發(fā)電廠熱力系統(tǒng)節(jié)能分析與改進

趙鵬

（國電科學(xué)技術(shù)研究院 山西太原 030006）

節(jié)能減排是我國在提高經(jīng)濟增長速度的同時，一直不曾忽略的焦點之一，經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展，要求我們必須處理好兩者之間的關(guān)系，只有把節(jié)能減排真正的貫徹實施在經(jīng)濟生產(chǎn)中，才能保證社會環(huán)境的優(yōu)良和經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。

目前，我國的能源利用中，煤炭依然占據(jù)很高的比重，這存在不少弊端，不僅消耗大而且環(huán)境污染現(xiàn)象非常嚴重。為了國家的可持續(xù)發(fā)展，必須嚴格實施節(jié)能減排戰(zhàn)略，堅持節(jié)能優(yōu)先的發(fā)展思路，嚴格遵守環(huán)境保護的基本要求，降低單位GDP的能耗。

在能源利用過程中，提高能源利用率一直是我國所提倡的，并將其作為“十二五”規(guī)劃的發(fā)展目標之一，與傳統(tǒng)的煤業(yè)相比，電力行業(yè)節(jié)能降耗的潛力是非常巨大的。經(jīng)過多方面的共同努力，近幾年電力行業(yè)在節(jié)能減排方面取得了不小的成就，但與該方面比較先進的發(fā)達國家相比還存在不小的差距。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，我國已投入運行的發(fā)電機組供電煤耗值，與英美等發(fā)達國家相比相差約60 g/kW·h。在能源的利用發(fā)展中，效率低的問題一直是我國發(fā)展中的掣肘，但從反面看，從電力方面著手降低消耗潛力巨大。因此，對于電廠熱力系統(tǒng)經(jīng)濟效益進行相關(guān)的理論分析與探討具有十分重要的顯示意義。

1 火力發(fā)電廣熱力系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)的可行性

1.1 具有潛力大、易實現(xiàn)、投資少、見效快等特點

火力發(fā)電廠熱力節(jié)能系統(tǒng)具有節(jié)能減排的絕對優(yōu)勢，其不僅投資少、見效快并且節(jié)能減排潛力大，容易實現(xiàn)。該系統(tǒng)在實施運用中，并不需要增加新的設(shè)備，也不需要對主要設(shè)備進行改造，精簡節(jié)約，因此，將其運用到現(xiàn)實生活中對于促進技術(shù)進步，節(jié)約企業(yè)成本具有現(xiàn)實意義。

1.2 熱力系統(tǒng)節(jié)能有多種可行的途徑

與傳統(tǒng)煤業(yè)的節(jié)能相比，熱力系統(tǒng)節(jié)能途徑具有可選擇性。比如通過優(yōu)化新設(shè)計組，診斷運行機組，加強監(jiān)測等手段來實現(xiàn)節(jié)約經(jīng)濟、提高效益的目的。

1.3 熱力系統(tǒng)節(jié)能潛力大，效果明顯

由于受到傳統(tǒng)技術(shù)以及傳統(tǒng)思想的影響，過去的工程界對于熱力系統(tǒng)的節(jié)能作用并不重視，缺乏相應(yīng)的理論指導(dǎo)與實踐。比如火電廠熱力系統(tǒng)的設(shè)計，不僅系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不合理，且運行設(shè)計不足、維護不當。多方面的忽視，使得熱力系統(tǒng)達不到原有的設(shè)計水平。一系列的不合理因素都使得機組經(jīng)濟效益過低，從而很難實現(xiàn)節(jié)能減排的目標，因此，推廣熱力系統(tǒng)節(jié)能理論及其實用節(jié)能新技術(shù)潛力巨大。

2 熱力系統(tǒng)節(jié)能分析

2.1 鍋爐排煙余熱回收利用技術(shù)

火力發(fā)電廠所配備的鍋爐裝置所排出的煙灰具有較高的溫度，通常情況下的鍋爐排煙溫度在150℃～160℃之間，而配有暖風器的鍋爐則將排煙溫度控制在150℃左右，因此排出的煙灰?guī)ё叽罅繜崃?，鍋爐排煙熱損失成為鍋爐熱損失的主要原因之一。

所以說，在這一方面，需要采用相關(guān)技術(shù)將廢熱充分利用，提高熱能利用率。排煙余熱的利用是節(jié)約能源的一個方面，其方式方法多種多樣，其一可將余熱用于發(fā)電，即結(jié)合電廠熱力系統(tǒng)，利用汽輪機使煙塵所具有的熱能轉(zhuǎn)變成電能，不僅降低了排煙溫度，而且使得排煙余熱的利用更為充分，對能源的有效利用具有積極作用。低壓省煤器是一種特殊的鍋爐省煤器，其本質(zhì)是一個汽—水換熱器，裝配在鍋爐尾部末端，較之普通鍋爐省煤器，其特點在于內(nèi)部通過低壓凝結(jié)水而不是高壓給水。這種結(jié)構(gòu)與熱力系統(tǒng)的連接方式有兩種，一種是在熱力系統(tǒng)中串聯(lián)存在，另一種是在熱力系統(tǒng)中并聯(lián)存在。低壓省煤器的工作原理是將鍋爐排煙帶出的熱量用凝結(jié)水進行吸收，凝結(jié)水溫度升高，之后通入低壓加熱器系統(tǒng)，而水源則來自于低壓加熱器，形成循環(huán)。串聯(lián)系統(tǒng)具有低壓熱水器的水流量較大的優(yōu)點，因此適用于新投入使用的機組，并且當?shù)蛪菏∶浩鞯氖軣崦娣e不變時，鍋爐排煙的冷卻效果以及低壓熱煤器的熱負荷均具有更好的效果，提升了余熱利用率以及節(jié)能效果。低壓省煤器與熱力系統(tǒng)的連接，需要尋找一個最佳引水溫度，如此一來，會促進低壓省煤器的熱經(jīng)濟效果充分發(fā)揮。

這一技術(shù)在多年來通過多個電廠的實踐驗證，對鍋爐排煙溫度具有良好效果，降低溫度達到22℃～26℃，提高了1.5%～2%的鍋爐效率，促使供電標準煤耗下降6 g/kW·h～9g/kW·h，并且在低壓省煤器中未出現(xiàn)腐蝕和煙灰堵塞現(xiàn)象。經(jīng)過一系列實踐數(shù)據(jù)可以證明，低壓省煤器對于排煙溫度高的鍋爐設(shè)備具有較高的節(jié)能效果。

2.2 化學(xué)補充水系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)

部分火力發(fā)電廠中裝配有抽凝式機組，對于這些電廠，有兩種化學(xué)補充水進入熱力系統(tǒng)的方式，其一是補入除氧器中，其二是補入凝汽器中。第二種方式可以使化學(xué)補充水在凝汽器中達到初步除氧的效果。若汽輪機排汽溫度高于補充水溫度(通常狀況下的除鹽水溫為20℃)，此情況下，可采取相關(guān)措施使補充水轉(zhuǎn)化成噴霧狀態(tài)進入凝汽器喉部，對一定量的排汽廢熱進行回收利用，相關(guān)措施可以采用在凝汽器喉部安裝一套裝置，以此達到效果。這一方式對于凝汽器真空的改善具有較好的效果。同樣的這一措施對裝置的熱經(jīng)濟效果帶來了顯著提升，其原理在于補充水在低壓加熱器中采用低位能抽汽進行逐級加熱，較之第一種化學(xué)補充水補入除氧器的方式，這一方式對高位能蒸汽量產(chǎn)生降低效果。這項技術(shù)給機組帶來了降低2 g/kW·h～4 g/kW·h標準煤耗的經(jīng)濟效果。

2.3 除氧器排汽及鍋爐排污水余熱回收利用技術(shù)

由于除氧器的工作機理，必然會在工作過程中產(chǎn)生一定的蒸氣，以此來保證除氧效果，而這一過程不可避免的會給工質(zhì)以及熱量造成損失。除氧器中產(chǎn)生的蒸氣作為一種帶工質(zhì)的單熱資源，其內(nèi)部具有一定的壓力和溫度。因此，在熱力系統(tǒng)設(shè)計中，應(yīng)當考慮到加配一個余熱冷卻器用于回收再利用除氧器的余熱，其原理是根據(jù)化學(xué)補充水對水汽余熱進行吸收。通過這一措施，對系統(tǒng)余熱能夠更好的回收利用，提升了系統(tǒng)的節(jié)能效果。一般來說，火力發(fā)電場的鍋爐排污率并不低，維持在2%～5%。鍋爐的排污帶有一定的損耗，不僅會損失大量的熱量，同時對工質(zhì)也有很大的耗損，源源不斷排除的熱水可以加以利用，因其具有的高壓力和高溫地，可以再循環(huán)，正常情況下，排污的相關(guān)擴容處理系統(tǒng)都被包含在熱力系統(tǒng)之中。回收不斷排污的損耗，可以極大地提高資源的利用，進而實現(xiàn)資源的節(jié)約。然而生產(chǎn)中流出的污水溫度相對較高，倘若加以利用，既使得能量得到再利用，又保護了環(huán)境減少了污染。對于污水部分的能量再利用，主要是增加排污水的冷卻器，使得浪費的能量得以重新回收，進而在很大程度上使系統(tǒng)在能量利用上得到提高。

2.4 供熱蒸汽過熱度的合理利用技術(shù)

在火力發(fā)電廠的生產(chǎn)中，對工業(yè)供汽量的使用量有很大的要求，加之供汽時的溫度在100℃以上，然而，其用戶對供汽的要求并不是很高，只要滿足自身的相關(guān)需求即可，所以用戶得到的飽和蒸氣一般是運用噴水減溫的方式得到的最后再供用戶使用。但是這種方式的缺點是能量被貶值，對能源造成極大的浪費。供熱蒸氣過熱度所產(chǎn)生的熱量，并不是一次加入熱力循環(huán)的，而是需要不斷地補充，然后這一熱量便被推向了抽汽中，汽輪機隨后才得以運動，這是過熱度熱量的相關(guān)處理工作才得以完成，這便是供熱蒸氣過熱度的運行原理。顯然，要想使得高能量轉(zhuǎn)化為低能量，同時對外熱量無變化的條件下，供汽量必然要不斷加大。所以，能量不同級別做功，才能使得機組的熱經(jīng)濟性得到相應(yīng)提高，實現(xiàn)資源的節(jié)約利用。

3 結(jié)語

火力發(fā)電廠熱力系統(tǒng)具有兩大優(yōu)勢：一是其產(chǎn)生的經(jīng)濟效果十分明顯，二是在能源的節(jié)約方面具有很大的開發(fā)性。該系統(tǒng)不僅可以用于實際電廠，同時也可進行科學(xué)研究開發(fā)，在進行系統(tǒng)設(shè)計建設(shè)、節(jié)約能源新技術(shù)的研發(fā)中，這項系統(tǒng)值得大力推薦。

[1]王世海.火電廠熱工自動化的現(xiàn)狀與進展[J].黑龍江科學(xué),2015(06).

[2]吳飛.汽機熱力系統(tǒng)運行優(yōu)化[J].黑龍江科技信息,2015(22).

[3]吳淑華.電廠熱力系統(tǒng)設(shè)計中的創(chuàng)新技術(shù)[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品,2014(21).