火电产业将进入衰退期 灵活性改造面临何种挑战?

锅炉燃烧优化可采取的手段

可以毫不夸张地说，燃烧系统是整个锅炉的心脏，炉膛内部温度场的分布对燃烧优化调整有着重要的参考意义。温度偏高、偏低或不均匀都会对安全、经济运行带来不利影响。温度偏低会导致燃烧不稳定、不充分，同时换热量减少引起蒸发量不足，最终导致锅炉效率下降，此外，锅炉低负荷运行时较低的燃烧温度使机组面临灭火停炉的事故风险。温度偏高，使受热面壁温升高，降低受热面的使用寿命，也会加大结焦、爆管和非计划停炉的风险，温度型NOx升高，还可能使炉膛出口烟温超过SCR脱硝烟温的上限，对低NOx排放带来压力。燃烧温度分布不均，则会直接影响受热面的受热均匀性，使蒸汽出口温度偏差加大，严重时产生水动力问题，同时会引起炉内气流的不均匀，致使火焰冲墙贴壁，加剧受热面的高温腐蚀，为了降低飞灰大渣含碳量而盲目提高总空气量，还可能导致过量空气系数的升高，排烟损失增大，致使锅炉效率下降。 

锅炉燃烧情况的好坏对于整个发电机组的运行经济性、安全性具有非常重要的影响。调节燃烧的关键任务在于，顺应外界负荷的需求，在提供合格蒸汽的同时，确保锅炉运行的经济性与安全性。对于普通固态排渣煤粉锅炉，调解燃烧的目标可分成以下方面：确保其正常的汽压、蒸发量和汽温。燃烧稳定，火焰均匀，燃烧器不受损害，避免出现结渣的现象，以此来促进锅炉机组实现最大化的经济性。

燃烧调整的目的是保证燃烧的安全性、稳定性、经济性，确保锅炉的汽温、汽压和蒸发量满足要求，并维持较低的污染物排放水平。燃烧调整的目标主要包括：着火点位置适当，火焰稳定，火球居中不刷墙(这里针对四角切圆炉)，火焰充满度高，受热面不结焦，热负荷分配均匀，过/再热汽温偏差小，炉膛出口烟温合理，燃煤燃尽程度高，NOx污染物排放低。

为达到燃烧调整目标可以采取的措施主要包括：煤粉细度的选定;一次风粉的调平;各二次风(包括分离燃尽风、辅助风和燃料风等)的合理分配;一二次风的比例选择;总风量的确定(即确定合适的过量空气系数);燃烧器喷嘴摆角大小;燃烧器的投运层(尤其在低负荷下)。

煤粉细度主要取决于干燥无灰基挥发分，煤粉选取的细有利于着火稳燃，且不易结渣，但会影响磨煤机出力，制粉电耗也会增加。此外，对于确定的磨煤机其细度调节范围十分有限，面对多变的煤种，磨煤机调整煤粉细度将力不从心。

一次风粉调整多是通过调整磨煤机一次风量和煤粉管道上可调缩孔(也称节流圈)来实现。磨煤机中一次风量取决于通风量和干燥量的最小量，不可随意调节，可调缩孔可以实现无级调节，但实际运行中仍然会存在全开的煤粉管道阻力依然很大，而且实践中可调缩孔无操作平台或长期不操作已无法调整，这些都使一次风粉调整的效果大打折扣。

二次风的分配是通过改变每级二次风门的开度实现的，实践中存在的主要问题是风门机械结构卡涩或DCS开度、风门外指示牌开度与实际开度不一致，这些都给现场运行调整造成困难。

一二次风比例的调整很大程度上是燃烧效率与NOx排放量的平衡，二次风过大，有利于低NOx燃烧，但不利于煤粉尤其大颗粒的燃尽，而且可能造成主燃烧区的还原性气氛，导致高温腐蚀和结焦，因此需要综合考虑。

过量空气系数过大，排烟损失q2、NOx排放量及风机电耗增加;过小化学未完全燃烧损失q3及机械未完全燃烧损失q4会加大。因此，一定负荷总对应一个合理的过量空气系数，使q2+q3+q4最小。大量实践表明，使炉膛出口氧量达到3%左右的过量空气系数是合适的。

燃烧器摆角调整范围为一次风上下摆动20°，对应二次风上下摆动30°。上下摆动是通过改变火焰中心位置达到调节再热气温的目的，同时对烟气出口温度有一定的调节作用。运行人员应每班试摆动一次，以使燃烧器根据需要随时可摆动。

磨煤机的不同投运层组合与燃烧器摆角调整类似，同样可以达到改变火焰中心的作用，而且效果更加明显。在机组低负荷运行及煤质较差时，一般采用相邻的几台磨一起运行以提高燃烧稳定性。需要指出，备运磨对应的燃烧器层(尤其是上层燃烧器时)应加强冷却通风，避免煤粉喷嘴烧损。

锅炉运行调整中,在保证安全运行基础上，还要做到经济运行，提高锅炉效率。一般的锅炉机组，效率基本可以达到92%以上，各项损失之和不到8%。最大损失是排烟热损失，一般5～6%，其次是机械未完全燃烧热损失1-1.5%，散热损失和灰渣物理热损失合计1%左右。(对高灰份煤灰渣物理热损失会更大)。从指标量化看，要提高锅炉效率，重点是降低排烟损失和机械未完全燃烧热损失。注意排烟温度的变化,排烟温度过高,影响锅炉效率,过低容易造成空预器的低温腐蚀,所以要求在运行中根据负荷的变化加强调整。在煤质变化比较大或燃料量明显增加时，及时调整总风量和一二次风温。

(1)控制好锅炉总风量

锅炉风量的配给，不仅影响锅炉效率的高低，而且过量的空气量过大还会增加送、引风机的电耗，增加厂用电率，致使供电煤耗攀升。要保持合适的风量可通过观察氧量值，一般在3-4%左右，对于不同煤种在飞灰含碳量不增加的情况下可考虑低氧燃烧，实现降低排烟损失的目的。但要根据锅炉所烧煤种的结渣特性，注意尽量保持锅炉出口烟温低于灰渣的软化温度，以减轻结渣的程度，对于易结渣煤种，可以适当保持氧量高一些，避免出现还原性气氛，减少结渣。

相关阅读：

深度|灵活性改造或成为火电破局利器