燃煤發(fā)電機組能耗過高原因及節(jié)能改造研究

晨一新

（西山煤電（集團）有限責(zé)任公司，山西 太原030053）

0 引言

熱力發(fā)電是現(xiàn)代電力生產(chǎn)方式之一，其利用燃燒產(chǎn)出熱能后轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，保持地區(qū)供電運輸作業(yè)的穩(wěn)定性。發(fā)電機組是熱力發(fā)電的核心設(shè)備，其能耗系數(shù)不僅關(guān)系著電廠運營收益，也影響著地區(qū)實際供配電效率。為了避免能耗過高帶來的不利影響，可根據(jù)實際情況對發(fā)電機組實施節(jié)能改造，創(chuàng)建更加優(yōu)越的燃煤發(fā)電生產(chǎn)環(huán)境。節(jié)能改造不是盲目地調(diào)整機組運行結(jié)構(gòu)，而是要根據(jù)發(fā)電廠現(xiàn)有的生產(chǎn)條件，建設(shè)符合廠內(nèi)發(fā)電要求的節(jié)能控制平臺。

1 燃煤發(fā)電機組原理及發(fā)展趨勢

1.1 機組原理

燃煤發(fā)電改造帶動著工業(yè)生產(chǎn)活動，使發(fā)電設(shè)備相關(guān)制造行業(yè)獲得了顯著發(fā)展，這與發(fā)電行業(yè)配套設(shè)施的進步有著密切關(guān)聯(lián)。燃煤發(fā)電機組（圖1）是電力生產(chǎn)的核心設(shè)備，其工作原理如下：將煤燃燒產(chǎn)生的熱能通過發(fā)電動力裝置（電廠鍋爐、汽輪機和發(fā)電機及其輔助裝置等）轉(zhuǎn)換成電能。

圖1 燃煤機組結(jié)構(gòu)

1.2 發(fā)展趨勢

燃煤發(fā)電在國內(nèi)已發(fā)展較長時間，也是電力生產(chǎn)最基本的模式。作為電力行業(yè)生產(chǎn)的主要方式，燃煤發(fā)電長期以來為國內(nèi)用戶提供了大量電能，保證了區(qū)域用電資源的可持續(xù)分配。發(fā)電機組是電廠建設(shè)與改造的重點對象，堅持機組結(jié)構(gòu)與控制方式先進化改造，將成為燃煤發(fā)電機組發(fā)展的必然趨勢。未來，從“節(jié)能、綠色、高效”等方面考慮，應(yīng)綜合提升燃煤發(fā)電機組的可操控性，降低燃煤機組運行階段的能耗。因此，電廠要增加節(jié)能技術(shù)項目投資，將先進工藝設(shè)備用于機組能耗控制與調(diào)整，實現(xiàn)燃煤發(fā)電產(chǎn)業(yè)的綠色化、節(jié)能化。

2 燃煤發(fā)電機組能耗過高的原因

發(fā)電機組是發(fā)電廠的核心設(shè)備，既影響著電能生產(chǎn)效率，同時也對發(fā)電廠運營收益水平產(chǎn)生決定性作用。燃煤發(fā)電機是電力生產(chǎn)常用設(shè)備，以燃燒原理為基礎(chǔ)產(chǎn)出能量作為發(fā)電來源，維持了區(qū)域用電生產(chǎn)一體化建設(shè)進程。受主客觀因素影響，發(fā)電機組運行期間出現(xiàn)的能耗過高現(xiàn)象，導(dǎo)致了機組發(fā)電效能達不到預(yù)定水平，進而阻礙了發(fā)電廠日常發(fā)電作業(yè)狀態(tài)，不利于區(qū)域用電的最優(yōu)化運行。下面結(jié)合實踐分析燃煤發(fā)電機組能耗過高的原因。

2.1 客觀原因

燃煤發(fā)電機組是利用熱能發(fā)電的生產(chǎn)設(shè)備，其內(nèi)外結(jié)構(gòu)性能對機組能耗有著直接影響，也是阻礙電力生產(chǎn)流程的一大因素。當(dāng)前，國內(nèi)燃煤發(fā)電機組主要由燃燒系統(tǒng)、汽水系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等組成，若其中某個部分出現(xiàn)故障則會影響發(fā)電生產(chǎn)效率。例如，燃燒系統(tǒng)、汽水系統(tǒng)負責(zé)產(chǎn)生高溫高壓蒸汽；電氣系統(tǒng)實現(xiàn)由熱能、機械能到電能的轉(zhuǎn)變；控制系統(tǒng)保證各系統(tǒng)安全、合理、經(jīng)濟運行。燃煤發(fā)電示意圖如圖2所示，燃燒不足會減少蒸汽量，鍋爐燃燒不充分會影響發(fā)電機運轉(zhuǎn)效率，電氣系統(tǒng)故障會影響熱能與機械能的轉(zhuǎn)換效率，這些都會提高機組的能耗系數(shù)。

圖2 燃煤發(fā)電示意圖

2.2 主觀原因

除了發(fā)電機組設(shè)備外，發(fā)電廠日常生產(chǎn)與管理方式也會影響機組能耗，這是不可忽略的主觀原因。首先，值班人員對發(fā)電機組的操控技能不足，實際操控缺乏專業(yè)知識為指導(dǎo)，導(dǎo)致機組運行階段故障率偏高，阻礙了燃煤熱能的產(chǎn)出量；其次，電站對機組設(shè)備缺少嚴(yán)格的管理措施，不注重機組維修維護、組件磨損、零件老化等問題，同樣對機組能耗有直接影響。此外，設(shè)備更新、在線監(jiān)控、故障防護等對機組能耗系數(shù)均有明顯的影響。

3 新時期燃煤發(fā)電機組節(jié)能改造的措施

現(xiàn)代電力行業(yè)已步入新的發(fā)展階段，節(jié)能降耗成為行業(yè)運營的先進思想，用其指導(dǎo)電力生產(chǎn)模式改革具有多方面意義，可全面提升電力行業(yè)的市場競爭力。為了解決燃煤發(fā)電機組能耗超標(biāo)問題，企業(yè)要注重發(fā)電機組節(jié)能改造控制，以先進科技為支撐優(yōu)化設(shè)備性能，共同創(chuàng)建現(xiàn)代化燃煤發(fā)電生產(chǎn)平臺。筆者認(rèn)為，發(fā)電機組節(jié)能改造措施包括優(yōu)化管理、技術(shù)改造、設(shè)備升級、在線監(jiān)測等多項內(nèi)容，需技術(shù)人員按照電廠實際運行情況提出改造措施。

具體如下：

3.1 優(yōu)化管理

新時代節(jié)能思想廣泛應(yīng)用于發(fā)電行業(yè)，燃煤機組改造需堅持集約化原則，合理應(yīng)用節(jié)能技術(shù)，控制廠內(nèi)的能耗量。發(fā)電廠擬定機組運行管理方案，可最大限度抑制各種能耗問題，維持機組處于相對高效的運行狀態(tài)。一般來說，燃煤發(fā)電機組管理包括：開展專項監(jiān)督工作，如合理安排發(fā)電機組開機組合、選擇高質(zhì)原煤作為燃料（表1）等，同時優(yōu)化燃煤機組發(fā)電運行方式，科學(xué)提高燃煤機組發(fā)電負荷率；合理確定系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)備用容量，促進可再生能源消納，促進節(jié)能減排和優(yōu)化調(diào)度，實現(xiàn)資源優(yōu)化利用。應(yīng)用節(jié)能技術(shù)對發(fā)電廠燃煤發(fā)電機組運行進行優(yōu)化管理，可明顯降低電能消耗，構(gòu)建節(jié)能化發(fā)電生產(chǎn)模式。

表1 煤料使用標(biāo)準(zhǔn)

3.2 技術(shù)改造

燃煤發(fā)電作為一種傳統(tǒng)的發(fā)電方式也有其弊端和不足之處，如煤炭直接燃燒排放的SO2、NOx等酸性氣體不斷增長，使得我國的酸雨量增加，粉塵污染給人們的生活及植物的生長造成不良影響。因此，要不斷改進燃煤發(fā)電生產(chǎn)方案，利用各種技術(shù)提高發(fā)電效率，減輕各種因素產(chǎn)生的能耗問題。例如，對煙塵采用脫硫除塵處理或改燒天然氣，汽輪機改用空氣冷卻。燃煤發(fā)電是現(xiàn)代電力生產(chǎn)的主要形式，燃煤發(fā)電機組結(jié)構(gòu)設(shè)計關(guān)系著作業(yè)效率。節(jié)能改造是發(fā)電工程規(guī)劃改造的第一步，融入節(jié)能降耗思想對燃煤發(fā)電機組結(jié)構(gòu)進行改良，可大大降低機組生產(chǎn)能耗，實現(xiàn)節(jié)能發(fā)電。

3.3 設(shè)備升級

重點推進現(xiàn)役燃煤發(fā)電機組大氣污染物達標(biāo)排放環(huán)保改造，燃煤發(fā)電機組必須安裝高效脫硫脫硝和除塵設(shè)施，未達標(biāo)排放的要加快實施環(huán)保設(shè)施改造升級，確保滿足最低技術(shù)出力以上全負荷、全時段穩(wěn)定達標(biāo)排放要求。發(fā)電廠可定期檢查設(shè)備運行狀態(tài)是否符合標(biāo)準(zhǔn)，及時調(diào)整燃煤機組內(nèi)外結(jié)構(gòu)狀態(tài)，對機組做好充分的結(jié)構(gòu)改造計劃，適應(yīng)熱力發(fā)電控制要求。節(jié)能理念貫穿于燃煤發(fā)電機組升級的全過程，可從工藝上改良發(fā)電機的配套設(shè)備，提高固有能源的綜合利用率，如采用無功補償裝置、節(jié)能型配電變壓器等。

3.4 在線監(jiān)控

在線監(jiān)控系統(tǒng)是發(fā)電廠主要監(jiān)測裝置，它能對燃煤發(fā)電機組的運行情況進行實時監(jiān)控，從而及時發(fā)現(xiàn)機組存在的異常。工業(yè)計算機是監(jiān)控系統(tǒng)的主控設(shè)備，計算機程序可定向收集機組數(shù)據(jù)，然后借助數(shù)字模型分析機組運行動態(tài)，從而提前做好節(jié)能降耗控制工作。隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴大化，煤電公司應(yīng)增加技術(shù)項目投資，既考慮到燃煤發(fā)電生產(chǎn)需要，同時遵循電廠運行監(jiān)測操作標(biāo)準(zhǔn)，安裝高精度監(jiān)測設(shè)備，以便及時掌控燃煤機組工作狀態(tài)。例如，遠程遙控是發(fā)電廠內(nèi)區(qū)域監(jiān)控的常用技術(shù)，由遠程網(wǎng)絡(luò)、攝像頭等構(gòu)成定向監(jiān)控平臺，24h傳遞機組工作數(shù)據(jù)，為值班人員監(jiān)控分析提供真實依據(jù)。

4 結(jié)語

發(fā)電機組是電氣工程的重要組成部分，也是發(fā)電廠負責(zé)電能生產(chǎn)的主要設(shè)備，對其實施改造可體現(xiàn)出節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢。隨著國內(nèi)用電需求持續(xù)增加，燃煤發(fā)電機組在普及應(yīng)用過程中也出現(xiàn)一些問題，尤其是機組能耗系數(shù)偏大造成的各種生產(chǎn)問題，阻礙了發(fā)電廠生產(chǎn)計劃的有序?qū)嵤?，影響了企業(yè)最終的運營收益。分析發(fā)電機組能耗問題，應(yīng)從主客觀條件展開研究，總結(jié)符合燃煤機組運行實況的影響因素，為機組節(jié)能控制提供科學(xué)依據(jù)，這樣才能建立更適應(yīng)時代需求的燃煤發(fā)電模式。

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