摘要：从一些气象数据来看，近些年国内的空气质量形势并不乐观，据调查，导致环境污染严重的主要因素包括火电厂化石能源燃烧、汽车尾气排放等。节能减排已经势在必行。火电厂在为社会建设输送大量能源的同时，也会在一定程度上污染环境。我国为此制定了节能减排相关法律，在满足社会供电需求的基础上，严格的控制污染物排放量，将污染物规划以及节能减排出力统一整合到节能减排指标上来。作为排放大户的火电厂更应响应国家号召，不断优化节能减排技术。在提高污染物控制能力的基础上，为人们提供健康、绿色以及可持续的生存环境。
关键词：火电厂；锅炉；节能减排技术
引言
火电厂的主要动力来源就是蒸汽，主要是通过锅炉燃烧获得。降低能源消耗量，控制污染物排放，锅炉的燃烧效率就凸显的异常重要。如果想要保证锅炉的运行效率，火电厂锅炉燃烧系统的工作人员就需要不断进行设备更新和运行调整优化，并且要不断的将一些新技术理念融入到锅炉燃烧系统中，这样才能不断提升设备可靠性、经济性，提升火电厂竞争能力，从而确保火电厂的可持续发展。以下将对火电厂锅炉燃烧系统的设备更新和运行优化技术进行阐述，并对于火电厂锅炉燃烧优化技术的应用进行简单论述。
1火电厂锅炉燃烧优化
对于火电厂的锅炉燃烧系统来说，其长期稳定可靠运行具有重要意义。通常情况下，锅炉在燃烧的过程中要想保持其稳定性和持续性就必须对锅炉运行中的煤粉细度、风粉配比和送风的参数进行相应的调整。并且，想要使得炉膛内的燃料一直保持最优化的燃烧状态，就需要改变锅炉燃烧的控制方式，从而能够承载整个锅炉机组负荷的变动情况，进而达到锅炉燃烧的一个最佳状态。
目前在我国大多数火电厂锅炉燃烧系统中，由于调整手段单一，参数采集困难等，很多火电厂的锅炉燃烧系统的效率都不是很高。因此我们应该不断的从更新一些先进的设备，同时交流新的技术和经验，只有这样才能真正的有效的去提高锅炉燃烧系统的效率，保证锅炉燃烧产生的蒸汽能够保持稳定的压力、温度和蒸发量，同时保证燃料的充分燃烧和污染物排放的安全稳定，防止出现燃料结渣以及燃烧器被烧毁的情况发生，提高机组的运行经济性，降低污染物的排放量，减少对大气环境的污染，从而让火力发电得到更好的发展。
2对火电厂燃烧系统进行优化的现实意义
2.1燃烧系统优化是实现节能减排必由之路
中办电改9号文下发后，"厂网分开、竞价上网"新政策在全国如火如荼的开展，我国电力行业也由计划经济体制逐步向市场经济过渡。受交易电量大幅增加影响，火电厂基础电量占比逐年下降，而且随着风、光等新能源行业装机容量不断增加，基础电量将受到进一步的压缩，电厂盈利能力受到严重打压，传统火电企业面临巨大的生存挑战。对电厂而言，采取必要措施进一步提高锅炉运行效率和可靠性，减少排污税费，降低成本，是各电厂提高竞争力的必由之路。
2.2燃烧优化是多煤种掺烧的必要措施
随着国民经济的快速发展，煤炭消耗量日益增加。为减少由于煤炭市场价格波动带来的困扰，进一步降低燃料成本，大部分火电企业采取燃用混煤的措施，比如掺烧一部分低热值煤、高硫煤、煤泥等。混煤燃烧特性与设计煤种有较大差距，燃烧后带来的的负面影响和未知因素较多，因此，必须关于混煤的燃烧优化是非常必要的。
2.3燃烧优化是提高锅炉负荷响应能力的根本保证
随着电改的深入，电网调峰、调频等辅助服务市场将成为火电厂下一个不见硝烟的战场。机组的深度调峰能力以及负荷响应时间、调节速率等参数要想在竞争中占得先机，主要取决于在锅炉能否给汽轮机提供高品质的蒸汽。燃烧优化是解决这一问题的关键所在。
2.4碳排放权交易需要火电企业节能减排
2016年，国家发展改革委出台《关于切实做好全国碳排放权交易市场启动重点工作的通知》，对碳排放权交易进行了部署。政府对能耗企业历史排放情况进行盘查后，会给企业设定未来的一个排放配额，这个配额通常会低于历史排放低值。如果不进行设备更新，不开展燃烧优化调整，企业就需要从市场购买配额，增加运营成本。因此，对锅炉燃烧优化技术的更新刻不容缓。
3锅炉节能技术现存主要问题
3.1电厂运行人员综合素质有待提高
锅炉燃烧系统优化是个系统工程，涉及到煤粉细度调整、风粉配比调整、氧量调整，风门开度调整等等。目前，大多数电厂的燃烧系统优化基本交由专业学院或者电科院等一些专业院所开展，电厂独立开展燃烧系统优化的积极性不高，主要是电厂运行操作人员专业知识缺乏，技能欠缺，一旦煤种和燃烧工况发生变化，没有有效的应对措施和方案。
3.2锅炉余热利用率低下
锅炉不仅要具备基本供热供汽功能，同时还要具备余热处理功能。将余热通过特殊的技术重新利用，提高能源利用效率。然而从市场调查情况来看，许多锅炉都并不具备余热处理功能，无法回收锅炉多余热量，这部分热能由于没有及时处理，而被白白流失。除此之外，由于没有热能回收装置，所以碳排量和烟排量也会出现超标的问题。还有些锅炉并不能实现燃料的充分燃烧，导致很多能源被无辜的浪费。
3.3优化试验不能有效实现实时监控炉内工况
目前科研院所所开展的燃烧优化调整，只能通过DCS实时参数来获取试验数据，通过数据的分析从侧面验证调整的有效性。最大的缺点就是缺乏时效性和针对性，目前普遍开展的优化调整只能是针对某一稳定工况，而且数据的导出和分析还需要在试验后才能进行。调整过程中由于对炉内工况缺乏监视手段，对炉内空气动力场分布，炉膛温度场分布，飞灰含碳量、有害气体的生成量等无法实时获知，也就无从知晓燃烧是否在最佳状态，所以也就无法提出建设性的意见和方法。
3.4对混煤的煤质特性认识不足
目前大多数火电企业采取多煤种混掺燃烧方式来降低燃料成本。由于与设计煤种偏差较大，因此出现了锅炉结焦、锅炉偏烧、水冷壁腐蚀、超温等等一系列问题。原因就是对混煤的煤种特性了解和研究不够。由于认识不足，造成在使用过程中出现燃煤燃烧不充分现象，造成能源的极大浪费，而且对锅炉相关设备带来运行风险和极大的损伤。
4改善锅炉节能减排的具体措施
4.1加强电厂运行人员培训
电厂运行人员承担着机组日常运行的操作调整任务，必须要对设备运行的安全性和经济性负责。只有提高运行人员的综合素质，提升操作技能，使其知晓操作调整要点，知其然，知其所以然，才能做到有效调节。同时，还要加强思想教育，只有节能减排思想深入人心，才能提高其工作自觉性和主动性。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆还要制定相应的考核细则，建立奖惩机制，激励运行人员不断优化锅炉燃烧性能，实现最优、最佳状态运行。
4.2加强对煤质特性研究
设计煤种对电厂而言是最匹配的煤种，燃用设计煤种，锅炉基本能保证最初的设计效率。目前最重要的，是对混煤后的煤质特性缺乏应有的研究和认识，大多数电厂只是化验一下灰熔点而已。但是，混煤的着火特性、燃尽特性以及灰渣的粘结特性等对燃烧有很大的影响，而且这种影响在某种程度上甚至超过了挥发份及灰熔点的影响。这些特性无法从煤质分析数据中得出，只能通过试验台试验进行测试。试验台试验对于确定煤种的着火特性、燃尽特性、灰渣的结焦特性等，均有较大的帮助，对实炉试验具有较为明确的指导作用，因此在掺烧混煤最好能在实炉试验开始前进行试验台试验。
4.3防漏风技术
锅炉漏风往往被很多火电其行业忽视。为达到节能减排要求，控制锅炉漏风率尤其显重要。如果漏风量过多，锅炉内部烟气体积便会不断加大，不但排烟热量损失增加了，而且风机的电能消耗也将加大，最终，燃料消耗自然也将加大。而且，漏风量加大，空预器换热能力也大打折扣。减少锅炉漏风的能量损失主要从以下几个方面着手。首先需要提高锅炉密闭性能，从根本上杜绝漏风现象。这方面主要需在锅炉设计和生产过程中严格把控，做好细节工作，进而减少漏风概率，提升锅炉安全。其次加强锅炉监控，实行实时监控管理，及时掌握锅炉状态与运行情况，这方面工作主要由电厂DCS系统来实现。最后定期对锅炉密封性进行检查，如果发现存在漏风部位或可能漏风部位，需及时制定有效措施减少漏风，提高锅炉安全系数，达成节能减排目的。
4.4加强对煤粉细度的调整
一次风携带煤粉射流进入炉膛后受到炉膛压力的影响，将随炉膛内的烟气一起流动。同时，由于卷吸烟气的作用造成轴向速度快速衰减。粒径较小的煤粉颗粒由于气流跟随性较强而很难到达炉膛中心位置，只有粒径较大的煤粉可以依靠自身的惯性到达炉膛中心。而颗粒的换热强度同颗粒直径与颗粒表面流速之积的二分之一次方约成正比关系。也就是说颗粒的大小和颗粒的表面流速对颗粒的换热过程而言同等重要。以往的概念中，认为磨煤机耗电量变化不大的情况下煤粉越细越好，其实不然。所以合适的煤粉细度和一次风速需要经过严格的测定和试验。
4.5火焰检测技术的应用和推广
在进行锅炉燃烧优化的过程中，可以利用检测技术来分析影响锅炉燃烧的相关参数，最终实现锅炉的燃烧优化。其原理是在锅炉的运行中，相关的技术人员通过火焰检测技术、煤分析技术、风煤测量技术、温度场监测技术以及锅炉燃烧排放物实时检测技术等对烟气的含氧量、废气成分测定、燃烧之后煤粉的浓度、飞灰的含碳量相关参数等的实时监控控制等对锅炉的燃烧进行相应的调节，进而实现燃料的经济燃烧，减少污染物的排放的目的，保证锅炉燃烧中的经济优化。但是由于我国电厂安装的测量仪准确度不够，就使得火电厂锅炉燃烧优化设备的工作效率降低，从而影响整个锅炉燃烧优化的进程。目前，该技术在国际上已有成熟的发展和规模，但是引进国内费用较高，需要国家相关部门开展自主创新，自主研发，满足国内火电企业提升经济效益，改善环境的迫切需求。
4.6健全节能减排治理体系
为进一步推进节能减排工作，政府部门需要予以相应的引导和支持。比如给予火电厂节能减排工作必要支持，政府部门可以制定关于节能减排方面技术路线，发挥引导作用。发电企业的总部管理部门可以针对不同类型锅炉，不同煤种，不同燃烧方式的锅炉出台节能减排的方案、措施和指导文件。通过统一的资源调配和整合，建立交流和学习机制，调动火电厂参与节能减排活动的积极性与主动性，引导他们掌握先进的节能减排技术，最终达到节能减排的目的。
5火电厂未来发展方向和企业规划
5.1燃烧控制设置更加智能化和封闭化
技术的成熟和大量锅炉燃烧实践经验的积累，让锅炉燃烧逐渐追求智能化和闭环控制。立足于解决当下的困难，利用DCS硬件优势，以及软件组态灵活方便的功能，形成这一控制系统。这一系统具有硬件费用不会另外增加，稳定性强、维护工程量小等特点，这些特点都对以后系统的控制和发展具有重要作用。由于锅炉燃烧是一种动态程序操作，想要妥善地开展燃烧的控制工作是很复杂的，需要运用现阶段最先进的控制策略，才能够保证整个控制系统得到真正的优化。根据具体情况，需要以分级控制锅炉系统的方法来优化设施，从一些细节入手，逐步改善整个系统运行情况，此外，有针对性地选择利用先进、典型的控制策略，实现智能综合控制，将成为未来发展的重要趋势。
5.2了解发展趋势，不断更新未来技术发展的定位
观察锅炉燃烧情况和数据检测是优化燃烧系统的一个重要条件，然而我们目前所选用的设备和设施准确性不能满足我们的需要，存在着误差与漏洞。对此，有关工程技术人员应给予充分的关注。在一段时期以后，经过大量的研究和实验，有望能够利用软测量技术来解决这一类系统问题。在软测量建模中，有基于对象数学模型、工艺机理、模式识别、回归分析、人工神经网络、粗糙集理论、支持向量机等多种方法。人工神经网络目前已经在工业过程建模和控制中得到广泛应用，其中的BP神经网络和RBF神经网络两种建模比较典型。
结束语
就目前来说，火电厂仍是我国发电行业的主力，社会发展过程中所需的大部分电能都是由火电厂供给的。锅炉作为火电厂发电过程中的重要生产设备，在整个的设备运行中保证其高效平稳运行对于整个机组的工作有着非常重要的意义。由于火电厂在燃料燃烧时会产生一定的环境污染，因此对于锅炉燃烧的优化是必不可少的，并且采取一定的优化还可以提高燃料的燃烧效率，保证火电厂的正常供电，降低燃烧过程中带来的环境污染，满足社会发展的需要。
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论文作者:高春阳
论文发表刊物:《电力设备》2018年第24期
论文发表时间:2019/1/8
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