探讨燃煤电厂锅炉燃烧运行优化策略

探讨燃煤电厂锅炉燃烧运行优化策略

郝旺荣

国电内蒙古东胜热电有限公司   内蒙古自治区鄂尔多斯市  017000 

摘要：随着经济的快速发展，能源需求不断增加。燃煤电厂作为我国能源供应的主要来源之一，其锅炉燃烧效率直接影响到电力供应和能源消耗。本文针对燃煤电厂锅炉燃烧运行优化策略进行探讨，旨在提高锅炉燃烧效率，降低能源消耗，实现可持续发展。介绍了燃煤电厂锅炉燃烧的基本原理，然后分析了锅炉燃烧运行中存在的问题，最后提出了优化策略。

关键词：燃煤电厂；锅炉燃烧；优化策略

引言

当前燃煤电厂锅炉燃烧运行中存在一些问题，如燃烧不完全、热效率低下等，严重影响了电力供应和能源利用效率。因此，探讨燃煤电厂锅炉燃烧运行优化策略具有重要意义。

一、燃煤电厂锅炉燃烧基本原理

燃煤电厂锅炉燃烧是将煤粉送入炉膛中，通过高温燃烧产生高温高压蒸汽，实现热能向机械能的转化。锅炉燃烧过程中，燃料与空气混合后被送入炉膛，在高温下发生氧化反应，释放出大量的热能。这些热能通过水冷壁、过热器、再热器等设备传递给水，最终转化为蒸汽。

二、锅炉燃烧运行中存在的问题

（一）燃烧不完全

燃煤电厂锅炉燃烧过程中，经常存在燃料燃烧不完全的问题。这主要是由于燃料与空气混合不均匀、炉膛温度不足等原因造成的。燃烧不完全会导致大量未燃烧的碳颗粒和有害气体排放，严重污染环境。燃烧不完全的一个主要原因是燃料供应不稳定。例如，在使用液体燃料时，燃油的供应压力、油气混合比、喷嘴尺寸和位置等因素都可能影响燃烧效果。如果燃料供应不稳定，可能导致燃料和空气混合不均匀，燃料无法完全燃烧，产生大量的一氧化碳和有害气体[1]。

（二）热效率低下

锅炉的热效率是衡量其能源利用效率的重要指标。在实际运行中，由于燃料与空气混合不均匀、排烟温度过高等原因，导致锅炉热效率低下，浪费了大量能源。热效率低下的一个主要原因是燃料燃烧不完全，当燃料无法完全燃烧时，生成的热量不足以充分利用锅炉中的热能，从而降低了锅炉的热效率。燃料燃烧不完全可能源自于燃料质量不佳、供应不稳定、炉膛温度不足等多种原因。另一个导致热效率低下的问题是热损失过大。锅炉运行中，热能可能通过烟气、烟囱、散热等途径散失，包括热辐射、对流和传导等方式[2]。

（三）空气污染严重

燃煤电厂锅炉燃烧过程中会产生大量的烟尘和有害气体，如硫化物、氮氧化物等，严重污染环境。这些有害气体不仅会对周围环境造成危害，还会对锅炉设备的腐蚀和损坏产生严重影响。锅炉燃烧时产生的高温燃烧烟气中的氮气和氧气会发生化学反应，产生氮氧化物（NOx），尤其是一氧化氮和二氧化氮等物质。NOx是一种有害气体，对空气质量和人体健康具有危害，它会导致酸雨的生成，也会对人体呼吸系统和环境造成损害。

三、燃煤电厂锅炉燃烧运行优化策略

（一）调整燃料与空气比例

燃料与空气的比例是影响锅炉燃烧效率的关键因素之一。通过调整燃料与空气的比例，可以使燃料充分燃烧，提高燃烧效率。具体措施包括：合理调整一次风和二次风的配比，使燃料与空气混合更加均匀；根据锅炉负荷和煤种的不同，及时调整送风量；采用先进的燃烧器设计，提高燃料与空气的混合效果。种燃料都有一个适宜的理论空气比（即理论完全燃烧所需的空气量与实际空气量的比值）。合理调整理论空气比可以最大限度地利用燃料的能量，并减少无效的空气过量进入燃烧过程中的情况。如果理论空气比过高，将导致过多的空气通过炉膛而没能参与燃烧，造成能量的浪费。相反，如果理论空气比过低，将导致燃料燃烧不完全，产生大量的污染物排放。因此，通过精确计算和实时监测，可以调整燃料与空气的比例，从而达到最佳的燃烧效率。燃料与空气的混合方式直接影响到燃烧的效果和燃料的利用率[3]。一种常见的优化策略是采用预混合燃烧技术，即在燃烧前将燃料和空气提前充分混合。

（二）加强炉膛温度控制

炉膛温度是影响燃料燃烧效率的重要因素之一。通过加强炉膛温度控制，可以使燃料在适宜的温度下燃烧，提高燃烧效率。具体措施包括：采用先进的温度监测设备，实时监测炉膛温度；根据锅炉负荷和煤种的不同，及时调整炉膛温度；采用先进的保温材料和技术，减少热量损失。在燃煤锅炉中，炉膛内部氧气含量对燃烧效率和炉膛温度具有重要影响。适当的氧气含量可以促进燃烧反应，提高燃烧效率，减少燃烧产物中的未完全燃烧物质。通过精准的氧气控制系统，可以调节氧气进入炉膛的量，以维持理想的燃烧条件。这有助于避免过量空气的进入，减少过剩氧气对产生氮氧化物的促进作用，并提高锅炉的热效率，降低燃料消耗量[4]。控制炉膛内氧气含量，还能有效地控制燃烧过程中的温度，减少高温下产生的氮氧化物。对于煤燃烧而言，炉膛内的燃烧温度是至关重要的。

（三）优化蒸汽系统

蒸汽系统是燃煤电厂的重要组成部分，其运行效率直接影响到整个电厂的能源利用效率。通过优化蒸汽系统，可以提高蒸汽利用效率，减少能源浪费。具体措施包括：合理设计蒸汽管道和设备，减少蒸汽泄漏和损失；采用先进的蒸汽轮机技术，提高蒸汽转化为机械能的效率；加强对蒸汽系统的维护和管理，保证其正常运行。蒸汽参数包括蒸汽压力和温度，对燃煤电厂发电效率和排放控制均有重要影响。通过优化蒸汽参数，可以提高锅炉和汽轮机系统的热效率，并减少燃烧所需的燃料消耗量。一种常见的优化策略是采用高温高压蒸汽技术，即提高蒸汽温度和压力。高温高压蒸汽具有更高的能量密度，可以提高汽轮机的扩能比，从而提高发电效率。同时，高温高压蒸汽在蒸汽冷凝中释放的热量也更多，可用于锅炉预热水、加热空气等，进一步提高系统热效率。燃煤电厂的锅炉和发电过程会产生大量的余热，如果没有合理利用会造成能量浪费。通过采用余热回收系统，可以将部分废热进行回收和再利用。一种常见的余热回收方式是采用余热锅炉和余热汽轮机发电系统。余热锅炉可以利用炉烟中的余热，加热水蒸汽或者预热进入锅炉的供水，从而降低锅炉燃料消耗。

（四）降低排烟温度

排烟温度过高会导致锅炉热效率低下，同时也会增加空气污染。通过降低排烟温度，可以提高锅炉热效率，减少空气污染。具体措施包括：采用先进的烟气余热回收技术，将部分热量回收再利用；在保证安全的前提下，适当增加空气预热器的通风量；加强对空气预热器的维护和管理，防止其堵塞或腐蚀。煤燃烧产生的烟气中含有大量的热能，如果这部分热能能够被回收利用，可以提高电厂的热能利用效率。烟气余热回收系统包括烟气余热锅炉或烟气回收器。它们可以从烟气中回收热能，用于加热水蒸汽、预热进入锅炉的供水等。通过回收烟气中的热能，不仅可以降低排烟温度，减少热能的浪费，还可以提高锅炉和整个电厂的热效率。这样可以实现能源的有效利用，降低燃料消耗，同时减少对环境的热污染。燃烧后的烟气在经过锅炉后，通常会通过烟囱排出。降低排烟温度可以通过采用低温烟气烟囱和换热器来实现。低温烟气烟囱是一种特殊设计的烟囱，通过增加烟气在烟囱中的停留时间和降低烟气温度，实现降低排烟温度的效果。

四、结束语

本文针对燃煤电厂锅炉燃烧运行优化策略进行了探讨，旨在提高锅炉燃烧效率、降低能源消耗和减少环境污染。通过调整燃料与空气比例、加强炉膛温度控制、优化蒸汽系统、降低排烟温度和采用清洁燃烧技术等措施，可以有效地解决当前燃煤电厂锅炉燃烧运行中存在的问题。然而，这些优化策略的实施需要相关企业和政府部门的支持和配合，共同推动燃煤电厂的可持续发展。

参考文献：

[1] 许西建. 燃煤电厂锅炉燃烧运行优化策略探讨[J]. 通讯世界,2023,30(5):76-78.

[2] 梁会朋,赵冠雄. 燃煤电厂锅炉燃烧运行优化策略研究[J]. 现代工业经济和信息化,2022,12(8):236-237,258.

[3] 蔡云峰. 燃煤电厂锅炉燃烧运行优化策略[J]. 科技创新与应用,2022,12(24):142-145.

[4] 葛宪福. 燃煤电厂锅炉燃烧NOx排放优化控制技术[J]. 工业加热,2023,52(6):45-48,53.