电厂锅炉变氧量运行经济性分析及经济氧量的优化确定

电厂锅炉变氧量运行经济性分析及经济氧量的优化确定

余佩杰

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摘要

随着我国高质量发展的推进，锅炉行业也不断的发展更新，跟上了时代发展的步伐。对于电厂锅炉来说，炉膛出口的运行氧量如果发生了变化，那么其他的锅炉运行经济指标也会发生变化，比如说未燃烬碳含量、送引风机的电耗、锅炉的排烟温度、锅炉的再热汽温度等等都会随着氧量的变化而发生相应的变化(1)。鉴于此，本文将结合具体的例子，从变氧量运行的经济性分析、设计优化与涉及因素、运行氧量优化三个方面来论述。

关键词：电厂锅炉变氧量；优化氧量测点位置；氧量控制；超超临界机组；

0 引言

在电厂锅炉运行过程中，炉膛出口运行氧量如果发生变化，那其它的运行经济指标也会受到影响，为分析电厂锅炉变氧量运行经济性，并确定优化方案，本文将以某电厂超临界600 MW机组锅炉为案例，在不同电负荷下，运行氧量的变化对锅炉热效率、风机电耗以及对氮氧化物排放量的影响规律，得出运行氧量优化的方案。

1 锅炉机组变氧量运行的经济性分析

目前，关于我国学者对于电厂锅炉超超临界机组的研究并不能全面的反映其变氧量运行的特点，并且模型数据的精确度也与锅炉实际的数值存在较大的误差。运行氧量是一个锅炉非常重要的标准，它不仅影响锅炉的热效率、电耗等经济方面的指标，还影响氮氧化物的排放量等环保方面的指标，并且，锅炉运行过程中中，氧量并不是固定不变的一个数值，会有比较大的随意性，因此对锅炉机组变氧量运行的经济性分析，并研究出优化方案是非常重要的(1)。

从锅炉机组的运行原理来分析，影响炉膛氧量测量准确性的因素有许多，比如说有氧量测点的布置、氧气选点的情况、锅炉的炉膛氧量情况、检测选点的代表性如何、锅炉的烟道是否存在漏风等等诸多的因素杜都会影响到检测的结果，并且这些因素的存在也会导致非常多的检测误差，比如说锅炉炉膛的左右侧检测加过不一致、锅炉炉膛的存氧量与总风量不匹配等(1)。这些因素和现象都很大程度上威胁了机组在稳定、经济的条件下运行。

一般而言，负责锅炉的运行操作人员会通过锅炉上事先安装好的氧气检测设备来测量氧量，然后根据检测结果来决定如何去调节空气和燃料的配比，使二者的配比达到最佳的状态，保证锅炉燃料的燃烧在最优状态，并且也可以为节能环保做出贡献，有利于企业经济效益和社会效益的获取(1)。

2 设计优化与涉及因素

谈及优化方案必须具有实例，下面通过某电厂超临界600 MW机组锅炉为案例来分析。

1　设备概况

本文章涉及到的案例锅炉机组具体情况为：超临界600 MW机组SG一1913／2s．4一

M956型锅炉，设有二十四只直流式的燃烧器，分有六层分别布置在炉膛下部的四个角，煤粉和空气从四个角中送入锅炉炉膛之中，然后在锅炉的炉膛之中呈切圆燃烧，锅炉燃烧器的上部设有SOFA，以降低炉内氮氧化物的生成量，该锅炉的制粉系统采用的是正压直吹式，配有六台中速磨煤机，每一台磨煤机的出口都带一层四角燃烧器，在燃烧设计煤种时，六台磨煤机中的五台运行，余有一台磨煤机备用，防止意外事件的发生(2)。

本实验中，工作人员通过不断的改变送风量，但控制锅炉的其余运行参数都不变的方法来进行变氧量试验，但是实验使用的600 MW的锅炉在额定电负荷的情况下会出现引风机出力受限制的情况，因此实验在480、420、360 MW电负荷下也进行了相应的实验，来保证实验的准确性和可靠性(2)。

2　运行氧量对锅炉热效率的影响

在锅炉热效率方面，通过实验得出锅炉热效率随着运行氧量的降低，呈现出上升的趋势。具体实验过程如下，当锅炉在600 MW的电负荷下时，工作人员把运行氧量从3.％调整到2％锅炉的热效率提高了0.1％，当锅炉在480 MW的电负荷下时，运行氧量由4％调整到3％锅炉的热效率提高了0.8％，在420 MW的电负荷下时，运行氧量从4％调整到3％，锅炉的热效率提高了0.5％，在360 MW下时，运行氧量由5％到4％，锅炉的热效率提高了0．25％(3)。因此可知，在同一电负荷下时，运行氧量浓度越低，锅炉的热效率就越高，而在不同的电负荷和同样的运行氧量之下，电负荷越高锅炉的热效率越高（在额定电负荷之内）。

3　运行氧量对风机电耗的影响

在风机电耗方面，运行氧量越低，风机电耗也是呈现下降的趋势的。具体实验过程如下，当锅炉处在额定的600 MW电负荷之下时，工作人员把运行氧量从3％调整到2％，锅炉的风机电耗降低了579.71 kW，当锅炉处在480 MW电负荷之下时，运行氧量从4％调整到3％，锅炉的风机电耗降低了19.71 kW，当锅炉在420 MW电负荷下时，运行氧量由4％调整到3％时，风机电耗降低了118．44 kW，当在360 MW电负荷下时，运行氧量从5％改变到4％，风机电耗减少了36．21 kW(4)。由此可知，在同一电负荷条件下，运行氧量越高，风机电耗越高，在不同电负荷和相同氧量的条件下，电负荷越高（在额定电负荷之内），风机电耗越高。

4　行氧量对氮氧化物排放量的影响

在锅炉燃烧过程中产生的氮氧化物方面，运行氧量越高，燃烧过程中产生的氮氧化物也越高。具体实验过程如下，当锅炉处在600 MW电负荷下时，工作人员把运行氧量由3％减少到2％，氮氧化物的排放量降低了11.22 mg／m3，在锅炉处在480 MW电负荷下时，运行氧量从4％减少到3％，氮氧化物的排放量降低了20.12 mg／m3，当锅炉在420 MW电负荷下运行时，运行氧量从4％减少到3％，氮氧化物的排放量减少了28．42 mg／m3，锅炉在360 MW电负荷下运行时，运行氧量由5％降低到4％，降低了33.78 mg／m3的氮氧化物排放量(5)。经过更细致的研究发现，氮氧化物的排放量都比设计值低300-400左右，由此可知，当锅炉处在同一电负荷条件下，运行氧量越高，炉膛的温度越高，氮氧化物的排放量也会越高，当锅炉处在不同电负荷但运行氧量相同的条件下时，电负荷越低，氮氧化物的排放量越高。

3 运行氧量优化

经过上述的几组试验后，工作人员会根据在600、480、420、360 MW电负荷下锅炉在不同的运行氧量下的运行情况，做出仔细的分析，然后经过比较，确定好运行氧量的优化方案，并且还可以得出运行氧量在不同条件下最合理的数值，实际上，参与日常生产的电厂一般都会习惯于把运行氧量的数值调整的比正常值高一点，但是这种做法会对锅炉的热效率、风机的电耗以及氮氧化物的排放量等方面产生不利的影响(6)。因此，对运行氧量的优化方案为降低运行氧量的浓度，以600MW额定电负荷为例子，原来电厂习惯运行氧量为2.5%，锅炉热效率为93.9%，风机电耗大约为7400/KW，氮氧化物含量大约为170mg／m3。优化后，降低运行氧量浓度至2.4%，锅炉热效率大约为94%，风机电耗大约为7100/KW，氮氧化物含量大约为150mg／m3。

结束语

  综上所述，通过某电厂超临界600 MW机组锅炉为案例，我们进行了电厂锅炉变氧量运行经济性分析和优化实验，得出运行氧量优化方案，以此来促进锅炉行业的发展，因此，我们需要积极的发现行业中的问题，然后通过相应的实验以及其他积极的方法来解决问题，以此响应高质量发展的号召。并且行业需要重视新技术的应用，并鼓励行业创新，用积极的态度去推动行业的发展，为社会主义的建设做出贡献。

参考文献

(1)杨庆博，厉鹏 . 氧气及其传感器在火电厂的应用 [J]. 传感器世界，2001（9）：19-21.

(2)刘吉臻，等．锅炉经济性分析及最优氧量的确定口]．动力工程，2009( 3)．

(3)刘福国，等．电厂锅炉变氧量运行经济性分析及经济氧量的优化确定[J]．中国电机工程学报，2003( 2)．

(4)苍国超，等．锅炉运行氧量基准值确定方法的研究I -Ji ．锅炉技术，2008( 3) ．

(5)周新刚，等．燃烧调整降低锅炉Nq排放的试验研究[J] ．电站系统工程，2005( 9) ．

(6)章云锋. 燃煤电站锅炉氧量和效率软测量研究. Diss. 上海交通大学, 2013.