引言煤及煤电是我国能源安全的基石，煤发电将长期占据主导地位。近年来，随着能源革命和电力体制改革的深化，节能降耗已成为提高火电企业竞争力的必由之路。影响火电机组运行经济性的因素主要与主机设备和辅机设备的运行经济性或性能指标有关[1]。据统计，锅炉效率每提高1%，发电标准煤耗相应地降低3~4 g/kWh[2]。由火用分析法可知，锅炉是节能的关键部位[3]，通过对锅炉的运行方式进行优化调整，可有效提高锅炉效率，达到节能的目的。本研究介绍火电厂锅炉节能优化措施，并结合机组运行实例进行研究，定量分析影响锅炉节能的环节与性质，对今后火电厂节能优化运行具有一定指导意义。1锅炉侧节能措施锅炉侧节能措施主要从制粉系统、燃烧优化和受热面改造等方面进行。锅炉侧节能措施如图1所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2021.10.014.F001图1锅炉侧节能措施1.1制粉系统制粉系统节能可从漏风治理和减少冷风掺入量两方面入手。制粉系统漏风主要指磨煤机风门、挡板处以及缩气器漏风等。通过漏风综合治理，排烟温度可降低2~3 ℃。为减少制粉系统冷风掺入量，对磨煤机投运方式进行优化，根据煤质及每台磨煤机特性，尽可能保证磨煤机最大出力运行，根据负荷变化及时启、停磨煤机[4]。对于直吹式系统，磨煤机投停主要影响在运燃烧器位置，投上停下则排烟温度升高。多投运一台磨煤机，导致总的一次风率增加，增加一台磨煤机的制粉系统冷风，引起排烟温度升高[5]。提高磨煤机出口温度对于减少冷风掺入量具有积极作用。磨煤机出口温度提高后，入口混合温度也相应提高，磨煤机入口冷风掺入量减少，通过空气预热器增加风量，排烟温度下降，锅炉经济性提高。根据理论计算结合相关经验，磨煤机出口温度提高5 ℃，可减少5%~10%的制粉系统冷风掺入量，排烟温度下降3~5 ℃。但出口温度过高，可能存在磨煤机自燃及爆炸等安全性风险。控制一次风压、降低一次风率也可以减少冷风掺入量。通过制粉系统优化调整试验，对一次风率及风煤比曲线进行优化，有助于提高机组运行经济性与安全性[5]。1.2燃烧优化锅炉实际燃用煤种与设计煤种差异较大时，对燃烧产生影响。通过开展锅炉燃烧优化试验，确定合理的风量、一二次风配比、给煤粒径等，有利于电厂优化运行[6]。1.3受热面改造受热面积灰将造成受热面传热系数降低等一系列问题，导致排烟温度升高。空气预热器堵灰则使传热面积减少、烟气放热量减少，引起排烟温度升高[5]。实际生产中锅炉普遍存在排烟温度高的问题，通过受热面或省煤器改造进行优化。空气预热器漏风造成锅炉排烟热损失增加、热效率降低，送、引风机和一次风机耗电量增加，严重时还会影响燃烧和锅炉负荷[7-8]，可从反转改造和密封改造两方面对空气预热器进行改造。1.4辅机节能针对风机耗电高的问题，可进行一次风机、引风机、增压风机叶轮改造或变频改造。2节能潜力分析某电厂600 MW超临界燃煤发电机组，锅炉采用前后墙对冲燃烧，配30只低NOx轴向旋流燃烧器（LNASB），前后墙各15只，分3层对称布置。主要形式为一次中间再热、变压运行，带内置式再循环泵启动系统，固态排渣、单炉膛平衡通风、П型露天布置、全钢构架悬吊结构。制粉系统为中速磨直吹系统，配6台HP1003型中速磨煤机，燃烧设计煤种时，BMCR工况下5运1备。锅炉设计参数如表1所示，以最大连续负荷（即BMCR工况）为设计参数，机组电负荷为661.9 MW时锅炉的最大连续蒸发量1 890 t/h；机组电负荷为600 MW（TRL工况）时锅炉额定蒸发量1 799 t/h。燃烧器布置示意图如图2所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2021.10.014.T001表1锅炉设计参数参数BMCR最大连续蒸发量TRL额定蒸发量过热蒸汽流量/（t/h）1 9801 799过热器出口蒸汽压力/MPa（g）25.425.28过热器出口蒸汽温度/℃571571再热蒸汽流量/（t/h）1 6061 525再热器进口蒸汽压力/MPa（g）4.644.39再热器出口蒸汽压力/MPa（g）4.454.21再热器进口蒸汽温度/℃319.7313.8再热器出口蒸汽温度/℃569569省煤器进口给水温度/℃283.7280.1省煤器进口给水压力/MPa（g）28.8728.4810.3969/j.issn.1004-7948.2021.10.014.F002图2燃烧器布置示意图通过对机组主要运行经济指标现状分析，结合煤质、飞灰化验结果以及现场设备和系统运行状况实地调研。研究发现，锅炉热效率低于75%的设计值约0.7%。其中排烟热损失高于设计值约0.7%，固体未完全燃烧热损失与设计值相当，排烟热损失偏高是锅炉效率低于设计值的主要原因。2.1制粉系统运行分析（1）磨煤机入口冷、热风门严密性。试验过程中发现，部分工况磨煤机入口冷风门全关、热风门开度70%状态下，磨煤机入口风温仅约为270 ℃，比空预器出口热一次风温低20 ℃以上。说明该台磨煤机入口冷风门严密性较差，漏入大量冷风。冷风掺入制粉系统，降低磨煤机干燥出力，导致进入空预器的空气减少，排烟温度升高。应对各台磨冷风门的严密性进行检查，减少冷风门泄漏，提高磨煤机干燥出力，降低排烟温度。（2）磨煤机入口冷风掺入量。目前制粉系统掺入的冷风量约占一次风量的10%~20%，占入炉总风量约3%~5%，导致经过空预器的风量减少，锅炉排烟温度升高约6~8 ℃。考虑采用热一次风加热技术，回收热一次风中多余的热量，减少制粉系统掺入的冷风量，增加流经空气预热器的一次风量，从而降低锅炉排烟温度。（3）磨煤机出力。实际运行中最大出力为45~50 t/h，较设计最大出力62 t/h偏低。而目前该台锅炉尚未进行制粉系统调整试验，磨煤机磨辊加载力、磨煤机通风量以及煤粉细度控制水平对于磨煤机出力影响无法判断。可以结合磨煤机旋转分离器转速与煤粉细度标定试验，对磨煤机磨辊加载力、磨煤机通风量以及煤粉细度进行优化，分析提高磨煤机出力的可能性。2.2排烟温度统计机组全年的排烟温度变化情况，如图3所示。各月份排烟温度在112~132 ℃之间波动，并且呈现冬季温度低、夏季温度高的趋势。经送风温度修正后，平均排烟温度约123 ℃，比75%THA工况设计值偏高18.7 ℃。经核算，排烟温度导致锅炉热效率下降约0.9%。制粉系统掺入冷风是造成排烟温度升高的重要因素，原因是部分冷风门严密性较差，应加强对冷风门的严密性检查，减少不必要漏风，提高机组运行经济性。10.3969/j.issn.1004-7948.2021.10.014.F003图3各月份排烟温度统计对运行数据分析发现，不同负荷下各台磨煤机出口温度为60~80 ℃，波动较大。磨煤机出口温度越低，需要掺入的冷风量就越大，由此空预器的风量就会降低，导致排烟温度升高。应对磨煤机出口温度进行优化试验，对于控制出口温度在70 ℃以下的部分煤种，适当提高出口温度到70 ℃，尽可能减少制粉系统冷风掺入量，降低排烟温度。还可以通过增加省煤器面积、降低空预器入口烟温，或通过增加空预器换热面积、提高空预器换热效果实现排烟温度的降低。2.3空气预热器漏风空气预热器漏风率变化，引起排烟温度以及风机耗电率改变。空预器漏风率每降低1%，机组煤耗下降约0.1 g/kWh。从数量级上看，空预器漏风率对煤耗影响较小。目前该台机组空预器漏风率为5%~7%，与国内同类型机组的平均水平相比，处于正常水平。日常生产中只需注意优化吹灰、减少积灰、及时更换磨损密封片即可。2.4风机节能各风机耗电率分布如图4所示。由图4可以看出，引风机耗电率最高，其中由空预器堵灰引起的耗电率为0.06%，因运行效率低产生的耗电率为0.08%。一次风机和增压风机耗电率分别为0.38%、0.33%，处于当年同容量相同配置机组优秀水平。送风机耗电率约为0.18%，略高于同容量机组送风机耗电率优秀水平。可结合SCR改造对空预器蓄热元件进行清理或更换，同时进行送风机更换或双速改造，引、增压风机合一改造后，预计各风机耗电率之和下降约0.1%~0.15%。10.3969/j.issn.1004-7948.2021.10.014.F004图4不同风机耗电率3结语火电厂锅炉侧节能措施可从制粉系统、燃烧优化和受热面改造等方面进行。针对所研究的600 MW超临界前后墙对冲燃烧锅炉，排烟热损失偏高是锅炉效率低于设计值的主要原因。应对各台磨冷风门的严密性进行检查，减少冷风门泄漏、减少制粉系统掺入冷风量；并结合磨煤机旋转分离器转速与煤粉细度标定试验；对磨煤机磨辊加载力、磨煤机通风量以及煤粉细度进行优化，分析提高磨煤机出力的可能性。日常生产中只需注意优化吹灰、减少空预器积灰，进行送风机更换或双速改造，引、增压风机合一改造后，预计各风机耗电率之和下降约0.1%~0.15%。