摘要：随着我国经济结构的转型以及可再生能源的大力发展，燃煤火电机组长时间低负荷运行已成为一种常态。为减少燃煤机组低负荷运行对机组煤耗的影响，本文对提高燃煤锅炉低负荷下热效率的主要运行技术进行了总结，主要包括适当降低运行氧量，适当降低煤粉细度，适当降低一次风速，适当提高直吹式制粉系统磨煤机出口风粉温度，采取合适的配风方式，投运下层磨煤机或给粉机等；并根据燃用煤质给出了推荐值；同时，针对燃烧不同煤质的锅炉，探讨了排烟氧量、排烟温度、飞灰含碳量、炉渣含碳量等对锅炉热效率的影响。 关键词：燃煤锅炉；低负荷；热效率；运行技术；经济性
煤炭在我国一次能源结构中的主导地位，决定了电力生产中以煤电为主的格局，考虑到目前我国电力的供求关系和可再生能源的快速发展，以及各地电力辅助调峰市场的逐步完善，为提高机组经济性和网上竞争力，越来越多的火电机组参与深度调峰，火电机组长时间低负荷运行将成为一种常态。因此，如果能通过运行优化的手段提高现役机组低负荷下锅炉热效率，无疑将有效降低燃煤机组低负荷运行对机组煤耗的影响。本文结合部分运行实例，对提高燃煤锅炉低负荷下热效率的主要运行技术进行了汇总和探讨。
1 锅炉低负荷运行经济性分析
与高、中负荷相比，低负荷下锅炉运行具有以下特点：1)炉膛热负荷减小，导致炉膛温度降低，排烟温度降低；2）为保证低负荷下的汽温和煤粉的燃尽程度，低负荷下锅炉运行氧量通常较大；3）CO 浓度降低，化学不完全燃烧热损失减小； 4）辐射对流热损失增加。影响锅炉热效率的两大主要热损失为干烟气热损失和未燃碳热损失。一般来讲，干烟气损失占到锅炉热损失的 4.0%~8.0%，未燃碳热损失则占到锅炉热损失的 0.5%~3.0%。在入炉煤质一定的情况下，干烟气热损失主要受排烟温度和运行氧量影响，而未燃碳热损失则主要由飞灰含碳量和炉渣含碳量决定。要提高低负荷下锅炉热效率，就必须在保持合适运行氧量的基础上，降低排烟温度、飞灰含碳量和炉渣含碳量。
2 低负荷下提高锅炉热效率技术措施
2.1 适当降低运行氧量
运行氧量是锅炉运行最重要的参考指标之一。运行氧量过低，会导致炉内严重缺氧，造成未燃碳损失和化学不完全燃烧损失增加，在运行安全性方面，还会导致炉内结焦、高温腐
蚀等发生。运行氧量过高，会导致排烟热损失增加，送、引风机电耗增加，NOx排放增加[10]。特定煤质在不同负荷下均存在一个最佳运行氧量，使得干烟气热损失与未燃碳损失之和最小。锅炉热效率提高 0.54%，NOx降低 62.1 mg/m3，送、引风机电流降低 27.4 A，锅炉运行经济性明显提高。机组低负荷运行时，锅炉最佳运行氧量的控制受入炉煤质和煤粉细度的影响，一般来说，挥发分越高、煤粉细度越细，最佳运行氧量越低。根据经验，50%~60% 额定负荷下，燃用无烟煤锅炉推荐运行氧量控制在 5.5%~6.0%；燃用贫煤锅炉，推荐运行氧量控制在 5.0%~5.5%；燃用烟煤锅炉，推荐运行氧量控制在 4.5%~5.0%；燃用褐煤锅炉，推荐运行氧量控制在 4.0%~4.5%。此外，为避免运行人员操作习惯的影响，低负荷下可投入运行氧量自动控制，氧量随负荷变化的曲线可根据变氧量燃烧调整试验获得。
2.2 适当降低煤粉细度
煤粉细度是煤粉的重要特征参数之一，直接影响着煤粉在炉内的着火、燃烧和燃尽。煤粉颗粒过粗会导致煤粉着火困难，影响燃烧的稳定性，同时也会导致飞灰、炉渣含碳量增加，影响锅炉热效率，还会带来锅炉结焦、受热面磨损等一系列问题[。机组低负荷运行时，
赋码管理是什么意思适当降低煤粉细度，可以使煤粉着火提前，起到稳定炉内燃烧的作用，同时也会降低飞灰和炉渣含碳量，减少未燃碳热损失，提高锅炉热效率。
根据最新修订的《火力发电厂制粉系统设计计算技术规定》推荐 R90=0.5nwdaf(V)（n 为煤粉均匀性指数）以及燃用煤质和现运行情况下飞灰、炉膛含碳量，调整煤粉细度。特别是燃用贫煤、无烟煤时，应在不影响机组出力的情况下，尽量降低煤粉细度，保证煤粉的着火和燃尽，提高锅炉热效率。但针对高挥发分烟煤或褐煤，锅炉未燃碳损失本身就较小，煤粉细度过细并不能有效提高锅炉热效率，反而可能因着火提前导致喷口烧损、结焦等现象的发生。
2.3 适当降低一次风速
机组在低负荷下运行时，一次风速控制在较低水平对炉内燃烧尤为关键。一次风速过高，将导致风粉气流着火所需热量增加，煤粉着火推迟，火焰中心升高，排烟温度增加，煤粉在炉内燃烧时间缩短，未燃碳损失增加。当燃用挥发分较低的煤种时，一次风速过高还可能导致脱火，影响炉内燃烧的稳定性，甚至导致灭火事件发生。因此，在保证不堵塞磨煤机和粉管的前提下，适当降低一次风速，有利于提高低负荷下锅炉运行的安全性和经济性。
为提高低负荷下锅炉热效率，建议在不堵塞磨煤机和粉管的前提下：燃用褐煤锅炉低负荷下一次风速宜控制在 23~24 m/s；燃用烟煤锅炉低负荷下一次风速宜控制在 21~22 m/s；燃煤贫煤、无烟煤锅炉，低负荷下一次风速宜控制在 18~20 m/s。为确保低负荷下降低一次风速运行的安全性，需提前做好磨煤机出口各粉管一次风速的热态调平工作，建议将热态一次风速偏差调至±5%以内。
2.4 适当提高磨煤机出口风粉温度
磨煤机出口风粉温度的控制，对锅炉运行的安全性和经济性有重要影响。对于直吹式制粉系统，磨煤机出口风粉温度的控制直接影响煤粉的着火，在一次风速一定的前提下，磨煤机出口风粉温度越高，煤粉着火越容易，对低负荷稳燃越有利。此外，在不改变一次风速的前提下，提高磨煤机出口风粉温度，磨煤机进口冷风量会减少，如运行氧量维持不变，通过空气预热器的风量会增加，空气预热器换热量增加，排烟温度将有所降低。对于直吹式制粉系统，提高磨煤机出口风粉温度能有效提高锅炉热效率，但磨煤机出口温度过高可能导致制粉系统爆燃，因此应在确保制粉系统安全的基础上提高磨煤机出口风粉温度。在确保制粉系统安全的基础上，为提高磨煤机出口风粉温度，有研究人员提出通过热重-傅立
叶红外光谱联用分析入炉煤 CO 的析出温度，仅需磨煤机入口热风混合温度低于 CO 的析出温度，就可以确保制粉系统的安全运行。通常情况下，此时对应的磨煤机出口风粉温度都高于《火力发电厂制粉系统设计计算技术规定》所要求的磨煤机出口风粉温度限值，可实现锅炉热效率的进一步提高。
2.5 其他运行技术
锅炉低负荷运行时，除上述技术措施外，采取合适的配风方式、投运下层燃料、下摆燃烧器喷嘴等也可提高锅炉热效率。切向燃烧方式锅炉的配风方式对锅炉热效率有较大影响。低负荷下，针对挥发分较低的无烟煤和贫煤，通常采取束腰配风的方式能起到稳燃的作用；而针对挥发分较高的烟煤和褐煤，采取均等配风或正塔配风的方式锅炉热效率则相对较高。燃用无烟煤和贫煤时，在 SCR 脱硝系统出口 NOx 不超排放标准的前提下，可适当减小燃尽风风量，补充主燃烧区域的氧量，从而提高锅炉热效率；而对于挥发分较高的烟煤或褐煤，低负荷下燃尽风开度对锅炉热效率的影响则相对较小。
蜂盘>盐屋参考文献
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蓄电池模拟器
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