，配有吹扫设施及保护外壳，压缩空气带有过滤净化装置，可工作于恶劣的测试环境。其安装使用极其简便，输出信号可以直接显示和远传，炉膛内烟气温度的测量范围是120～1650℃。
3．锅炉运行优化系统。电厂为了有效降低NOx的排放，使用了人工神经网络(ANN)技术对锅炉燃烧进行优化。这项技术在近期演变成为多目标全方位的优化手段，成为一种在线的锅炉运行优化系统。该系统经过训练后，能对不同的指标与限制条件进行整合和交换，能提供具有实际指导意义的优化操作方法，与过去的耗差分析和状态监测系统相比，前进了一大步。人工智能神经网络系统具有自学习功能，可在线开环或闭环进行优化控制。但做闭环控制时，锅炉运行优化系统需要注意避免与分散控制系统(DCS)发生逻辑冲突。在美国电力系统的应用中，已有大量的机组使用该类系统进行运行与性能优化，目前在国内也已经取得许多优化的成功范例。采用锅炉运行优化系统后，供电煤耗可降低0．5%～3．0%，NOx的排放可以减少10%～40%，该类系统一般使用现有仪表，不需要改变硬件设备。其优化过程包括下列步骤:选定优化目标，选定运行的可调参数与反应参数，选定可调参数与反应参数的限制条件，通过试验采集全方位数据，确定关键性的运行参数，进行锅炉性能目标优化，进行验证试验，进行开环和闭环控制试验调试，追踪在线开环优化运行指导或闭环在线优化运行。人工神经网络技术依赖的是实际的运行数据，因此能直接反映出可调变量与反应参数的关系，与耗差分析和状态监测系统的思路不同、做法不同、效果也不同。这项技术所得到的最终效果，有时能突破原设计值。锅炉运行优化系统包含对锅炉子系统和锅炉系统运行参数的调整。(1)子系统:吹灰系统、制粉系统、风烟系统、燃烧系统和脱硫系统。(2)运行参数:燃烧器组合方式，一次风压与风速，二次风压、风量与分配，各层燃烧器煤量的分配，过氧量。
为保证火电厂锅炉运行的经济性与安全性,运行中应对火电厂锅炉进行严格的监视与必要的调节。电厂是一个复杂的系统，需要各个设备和系统的密切配合，因此，电厂节能改造时一定要从全局出发，实现系统最优，真正实现节能降耗的目标。
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