熱電廠節(jié)能技術(shù)改造及其經(jīng)濟(jì)性分析

【摘 要】熱電廠做為一次能源的消耗大戶，需要的能源量也逐漸增多，同時(shí)隨著煤炭?jī)r(jià)格的上漲，國內(nèi)部分熱電廠出現(xiàn)了嚴(yán)重虧損。因此，降低能源消耗，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，必須進(jìn)行節(jié)能技術(shù)改造。本文以實(shí)例對(duì)熱電廠的技術(shù)改造進(jìn)行研究，分析改造之后的經(jīng)濟(jì)性。

【關(guān)鍵詞】熱電廠；節(jié)能技術(shù)改造；經(jīng)濟(jì)性；分析

1.概述

目前，提供熱能的常規(guī)能源主要有煤炭、天然氣以及石油。伴隨著社會(huì)發(fā)展以及人們生活的不斷提高，對(duì)能源的需求量在不斷增加，尤其是常規(guī)能源用量也越來越大。對(duì)于煤炭資源，我國可以開采的煤炭資源量已經(jīng)不足百年時(shí)間，煤炭資源將面臨著枯竭。熱電廠對(duì)煤炭的需求量較大，由于煤炭資源浪費(fèi)現(xiàn)象比較嚴(yán)重，同時(shí)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生了比較大的破壞，已經(jīng)成為影響我國可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略性問題。隨之而來， 煤炭?jī)r(jià)格的不斷上漲，也致使部分企業(yè)面臨虧損的局面，綜合以上各種因素，為了降低能源消耗，保護(hù)環(huán)境，降低生產(chǎn)成本，必須要求進(jìn)行節(jié)能技術(shù)改造，加強(qiáng)節(jié)能技術(shù)改造工作具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2.熱電廠技術(shù)改造研究

熱電廠將一次能源轉(zhuǎn)化為電能的過程中，使用熱電聯(lián)產(chǎn)工藝，減少了轉(zhuǎn)換過程中的冷源損失，從而使電廠發(fā)電，供熱標(biāo)煤的消耗率低于相同條件下的熱以及電分別產(chǎn)生的該指標(biāo)。近幾年來，隨著煤炭?jī)r(jià)格不斷上漲，熱電廠的經(jīng)濟(jì)效益受到了嚴(yán)重影響。熱電廠的主要運(yùn)行設(shè)備有汽輪機(jī)、鍋爐、送引風(fēng)機(jī)、變頻器、省煤器以及發(fā)電機(jī)等，對(duì)這些設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造能夠較好的控制熱電廠的能源損失程度。另一方面，由于保溫材料的選擇以及保溫厚度的確定，對(duì)能源消耗有一定的影響，因此，對(duì)保溫技術(shù)進(jìn)行改造，定期對(duì)保溫進(jìn)行維護(hù)等。

2.1 汽輪機(jī)的技術(shù)改造

汽輪機(jī)作為鍋爐以及發(fā)電機(jī)的主要橋梁，將蒸汽裝變?yōu)殡娔艿臋C(jī)械裝置，對(duì)其供熱參數(shù)進(jìn)行合理設(shè)置對(duì)節(jié)能有著重要意義。首先，采用汽輪機(jī)軸瓦冷卻獨(dú)立冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，汽輪機(jī)在高速旋轉(zhuǎn)情況下，受到高溫蒸汽的加熱，軸瓦就會(huì)產(chǎn)生熱量。汽輪機(jī)為了能夠冷卻由于軸瓦所產(chǎn)生的熱量，設(shè)置冷油器設(shè)備，降低熱量。同時(shí)將冷油器吸收熱量后的冷水通過技術(shù)改造形成循環(huán)冷水系統(tǒng)，進(jìn)行再利用。最后，采用除鹽水，將循環(huán)水箱送到除氧器，除鹽水就不會(huì)在抽氣器件中結(jié)垢，也就解決了真空下降之類的問題。

2.2 鍋爐送風(fēng)機(jī)變頻技術(shù)改造

鍋爐送風(fēng)機(jī)的主要作用就是要保證燃料有適度過剩的空氣，我國大型電站鍋爐都是煤粉鍋爐，采用鼓風(fēng)機(jī)將煤粉噴出并燃燒，電站鍋爐的結(jié)果相對(duì)較為復(fù)雜，并且還有煙氣脫硫除塵設(shè)備，使得煙氣阻力較大，利用引風(fēng)機(jī)能夠?qū)煔馀懦Ｄ壳?，熱電廠所配置的送引風(fēng)機(jī)，在工作的同時(shí)輸出的風(fēng)量比較大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于實(shí)際所需要的風(fēng)量，用電浪費(fèi)現(xiàn)象比較嚴(yán)重。之所以產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是設(shè)備在工作時(shí)所需要的負(fù)荷達(dá)不到設(shè)計(jì)時(shí)最大負(fù)荷，就必須使用擋風(fēng)板對(duì)風(fēng)量進(jìn)行控制。然而擋風(fēng)板在使用的過程中容易產(chǎn)生一些問題，降低了經(jīng)濟(jì)效益。因此，通過改變電機(jī)轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，達(dá)到調(diào)節(jié)風(fēng)量的目的。風(fēng)機(jī)的性能曲線主要反映的是風(fēng)機(jī)流量Q與全壓Pa、軸功率Pn以及效率η之間的關(guān)系，這組曲線是針對(duì)某一轉(zhuǎn)速測(cè)得的，風(fēng)機(jī)在該轉(zhuǎn)速下的性能曲線如下圖1所示：

圖1 風(fēng)機(jī)性能曲線

采用變速調(diào)節(jié)屬于改變風(fēng)機(jī)特性曲線的一種方法，當(dāng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速在不斷改變時(shí)，性能曲線平行下移，達(dá)到流量調(diào)節(jié)的目的。采用變頻器控制較為簡(jiǎn)單，同時(shí)運(yùn)行可靠，能夠?qū)崿F(xiàn)泵與風(fēng)機(jī)軟起動(dòng)，這樣一來，就減小了啟動(dòng)電流，對(duì)電網(wǎng)沖擊以及機(jī)械負(fù)載的沖擊都不存在，延長(zhǎng)了電機(jī)以及風(fēng)機(jī)水泵的壽命。

2.3 鍋爐引風(fēng)機(jī)耦合技術(shù)改造

液力耦合器是利用液體的功能來傳遞功率的液力傳動(dòng)器，將其置于恒速電機(jī)以及工作機(jī)之間，通過調(diào)節(jié)工作腔中油液充滿度來實(shí)現(xiàn)工作機(jī)的調(diào)速，最終達(dá)到節(jié)能的目的。當(dāng)電機(jī)通過聯(lián)軸器以及耦合器輸入軸進(jìn)行連接，輸入轉(zhuǎn)速為電機(jī)額定轉(zhuǎn)速；耦合器的輸出軸通過聯(lián)軸器與工作機(jī)進(jìn)行連接，工作機(jī)轉(zhuǎn)速與耦合器的輸出轉(zhuǎn)速相同。液力耦合器的調(diào)速主要是通過對(duì)傳動(dòng)介質(zhì)的容積式調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)的，在耦合器泵輪以及處殼形成的貯液室內(nèi)，將一根可以徑向滑移的勺管插入。由于在耦合器在旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過離心力的作用在貯油室內(nèi)形成等效的旋轉(zhuǎn)油環(huán)，并在勺管口建立液體的動(dòng)壓頭，將液流沿著勺管排出腔體。液力耦合器的結(jié)構(gòu)圖如下圖2所示：

圖2 液力耦合器結(jié)構(gòu)圖

2.4 低壓除氧水泵變頻改造

除氧水泵是熱電廠中除去給水中溶解氧的裝置，它是一種將鍋爐給水中所含溶解氧的設(shè)備進(jìn)行驅(qū)除，從而保護(hù)鍋爐避免氧氣的腐蝕。采用熱力除氧方法，能夠提高水的溫度，以及使水面上蒸汽分壓力逐步增加溶解出的分壓力就逐漸降低。對(duì)與火力發(fā)電廠而言，采用有效的泵節(jié)能技術(shù)有著重要意義。對(duì)于低壓除氧水泵的改造主要是將定速泵改為變速調(diào)速泵，變速調(diào)速泵是通過改變電機(jī)頻率以及改變電壓進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電機(jī)調(diào)速的目的。使用的基本原理就是根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速以及工作電源輸入頻率呈現(xiàn)正比的關(guān)系。使用高壓變頻調(diào)速裝置之后，凝結(jié)水泵出口閥門基本不需要頻繁調(diào)整，閥門的開度只需要保持在一個(gè)比較大的范圍之內(nèi)，加上通過調(diào)節(jié)變頻速裝置的輸出頻率從而改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，對(duì)出口流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，最終滿足運(yùn)行工況的要求。某廠在風(fēng)機(jī)的水泵之上采用變速調(diào)節(jié)技能具有很大的節(jié)能潛力，同時(shí)能夠在最大程度上降低某廠的用電量。

2.5 點(diǎn)火技術(shù)

到目前為止，最為成熟以及應(yīng)用最為廣泛的清潔燃燒技術(shù)的方式就是循環(huán)流化床燃燒技術(shù)，尤其是在中小容量鍋爐上得到了大范圍的應(yīng)用。熱電發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)點(diǎn)火都是采用燃燒柴油以及重油的方式，然而等離子點(diǎn)火技術(shù)是采用煤粉點(diǎn)火，這樣不僅能夠減少污染，保護(hù)環(huán)境，而且還能夠節(jié)約85%左右的點(diǎn)火成本。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國現(xiàn)有的火電機(jī)組進(jìn)行全部的改造成等離子點(diǎn)火，節(jié)約燃油就能夠達(dá)到7百萬噸以上。

2.6 余熱回收技術(shù)

對(duì)于熱電廠來說，余熱是最終消耗的能源，國內(nèi)外煙氣余熱回收裝置是以熱管式以及熱媒式的方式為主。由于熱媒式換熱器使用的設(shè)別較多，同時(shí)費(fèi)用比較高，在國內(nèi)應(yīng)用較少。因此，使用最多的是以熱管方式換熱器。該種換熱器具有明顯的回收熱量效果，同時(shí)能夠降低成本以及節(jié)約原料。熱電廠在生產(chǎn)過程中，用電率往往比較高，同時(shí)熱電廠又有大量的低溫低壓余熱蒸汽，通過利用這些低品味的蒸汽產(chǎn)生動(dòng)力以及電力，能夠降低常用消耗以及實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果。

3.熱電廠技術(shù)改造之后經(jīng)濟(jì)性分析

通過對(duì)熱電廠的主要設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造，使得用電量以及燃煤量大幅度下降，不僅保證了熱電廠的安全生產(chǎn)，同時(shí)還能夠提高其經(jīng)濟(jì)效益。下面就鍋爐引風(fēng)機(jī)改造的經(jīng)濟(jì)性以及低壓除氧水泵改造所帶來的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行分析。

3.1 鍋爐引風(fēng)機(jī)改造的經(jīng)濟(jì)性

在不斷實(shí)踐中，在獲得相同的小風(fēng)量時(shí)，節(jié)流調(diào)節(jié)消耗能力最大時(shí)，液力耦合器變速調(diào)節(jié)消耗能力最少。同時(shí)，在常規(guī)調(diào)速范圍內(nèi)兩者的消耗功能差達(dá)到系統(tǒng)額定功率的35%左右，也就變速調(diào)節(jié)與節(jié)流調(diào)節(jié)相比，節(jié)省30%左右的能源。在某熱電廠的實(shí)踐證明，使用調(diào)度型的液力柔和器能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能調(diào)節(jié)，同時(shí)還具有見效快以及運(yùn)行可靠方便的作用。

3.2 低壓除氧水泵改造帶來的經(jīng)濟(jì)性

某熱電廠有著3臺(tái)低壓除氧水泵，其中有兩臺(tái)設(shè)備型號(hào)一樣，其主要運(yùn)行參數(shù)如下表1所示：

表1 型號(hào)1、2、3除氧水泵運(yùn)行參數(shù)

型號(hào) 轉(zhuǎn)速（r/min） 功率（kw） 電壓（v） 實(shí)際電流（A）

1、2 2960 156 320 135

3 2960 156 320 101

電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算方式為P=1.732UICOSφ（p為電動(dòng)機(jī)功率，U為電動(dòng)機(jī)輸入電壓，I為電動(dòng)機(jī)電流，COSφ為功率因子）。同時(shí)通過上表1可得：在相同的負(fù)荷下，型號(hào)1、2的低壓除氧泵為P1、2=1.732×320×135×0.7=523.75KW； 型號(hào)3的低壓除氧泵為P3=1.732×320×100×0.7=38.796KW.通過計(jì)算可知，對(duì)低壓除氧泵改造之后，能夠節(jié)省電量，同時(shí)還能夠減少機(jī)械磨損，與之前相比，工作溫度也得到了降低。

4.結(jié)束語

隨著能源面臨的枯竭局面，以及環(huán)境破壞日益嚴(yán)重，熱電廠是消耗能源的最大行業(yè)之一。因此，必須對(duì)電廠主要設(shè)備進(jìn)行節(jié)能技術(shù)改造。以上就對(duì)鍋爐送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻技術(shù)改造、汽輪機(jī)、低壓除氧水泵技術(shù)改造以及使用等離子點(diǎn)火技術(shù)、余熱回收技術(shù)等機(jī)械了闡述，通過這些技術(shù)改造能夠有效提高熱電廠的熱經(jīng)濟(jì)性及效益。

作者簡(jiǎn)介：

徐育新 （1968.11-），工程師、經(jīng)濟(jì)師，目前主要從事電廠設(shè)備的管理工作。