锅炉操作第1部分

影响效率的锅炉操作（第1部分）

在其最简单的形式，效率是能量输出与能量输入的比率，以百分比表示。因此，为了优化效率，重要的是减少投入（燃料是主要来源）和最大化产出（蒸汽生产）。然而，这两个目标往往会产生相反的结果。这两部分的文章回顾了运营商的责任，有效地管理各种技术和关键功能，将优化效率，无论燃料或锅炉类型。

第1部分：提高效率的操作技术

燃料是锅炉运行的主要费用。因此，尽量减少燃料消耗和最大限度地提高蒸汽产量是很重要的。虽然锅炉的效率主要取决于其设计，但操作员可以通过控制烟囱和灰坑的损失来保持或显著提高效率。

堆栈的损失

排出最后一个热阱的总热量由烟气的数量和温度控制。气体的数量取决于燃烧的燃料，但也受到供应给燃烧器的过量空气量的影响。虽然必须提供足够的空气来完成燃烧过程，但过量的空气只会将多余的热量带出烟囱，从而导致随后的效率损失。

运营商可以通过控制烟囱和灰坑的损失来维持或显著提高效率。

烟气的温度受蒸汽发生器传热表面清洁度的影响。这反过来又取决于吹灰器的性能和空气加热器的运行情况。通过先进的诊断和控制系统，可以实现传热表面的最佳清洁度，该系统可以测量炉和过热器组的传热有效性，根据设计职责进行评估，并且仅在需要的基础上进行清洁。

虽然高温气体排出最后一个热阱会浪费能源，但过低的温度也可能是不可接受的。腐蚀可能发生在气体的酸露点处，此时烟气中的腐蚀性成分在较冷的金属表面上凝结。空气加热器传热表面的灰堵会因冷凝水的存在而加剧。环境组件（如可控硅）的保护和性能也会对锅炉出口气体温度施加限制。

压力和温度

大多数锅炉向涡轮机或需要热量的过程提供蒸汽。这些过程依赖于特定的压力和温度。偏离设定值可能导致电力循环的整体效率降低、生产损失或设备或工艺损坏。

在产生饱和蒸汽的机组中，锅炉温度与操作压力直接相关。对于许多工业应用，工艺要求决定了蒸汽温度，从而决定了操作压力。

对于发电蒸汽系统，蒸汽温度对汽轮机效率有重要影响。现代控制通常可以将此温度保持在所需设置的10华氏度（6摄氏度）以内。对于超临界压力装置，蒸汽温度每降低50华氏度（28摄氏度），循环效率就会降低约1%。

变压操作

从历史上看，美国的公用事业蒸汽发生器一直在恒定的蒸汽出口压力下运行，并且通过改变涡轮入口的节流阀来控制涡轮负载。由于节流阀的温度下降，在较低负载下，这会导致效率损失。

在变压运行中，锅炉压力变化以满足汽轮机的要求。这可以显著提高低负荷运行时的循环效率（15%至40%的最大连续额定值，或MCR）。然而，在这种模式下，锅炉对涡轮机要求的响应速度较慢。当需要快速响应时，使用压力增量。在给定的压力下，节流阀控制蒸汽进入汽轮机并提供快速响应。随着汽轮机要求的增加和阀门接近全开位置，锅炉压力增加到下一个增量，汽轮机阀门被节流以提供一定程度的压力控制。这种安排在保持快速响应的同时提供了高效率。

在变压力操作中，压力增量用于提供高效率，同时保持快速响应。

排放要求

为实现减排而进行的组件更改通常伴随着新的操作理念和效率和设备保护指导方针。例如，为了达到尽可能低的氮氧化物排放水平，必须改变燃烧系统，并将SCR的烟气温度调节到精确的温度窗口，以保持SCR的效率并最大限度地减少氨的使用和滑动。为了减少燃料燃烧过程中炉内产生的氮氧化物的数量，燃烧系统的设计变化已经从高旋转、高速的圆形燃烧器发展到含有过量空气的低氮氧化物燃烧器，再到亚化学计量燃烧器气流和炉内的分级燃烧。

燃烧空气分级常用于燃烧系统升级，以减少氮氧化物排放。必须足够小心，以确保与还原性气氛有关的下炉腐蚀不会过度，特别是对于高硫燃料。根据系统设计的不同，可能会在降低氮氧化物生成和增加烟道气中灰分和CO中的碳含量之间进行权衡。为了保持适合处置或销售的灰分质量，必须在燃烧过程中实现操作平衡。通常还控制炉膛燃烧以达到特定的CO排放率。

燃烧优化

现代DCS提供了大量的信息，以帮助操作人员优化蒸汽发生器的性能。闭环神经网络系统和其他先进的智能控制系统在整个运行范围内保持最佳燃烧性能方面取得了长足的进步。这些系统的变体使用复杂的数据库和算法来指导稳态和暂态运行期间的控制参数。只要不增加后续的机械改装和适当的设备维护，这些先进的控制系统能够始终将蒸汽发生器恢复到最佳运行状态。这些系统的一个重要特性是能够在优化过程中针对特定的结果，并根据需要改变目标参数。

第2部分：关键操作功能