
一、核心目的1:判斷燃燒效率,減少能源浪費(經濟性需求)
鍋爐的核心功能是通過燃料(煤、天然氣、生物質等)充分燃燒產生熱量,而CO是燃料“不燃燒"的直接產物——當爐膛內氧氣不足、配風不均、燃燒器故障(如霧化不良、火焰偏斜)或燃料與空氣混合不充分時,燃料中的碳(C)無法氧化為CO?,會生成大量CO(反應式:2C + O? → 2CO)。
監(jiān)測邏輯:正常滿負荷運行時,鍋爐尾部煙道CO濃度應極低(通常要求≤50ppm,高效燃燒時可低至10ppm以下);若CO濃度升高(如超過100ppm),直接反映燃燒效率下降——每增加1%的CO,約對應1%的燃料熱損失(未燃燒的碳未釋放全部熱量)。
實際作用:運行人員可根據(jù)CO數(shù)據(jù)調整“風煤比"(燃料與助燃空氣的比例)、優(yōu)化二次風配風方式(如調整各層二次風開度)、檢修燃燒器(如清理堵塞的煤粉噴嘴),減少燃料浪費,降低廠用電率(避免因“過氧燃燒"額外消耗送風機電能,或“缺氧燃燒"導致的熱效率損失)。
二、核心目的2:預警尾部煙道“二次燃燒"風險,保障設備安全(安全性需求)
尾部煙道是火電廠**最易發(fā)生“二次燃燒"事故**的區(qū)域之一,而CO是二次燃燒的“關鍵誘因與早期信號":
風險機制:低負荷運行、啟停爐過程中,或燃燒不穩(wěn)定時,爐膛內未燃燒的煤粉、油霧(尤其燃油助燃時)會隨煙氣進入尾部煙道,附著在省煤器、空氣預熱器(空預器)的受熱面或積灰上;這些可燃物在煙道內高溫環(huán)境(通常200-400℃)下,若遇到后續(xù)補充的氧氣(如配風調整后氧量升高),可能緩慢氧化放熱,當溫度達到可燃物燃點(如煤粉約400-500℃),會引發(fā)“二次燃燒"。
CO的預警作用:二次燃燒發(fā)生前,附著的可燃物會先緩慢氧化生成CO(濃度會從幾十ppm驟升至數(shù)千ppm),且CO濃度升高早于煙道溫度明顯上升(溫度變化存在滯后性)。通過實時監(jiān)測CO,可在溫度異常前發(fā)出預警(如設定CO>500ppm觸發(fā)報警),運行人員可及時啟動“煙道吹掃"(通入冷風降溫)、關閉燃油系統(tǒng)、調整配風,避免二次燃燒導致煙道內襯燒毀、受熱面泄漏,甚至引發(fā)煙道爆炸(有些情況下,CO與空氣混合達到爆炸極限12.5%-74.2%,遇火源會爆炸)。
三、核心目的3:輔助控制環(huán)保排放,確保合規(guī)(環(huán)保需求)
雖然火電廠環(huán)保排放標準(如《火電廠大氣污染物排放標準》GB 13223-2011)中對CO的限值較低(通常要求≤100mg/m3,約80ppm),但尾部煙道CO濃度是“燃燒系統(tǒng)是否穩(wěn)定"的“風向標",直接關聯(lián)其他污染物的排放控制:
關聯(lián)NOx排放:若CO濃度高(燃燒不充分),說明爐膛局部缺氧,此時脫硝系統(tǒng)(如SCR選擇性催化還原)的還原劑(氨)可能無法充分反應,導致NOx去除效率下降;反之,若為降低CO而過度增加風量(過氧燃燒),會導致爐膛溫度降低,反而可能抑制熱力型NOx生成(需平衡)。通過CO數(shù)據(jù)可優(yōu)化燃燒工況,間接穩(wěn)定NOx排放。
避免CO直接超標:部分區(qū)域環(huán)保部門對火電廠CO排放有明確限值,尾部煙道監(jiān)測可提前發(fā)現(xiàn)CO升高趨勢(如燃燒器故障導致局部CO突增),避免最終排放口CO超標,規(guī)避環(huán)保處罰。
四、核心目的4:保護下游脫硝系統(tǒng),延長設備壽命(設備可靠性需求)
鍋爐尾部煙道后通常串聯(lián)SCR脫硝系統(tǒng)(去除煙氣中的NOx),而CO會對脫硝系統(tǒng)的運行效率和催化劑壽命產生顯著影響:
影響脫硝效率:SCR脫硝反應(4NH? + 4NO + O? → 4N? + 6H?O)需要一定的氧氣濃度(通常要求煙氣含氧量3%-5%),而CO是強還原劑,會與煙氣中的O?反應(2CO + O? → 2CO?),導致脫硝系統(tǒng)入口氧量不足,抑制脫硝反應,降低NOx去除率。
污染催化劑:若CO濃度過高(如超過1000ppm),可能在SCR催化劑(如V?O?-TiO?體系)表面形成積碳,堵塞催化劑孔道,導致催化劑活性下降;同時,CO還可能與催化劑中的活性組分發(fā)生反應,破壞催化劑結構,縮短其使用壽命(SCR催化劑更換成本高,單臺機組更換費用可達數(shù)百萬元)。
通過監(jiān)測尾部煙道CO,可及時調整脫硝系統(tǒng)的氨噴射量或催化劑再生計劃,避免催化劑失效。
五、核心目的5:診斷鍋爐系統(tǒng)故障,輔助運維決策(運維效率需求)
尾部煙道CO濃度的“異常變化"(如局部升高、周期性波動)可作為鍋爐系統(tǒng)故障的“早期診斷信號",幫助運維人員定位問題:
燃燒器故障:若煙道某一區(qū)域CO濃度顯著高于其他區(qū)域(如左側煙道CO高、右側正常),可能提示對應側的燃燒器配風不足、火焰熄滅或煤粉噴嘴堵塞,需針對性檢修該區(qū)域燃燒器。
風系統(tǒng)故障:若CO濃度周期性波動(如每30分鐘升高一次),可能關聯(lián)送風機、引風機的風量調節(jié)機構卡澀,或二次風擋板開度異常,需檢查風系統(tǒng)執(zhí)行器。
燃料供應不均:若CO濃度隨給煤機轉速波動而變化,可能提示給煤機下煤量不穩(wěn)定(如煤倉搭橋、給煤皮帶打滑),需排查燃料輸送系統(tǒng)。
通過CO監(jiān)測數(shù)據(jù)與其他參數(shù)(如煙氣溫度、氧量、爐膛壓力)的聯(lián)動分析,可減少故障排查時間,降低非計劃停機概率(火電廠非計劃停機日均損失可達數(shù)十萬元)。
總結:CO監(jiān)測是鍋爐運行的“綜合傳感器"
火電廠鍋爐尾部煙道的CO監(jiān)測,并非單一目的(如僅防事故或僅提效率),而是通過CO這一“燃燒與系統(tǒng)狀態(tài)的綜合指標",同時實現(xiàn)安全預警(防二次燃燒)、效率優(yōu)化(降熱損失)、環(huán)保合規(guī)(控排放)、設備保護(護脫硝)、故障診斷(助運維) 的多維度管理,是火電廠實現(xiàn)“安全、高效、環(huán)保"運行的核心技術手段之一。
實際應用中,通常會在尾部煙道的不同截面(如省煤器出口、空預器入口)布置多個CO監(jiān)測點,避免局部濃度偏差導致的誤判,確保數(shù)據(jù)的代表性。