发电厂锅炉燃烧调整技术与运行效率提升研究

引言

能源作为现代社会的血脉，在推动经济发展、改善民生方面扮演着不可或缺的角色。然而，随着我国能源消费总量的持续攀升，能源供需矛盾日益突出。传统火电厂锅炉燃烧效率偏低，不仅加剧了能源紧张局面，也制约了节能减排目标的实现。因此，深入研究火电厂锅炉燃烧调整与优化技术，对于提升能源利用效率、推动能源结构优化、实现经济社会可持续发展具有重要意义。

1 火力发电厂锅炉情况

国内各种形式的发电中，火力发电仍然占据着不可替代的地位。文章以国内某火力发电厂中使用的 300MWCFB 锅炉为对象进行分析，锅炉采用的是自然循环和单锅筒的设计，利用高温绝热分离器实现循环物料的有效分离。在结构层面，锅炉主要包括炉膛、回料阀、高温绝热分离器、尾部对流烟道等。该型号锅炉设计的燃料为混合煤质，设计依据为最大连续负荷工况条件。锅炉的关键技术参数如表 1 所示。火力发电厂锅炉在启动时要消耗很多燃料，为了节省启动燃料消耗量，该型号锅炉采用床下启动燃烧器和床上启动燃烧器相结合的启动方式。启动燃烧器为热烟发生器，床上布置 8 个，床下设置 2 个。在实践中，锅炉燃烧时的缺陷逐渐暴露，其中最典型的问题是燃料燃烧不充分，燃烧效率相对较低。此外，燃烧时的氮氧化物排放量相对较高，甚至超过了相关规范标准，给生态环境造成了不良影响。

2 火电厂锅炉燃烧调整与优化的重要性

能源是人类社会发展和生存不可或缺的资源，在经济发展、人们生活中都发挥着重要作用。国家相关部门的数据表明：2017 年，我国的能源消费总量为 44 亿吨标准煤，比 2012 年增长了 1.4% ；石油消费总量为 5.56 亿吨，比 2016 年增长了 5.5% ；天然气消费总量为 2086 亿吨，比 2016 年增长了 8% ；电力消费总量为 5.92 万千瓦，比 2016 年增长了 5.0% 。由此可以看出，我国的能源消耗增幅较快。其中，我国的工业锅炉燃烧能源消耗占总能源消耗的比例约为 1/3 ，而锅炉燃烧后的热效率只有 60%～70% ，极大地浪费了能源。并且，在石化能源逐渐枯竭的情况下，任何的能源浪费都将进一步加剧能源市场的紧张局面，因此，对节能减排和节能技术的研发是当代社会经济发展的重要基础。

（1）确保火电厂锅炉燃烧负荷最优。对火电厂锅炉燃烧进行调整与优化，合理配置锅炉燃料，并根据火电厂锅炉燃烧特性配置科学的参数和风量，从而有效优化火电厂锅炉燃烧的控制方式，使得锅炉燃料的燃烧速率加快，并形成较为稳定的热量，从而确保火电厂锅炉燃烧负荷最优。

（2）确保火电厂运行的安全性。通过对火电厂锅炉燃烧进行优化调整，可稳定锅炉设备的电压，使得锅炉燃烧的气温达到标准参数，从而确保锅炉蒸发量满足运行基本需求，实现电力的稳定供应。此外，通过优化锅炉设备使得锅炉燃烧时的火焰均匀分布，并将锅炉膛内填满，可以有效地减少锅炉结渣现象，从而确保火电厂运行的安全性。

（3）实现锅炉高效稳定运行。通过优化调整火电厂锅炉燃烧，可以充分协调锅炉机组的功能，实现机组功能最优化，从而确保锅炉的高效稳定运行。

3 锅炉燃烧效率的优化措施

3.1 风量调整

燃料在燃烧期间会消耗大量氧气，需要对锅炉进行通风，合理的通风量可以确保燃料充分燃烧，避免燃烧效率不高的问题。锅炉风量调节分为一次调节、二次调节和一次/二次风量配比。为了保障风量的稳定性，需要检测锅炉过量空气系数，一旦出现偏差，则开展风量调节工作。该锅炉的过量空气系数设置为 1.2[1]。

（1）一次风量调节。一次风量可以确保物料处于理想的硫化状态，同时为燃烧过程提供有效的氧气。根据锅炉功率，要确保燃料处于硫化状态，一次通风量必须高于 1.8×105N⋅m3/h ，若低于该数值，则容易发生结焦问题。一次通风量过大会带走料层热量，导致料层温度过低，因此要关注料层温度，若温度过低，则要适当降低一次风量[2]。另外，过大风量导致底部难以构建有效密相区，进而削弱锅炉燃烧效率。

（2）二次风量调节。根据尾气含氧量实施二次风量调节工作。尾气中含氧量在 3%～5% 属正常现象，若含氧量超过该范围，说明通风量过大，可以适当降低二次风量；如果含氧量稍低，则适当提高二次风量，确保燃烧过程氧气充足。

（3）一次/二次风量配比。两次风量的配比情况会在一定程度上影响锅炉的燃烧效率。300MWCFB 锅炉的一次风量和二次风量的占比大约为 40% 和 60% 。后者可进一步分为上、下二次风量，可以根据实际情况调整，上二次风量的占比为 25%～45% ，下二次风量的占比为 15%～35% 。

3.2 床温调整

火力发电厂锅炉燃烧时，床温是比较关键的技术指标。根据设备技术规范要求，床温应该设置为 890°C 。鉴于实际运行时锅炉的负荷大小会出现一定程度的波动，因此最适宜的床温为 850～950^∘C 。锅炉运行时，必须利用热电偶对温度进行实时监测，床温过高，则容易出现结焦问题；床温过低，则会导致燃烧不充分。影响床温的因素有燃煤的性质、给煤量等，而燃煤的性质通常不可控，必然导致床温出现波动，只能通过监测方式控制床温。如果床温在 850～950°C 内波动，则无须进行调整；若超过该范围，则必须采取措施进行调整。如果给煤量过大，就会导致床温降低，因此可以通过控制给煤量实现床温控制。调整一次风量和二次风量的比例，能够精确控制床温。一般而言，一次风量过多会导致床温降低，一旦发现床温过低，可以通过降低一次风量同时增加二次风量的方式达到升高床温的目的，此举基本不会对锅炉燃烧过程造成不良影响[2]。

3.3 料层高度调整

料层高度是锅炉中非常重要的技术指标，不仅会对锅炉内部的燃烧效率产生积极影响，还会影响锅炉燃烧过程的安全性和可靠性。料层高度和料层压差存在直接联系，料层高度越大，产生的压差越大；料层高度越小，则产生的压差越小。因此，可以利用压差计算料层高度。对 300MWCFB锅炉而言，最适宜的料层压差为 380～880mmH2O 。在实际操作时，利用传感器监测料层压差。当锅炉内部的燃烧状态比较稳定时，压差摆动的幅度通常比较小，但是摆动频率会偏高。如果出现压差摆动幅度较大且摆动频率较低的情况，说明锅炉内部的燃烧状态不良，严重时会导致结焦等问题[3]。具体实践时，可以通过在锅炉内添加底渣的方式来解决，添加的速度和质量要综合多方面因素考虑，如底渣的份量、给煤速度和料层压差变化幅度等。

4 结束语

火电厂锅炉燃烧调整与优化是一项系统工程，需要综合考虑风量、床温、料层高度等多个因素。通过实时监测锅炉运行参数，科学调节一次/二次风量配比，精确控制床温，动态调整料层高度，可以有效提升燃烧效率，降低能耗，延长设备使用寿命。同时，不断研发创新节能技术，完善能源管理体系，培养高素质技术人才队伍，也是实现火电厂锅炉燃烧优化的重要保障。

参考文献：

[1]李冰涛.智能化发电厂锅炉运行监控系统的分析[J].集成电路应用,2024,41(03):316-317.

[2]张正樵.火力发电厂锅炉节能降耗的对策与措施探究[J].中国高新科技,2024,(03):104-106.

[3]张寅卯,张勇飞,卢鑫,等.火电厂锅炉燃烧控制的调整技术分析[J].电子技术,2022,51(06):238-239.