王 雷

（國家能源集團(tuán)江蘇電力有限公司）

0 引言

隨著用電需求的日益增長，火電廠承擔(dān)的責(zé)任也越來越重，由于大多數(shù)火電廠采用傳統(tǒng)鍋爐進(jìn)行發(fā)電，難以滿足當(dāng)前大量的電力需求［1］。因此，在新時(shí)代的背景下，火電廠迫切需要對鍋爐設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，以適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展。具體而言，火電廠優(yōu)化鍋爐首先需要深入了解鍋爐的工作原理，針對火電廠鍋爐運(yùn)轉(zhuǎn)過程中面臨的問題進(jìn)行探究，并了解問題產(chǎn)生的根源。針對這些問題，采取一系列措施解決鍋爐運(yùn)行中存在的問題才能夠提高火電廠的經(jīng)濟(jì)效益。

1 火力發(fā)電廠鍋爐的工作原理

煤炭在火力發(fā)電廠中扮演著至關(guān)重要的角色，作為一種基礎(chǔ)能源，煤炭能夠滿足電廠的日常發(fā)電需求。由于煤炭主要由氫、碳等元素組成，并帶有一些雜質(zhì)，當(dāng)煤炭與氧氣混合燃燒時(shí)，會產(chǎn)生高溫?zé)煔?。這些煙氣帶走了煤炭燃燒釋放的大量熱能，并在鍋爐內(nèi)部流動。煙氣與受熱面接觸后，熱量會傳遞到鍋爐內(nèi)部，隨著溫度的升高，鍋爐內(nèi)的水分開始蒸發(fā)并形成蒸汽。蒸汽作用下，汽輪機(jī)開始運(yùn)轉(zhuǎn)，將熱能轉(zhuǎn)化為動力能，推動汽輪機(jī)高速旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而產(chǎn)生電能。因此，火力發(fā)電廠的正常運(yùn)行，離不開煤炭等資源的充分燃燒［2］。燃燒是火力發(fā)電廠電能生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它會產(chǎn)生大量的熱能。盡管雜質(zhì)產(chǎn)生的熱能遠(yuǎn)不及煤炭本身，但從節(jié)約資源和環(huán)保的角度出發(fā)，可以利用這些雜質(zhì)的熱能發(fā)電，進(jìn)一步提高火力發(fā)電廠的經(jīng)濟(jì)效益。

2 火力發(fā)電廠鍋爐經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的影響因素

2.1 鍋爐結(jié)構(gòu)

鍋爐是火力發(fā)電廠的關(guān)鍵設(shè)備之一，其結(jié)構(gòu)問題對經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有著重要影響。以下是鍋爐結(jié)構(gòu)問題的幾個(gè)方面：第一，材料選擇：鍋爐的材料選擇對其性能和壽命有重要影響，合適的材料可以提高鍋爐的耐壓性和耐腐蝕性，減少維護(hù)和更換的頻率，因此，在設(shè)計(jì)和制造過程中，需要選擇適合的材料，以提高鍋爐的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行；第二，設(shè)計(jì)合理性：鍋爐的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要滿足不同的要求，如燃燒效率、傳熱效率和安全性，合理的設(shè)計(jì)可以提高鍋爐的熱效率，減少能源浪費(fèi)，降低運(yùn)行成本。第三，制造工藝：鍋爐的制造工藝影響著其質(zhì)量和性能，高質(zhì)量的制造工藝可以確保鍋爐的可靠性和穩(wěn)定性，減少維護(hù)和修理的需求，因此，在制造過程中，需要采用先進(jìn)的工藝和設(shè)備，確保鍋爐的制造質(zhì)量。第四，維護(hù)和管理：定期的檢修和維護(hù)可以延長鍋爐的使用壽命，減少故障和停機(jī)時(shí)間，合理的管理措施可以提高鍋爐的效率，降低能源消耗［3］。

2.2 燃料

燃料是火力發(fā)電的基礎(chǔ)，當(dāng)燃料質(zhì)量低劣、熱值較低時(shí)，不可避免地會影響到電廠的生產(chǎn)效率［4］。為了提高效率，電廠必須重視燃料的選擇和預(yù)處理。有些電廠為了追求短期利益，選擇了價(jià)格低廉但質(zhì)量不佳的燃料，導(dǎo)致熱能轉(zhuǎn)化效率低下，繼而影響其生產(chǎn)效率；另外，如果電廠沒有進(jìn)行燃料預(yù)處理，或者使用的預(yù)處理系統(tǒng)不科學(xué)，可能會導(dǎo)致燃料純度不足、研磨不夠充分等問題，這些問題都會降低燃料的使用效率，甚至可能損害鍋爐設(shè)備，縮短其使用壽命。因此，科學(xué)選擇和處理燃料對于電廠的高效運(yùn)行至關(guān)重要。

2.3 燃燒條件

燃料的燃燒條件對火電鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)學(xué)具有直接的影響［5］。其主要燃燒條件包括氧氣量、風(fēng)量、蒸汽、溫度、濕度以及鍋爐的排煙狀況，常見的問題包括：第一，鍋爐的密封性不良導(dǎo)致漏風(fēng)，或者氧氣含量不足導(dǎo)致燃料無法完全燃燒，從而造成能源浪費(fèi)，若無法正常排煙，將會導(dǎo)致煙塵在鍋爐內(nèi)積聚，影響鍋爐的效率；第二，鍋爐內(nèi)的溫度和蒸汽量沒有得到及時(shí)有效的控制，可能會引發(fā)溫度和濕度等關(guān)鍵參數(shù)的失控，進(jìn)一步影響鍋爐的運(yùn)行效率和安全性；第三，工作人員對鍋爐的操作不當(dāng)，也會影響鍋爐的運(yùn)行效率。

2.4 熱損

在火力發(fā)電廠中，鍋爐的排煙和固體燃料的未完全燃燒是導(dǎo)致熱能損失的兩個(gè)主要因素［6］。排煙熱能損失通常占據(jù)總熱能損失的5% ～12%，固體燃料的未完全燃燒所造成的熱能損失，占總熱能損失的1%～5%。這種熱能損失主要源于兩個(gè)原因：一是部分未完全燃燒的燃料顆粒會混入灰渣中并被排出爐膛；二是部分燃料顆粒會以飛灰的形式隨煙氣排出。

排煙熱能損失的大小與排煙溫度和容積有關(guān)［7］。排煙溫度較高時(shí)，排煙熱能損失也相應(yīng)較大。相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，每當(dāng)排煙溫度升高10～15℃時(shí)，排煙熱能損失就會增加1%，排煙溫度升高的原因主要有受熱面積較小、受熱面受到污染和操作不當(dāng)導(dǎo)致火焰中心位置提高等。另外，煤粉較濕時(shí)，煤粉燃燒會產(chǎn)生水蒸氣，也可能影響排煙溫度，排煙容積增大主要由爐膛漏風(fēng)、煤粉燃燒產(chǎn)生水蒸氣和送風(fēng)量過大等因素共同造成的。

鑒于以上所述，燃燒條件對于鍋爐的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有重要的影響。為了解決當(dāng)前的問題，我們需要對其進(jìn)行更加深入的研究。

3 火力發(fā)電廠鍋爐經(jīng)濟(jì)運(yùn)行優(yōu)化措施

3.1 優(yōu)化鍋爐的整體結(jié)構(gòu)

為了提高鍋爐的工作效率，可以采取一系列措施來優(yōu)化鍋爐整體結(jié)構(gòu)。首先，需要深入了解鍋爐在運(yùn)行過程中可能出現(xiàn)的問題，并詳細(xì)記錄下來。然后，結(jié)合電廠的實(shí)際生產(chǎn)需求，引入新的材料、新技術(shù)和新結(jié)構(gòu)，并制定相應(yīng)的改造計(jì)劃。使用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，模擬和分析改造計(jì)劃中的各種可能情況，以評估各種計(jì)劃的優(yōu)缺點(diǎn)和可行性，最終確定最佳改造計(jì)劃。

改造完成后，對鍋爐的運(yùn)行情況進(jìn)行持續(xù)監(jiān)控，以評估改造效果和優(yōu)化程度，并確保鍋爐達(dá)到高效運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)還需要監(jiān)控其他系統(tǒng)和環(huán)節(jié)，以提高輔助系統(tǒng)和設(shè)備的運(yùn)行質(zhì)量，確保電能生產(chǎn)的穩(wěn)定性。

3.2 對燃料進(jìn)行預(yù)處理

為了優(yōu)化火力發(fā)電廠鍋爐運(yùn)行，提高燃料利用率和降低成本，需要系統(tǒng)地對燃料進(jìn)行預(yù)處理，通過對燃料價(jià)格和純度進(jìn)行詳細(xì)記錄和深入分析，明確不同純度燃料的成本效益，從而為每種燃料制定最佳的采購和消耗方案；燃料種類確定后，還需進(jìn)一步分析和處理這些燃料，包括預(yù)先制定好預(yù)處理方案，以提高燃料的純度。通過這些措施，我們可以提高燃料的熱轉(zhuǎn)化效率，進(jìn)而提高熱量產(chǎn)生量并減少燃料消耗量。

采取燃料預(yù)處理方式不僅能夠提高燃料的利用率、降低燃料成本并提升鍋爐運(yùn)行質(zhì)量，還將有助于延長鍋爐使用壽命，同時(shí)保證其運(yùn)行過程中不會受到過度損傷，從而提高電能生產(chǎn)質(zhì)量，推動電能生產(chǎn)效率，為火力發(fā)電廠整體發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

3.3 改善燃燒條件

優(yōu)化火力發(fā)電廠的廠燃燒條件是實(shí)現(xiàn)火力發(fā)電廠鍋爐經(jīng)濟(jì)高效運(yùn)行的關(guān)鍵舉措之一［8］。為了達(dá)到更好的燃料效果，需要定時(shí)對鍋爐進(jìn)行檢查與維護(hù)，以確保其正常運(yùn)作，避免出現(xiàn)漏風(fēng)、煙道堵塞等問題，從而保證燃料燃燒的基本穩(wěn)定。

其次還需要規(guī)范操作人員的操作，即實(shí)施嚴(yán)格的操作規(guī)程管理，如制定全面的操作指南，以便在出現(xiàn)問題時(shí)，可以對操作人員的操作方法和合規(guī)性進(jìn)行深入調(diào)查。如果發(fā)現(xiàn)操作人員操作不規(guī)范，根據(jù)情節(jié)的嚴(yán)重程度以及因操作不當(dāng)引發(fā)的事故所占比例，采取相應(yīng)的處罰措施，如全權(quán)負(fù)責(zé)或扣除部分工資，甚至取消操作資格等。

通過這種方式，我們可以確保鍋爐在運(yùn)行過程中的各項(xiàng)參數(shù)的平衡與穩(wěn)定，避免因人為操作失誤而引發(fā)重大事故，從而降低燃燒條件出現(xiàn)問題的可能性，并相應(yīng)提升火力發(fā)電廠鍋爐燃料燃燒的穩(wěn)定性。

3.4 降低熱量損失

減少熱損耗是確保鍋爐正常運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵因素之一，在具體操作上：

①增加煤炭的可燃物面積：首先將煤炭粉碎成較小的顆粒，可以增大煤炭與空氣的接觸面積，促進(jìn)煤炭的燃燒，減少熱損耗，提高燃燒效率。

②科學(xué)調(diào)節(jié)燃燒室的各項(xiàng)性能指標(biāo)：根據(jù)不同的煤質(zhì)和燃燒方案，調(diào)節(jié)空氣系數(shù)，使燃料在燃燒過程中得到充分的氧氣供應(yīng)，減少不完全燃燒造成的熱損耗，同時(shí)控制燃燒室溫度，使煤粉在高溫下充分燃燒，避免火焰直接沖擊爐墻，以減少熱損。

③實(shí)行科學(xué)經(jīng)營管理：嚴(yán)密監(jiān)測燃爆參數(shù)，如空氣因子和燃爆指標(biāo)等，通過對這些參數(shù)的控制，使鍋爐在燃爆發(fā)電時(shí)達(dá)到最優(yōu)效果，還需要對燃料進(jìn)行預(yù)干燥處理，以降低煙氣中的水蒸氣含量，從而減少鍋爐的熱損失。

④檢查煤粉爐的使用情況以及鍋爐的運(yùn)行狀態(tài)是否平穩(wěn)：檢查燃燒爐的操作是否得當(dāng)，如煤粉爐的給粉量、空氣系數(shù)等參數(shù)是否合理，以確保鍋爐的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，對鍋爐裝置進(jìn)行定期檢查和維護(hù)，確保其工作狀態(tài)良好，防止由于漏氣或操作不當(dāng)而引起的煙氣溫度升高，從而降低機(jī)組的經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)束語

火力發(fā)電廠的經(jīng)濟(jì)效益主要依賴于鍋爐的經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定運(yùn)行，提高鍋爐經(jīng)濟(jì)運(yùn)行穩(wěn)定性對于降低成本、增加產(chǎn)電量具有重要意義。影響經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的因素主要有優(yōu)化鍋爐結(jié)構(gòu)、燃料選擇、燃燒條件、熱損等四個(gè)方面?？傊?，火力發(fā)電廠鍋爐經(jīng)濟(jì)運(yùn)行需要綜合考慮多種因素，包括燃燒效率、散熱損失、輔機(jī)運(yùn)行等。通過實(shí)施相應(yīng)的優(yōu)化措施，可以有效地提高鍋爐的運(yùn)行效率，降低能源消耗，減少環(huán)境污染，并為火力發(fā)電廠帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。