火力发电厂锅炉运行优化策略的相关研究

火力发电厂锅炉运行优化策略的相关研究

薛鑫鑫 郭昂

中国电建集团河南工程有限公司 河南省郑州市 450000

摘要：中国有着庞大的人口数量以及工厂设备，每天这些国家经济发展的重要组成部分都要消耗大量的资源确保日常生活的进展以及必要物质提供。随着信息化社会的快速到来，电与水都是群众生活的必需品，同时也是黑暗中光明、无知世界中知识的代名词，我国有超过百分之八十以上的电都来源于火力发电厂，而承担火力发电重要使命是电厂的锅炉，优化火力发电厂锅炉的使用条件和使用工况将提高能源利用率改善发电厂电能的综合供给情况，本文将从火力发电厂锅炉运行特点出发，提出优化火力发电厂运行优化策略，为提升火力发电厂发电效率献言献策。

关键词：火力发电；电厂锅炉；优化策略

引言：我国是用电大国也是发电大国，由于电能的不可储藏特性，国家电网集团选择采用以火力发电为主、水力发电、风能发电以及核能发电并举的发电模式实现对电能的基本供给。火力发电由于发电效率高，发电条件易满足的特性是所有城市发电厂首选的发电模式，火力发电的主要能量来源为煤炭，但煤炭是不可再生能源，一旦开采殆尽往往需要更多时间进行自然补给。由于群众对电能需求日益增多，火力发电厂为了满足峰值用电工况，需进行增设发电锅炉设备，提高发电设备上限的工程修改。由于火力发电锅炉功耗大、发电具有不间断特性，经常性存在发电效率不高，对煤炭不能进行充分利用的情况，本文将主要针对锅炉对资源利用率较低进行分析，提出适合锅炉提质增效的优化策略，为祖国电力事业蓬勃健康发展添砖加瓦。

一、火力发电厂锅炉组成以及基本工作原理

1.火力发电厂锅炉组成

实现火力发电的锅炉并非单一存在的锅炉设备，而是由三大构件组成的锅炉系统，系统以发电厂锅炉为主要发电元件，配合火电厂汽轮机以及热电厂发电机进行热能与电能的转换。而承担热能高效提供的设备正是锅炉，锅炉的燃烧室可容纳更多的煤炭，经过高压点火，煤炭得以充分燃烧，推动蒸汽做工迫使发电设备进行周期性切割磁感线，实现热能、内能、动能以及电能四者的传递。火力发电厂本身也分为锅炉本体以及锅炉辅助设备，本体由省煤器、过热保护器以及蒸汽降温管道组成，辅助设备由点火加压装置、排烟管道组成。火电厂的锅炉往往由承担超高压容器设计的专业公司来完成，在设计时要充分考虑容器壁的疲劳周期性能，为更长使用时间以及保持持续性的工作安全进行系统性设计。如今锅炉也在向着智能化高效化方向发展，很多锅炉生产厂在出厂时已经进行火力传感器以及温度传感器的安装，为了保证火力发电厂后台随时监测、随时控制做准备。

2.火力发电厂锅炉基本工作原理

作为城市中的重要民生工程，火力发电厂的设计和选址往往需经过层层审批，要对城市煤场、选址的交通运输便捷情况以及线路输电位置进行综合性考虑，为保证电厂锅炉供电系统的综合运转提供必要保障。火力发电厂的锅炉所运用的发电技术较为成熟，煤炭添加至燃烧炉内部后，火力传感器会根据煤炭的破碎情况以及煤炭量的多少进行火力热值设定，点燃后的煤炭将会提供大量的热，与燃烧室直接相通的是大型蓄水池，蓄水池中的水会随着煤炭热量的不断提升，逐渐由室温变为沸腾状态，随着水蒸气的大量涌出，（修改为：这些热量会使水冷壁中水变为蒸汽，经分离器后水会继续回水冷壁中加热，蒸汽则通过过热系统）推动发电设备进行周期性运动，发电设备在蒸汽推动下以较快速度进行切割磁感线运动，由动能转换为电能，实现了电能的供给。与发电设备直接相连是电厂的变压设备，为了减少发电线路造成的电能损耗，以更高的电压进行电能传输可减小线路电阻造成电线线路的热效应。加热形成的煤烟往往通过城市发电厂硕大的排烟管道进行净化排出，降低对空气的污染。除此之外，火力发电厂往往与城市供暖系统相互毗邻，由于蓄水池经过加热后，需经过冷却后进行循环使用，而供暖系统恰恰需要热水以实现整个城市系统的热能循环，避免了热能的浪费，实现了能源的综合利用。

二、火力发电厂锅炉运行特点

1.运行参数不稳定

火力发电厂锅炉并非单一设备，是一个综合性系统性的工作系统，只有各个组成构件密切配合才能实现火力发电厂的正常运转，由于火电厂的大型设备本身耗电，而火电厂在承担电能外部输出的任务的同时也要承担电能自给自足的任务，发电厂发电没有经过稳压器以及电磁互感作用直接供给至锅炉电器（附属设备），就会导致火力发电厂的锅炉运行参数不稳定。而一些锅炉监视设备的抗热波冲击性能较差，燃烧炉一旦出现爆震工况就会影响设备正常运转情况，导致监视数据出现误差，不利于后台控制，根据错误的监测数据往往会做出的错误的操作指令，不利于火力发电厂的运行。

2.热损耗较大

由于锅炉的燃烧室体积较大，一次数十吨煤进行装填，满足大型发电设备的能量需求，但很多煤都没有经过脱硫处理，导致在加热过程中产生大量的有毒有害的二氧化硫气体，由于二氧化硫与倒流至燃烧室，二氧化硫气体一旦与水蒸气进行混合在经历高温高压的氧化过程，会形成一定浓度的稀硫酸，导致容器壁的腐蚀和损害，降低容器的密封性，受到不同程度腐蚀的锅炉就会形成不必的热交换，造成热量的不必要损失，为了弥合损失，装填设备需往容器内装填更多煤料供给热平衡。同时，煤炭的主要元素为碳元素，碎块状的煤炭会导致碳粉攘撒情况的产生，造成通风管道拥堵，如果燃烧气体不能及时排出，将增大燃烧室内的压强，不利于升温，而自动控压机构在监测压力增高时，会自动切换减压机构进行气体抽取，造成资源的不必要浪费。

三、火力发电厂运行优化策略

1.加强对飞灰碳含量控制

几乎所有火力发电厂都会经历煤炭倾倒的工况，大量煤炭位置改变会导致煤炭飞灰，相关火力发电厂应安装专业飞灰碳监测设备，对空气中飞灰碳含量进行全天候监测，一旦察觉飞灰碳含量超标，则可采用水基喷雾方法进行对飞灰碳的合理控制，引导散扬在空中的飞灰碳与水相互结合，增加重力，最终落入至燃烧炉中，共同参与燃烧。飞灰碳含量可在燃烧炉内合理升高，燃烧室内高飞灰碳含量将有效提升煤炭与燃烧介质接触面积，达到提升燃烧效率的综合性作用，与此同时，飞扬在燃烧室内部的飞灰碳会形成虹吸现象，降低燃烧压强，提高升温速率。

2.优化运行环境条件

运行条件会影响煤炭燃烧效率，相关工作人员应定期对锅炉内壁进行除碳处理，降低碳层厚度，以保证良好的受热面积。对排烟速率也要进行定期测定，一旦排烟效率不能达到预期选用引风机进行引风，加快尾气排出。煤炭燃烧大多为可逆过程，温度的改变与生成物的排出都会提高反应效率，促进反应向正反应方向进行。由于不同地域的煤炭质量各不相同，运行环境也应针对煤的燃烧情况以及燃点进行创设性更改，而负责锅炉反应人员应定期开设行业交流协会，对提高反应率的有利条件进行分享交流，促进行业共同进步。

3.利用科学手段降低热能损失

对锅炉使用时间进行较为详细地记录，定期更换锅炉设备，做好锅炉外部保温，在锅炉内部安装温度监视器的同时对锅炉外部进行同步测温设备安装以更好监测炉内炉外温差。在原料供给方面，可选用更加清洁能源与煤炭混合，提升煤炭的综合产热率，保证锅炉以较高效率运行。

四、总结

综上所述，锅炉设备对火力发电厂的正常运行以及经济发展至关重要，负责锅炉设备人员应定期检验，降低煤炭飞灰含量，管控锅炉环境，利用科学化现代化仪器设备以及先进方法进行锅炉热效率提升，而火力发电厂管理层应定期创造锅炉从业人员交流机会，为促进行业进步以及工作人员经验增长发挥力量。

参考文献：

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