火電廠節(jié)能的必要性與對(duì)策分析

摘 要：當(dāng)今各行業(yè)都在積極提高自身的科學(xué)管理，火電廠作為高耗能行業(yè)之一，若沒(méi)有相應(yīng)的節(jié)能措施，則會(huì)在方方面面浪費(fèi)人力物力資源，同時(shí)造成高耗能、高污染。所以火電廠也需要積極引進(jìn)新技術(shù)，加大內(nèi)部管理，促進(jìn)節(jié)能減排。本文通過(guò)分析火電廠實(shí)際運(yùn)行中的一些問(wèn)題，給出了科學(xué)管理下節(jié)約火電廠能源的改進(jìn)措施。

關(guān)鍵詞：火電廠;節(jié)能;必要性;問(wèn)題：對(duì)策

節(jié)能減排是我國(guó)建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)的必然要求?；痣姀S承擔(dān)了我國(guó)70%的發(fā)電量，其耗能量巨大，同時(shí)，對(duì)環(huán)境的污染也是比較嚴(yán)重的。只有對(duì)火電廠實(shí)施科學(xué)管理，從火力發(fā)電的各個(gè)環(huán)節(jié)考量，發(fā)展節(jié)能、減排技術(shù)，方能使能源節(jié)約達(dá)到最佳效果，下文重點(diǎn)對(duì)火電廠節(jié)能的必要性以及方式等進(jìn)行研究。

1 火電廠節(jié)約能源的必要性

1.1 我國(guó)建設(shè)兩型社會(huì)的必然選擇

為了能夠有效貫徹和落實(shí)中央財(cái)經(jīng)領(lǐng)導(dǎo)小組第六次會(huì)議、國(guó)家能源委員會(huì)第一次會(huì)議精神，要加快推動(dòng)能源生產(chǎn)與消費(fèi)革命，提升煤電高效清潔發(fā)展水平。

“十二五”期間對(duì)建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)的要求進(jìn)一步提高，節(jié)能減排對(duì)于轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式、保護(hù)環(huán)境、提高人們生活質(zhì)量具有重大意義。

能源消耗大、環(huán)境污染嚴(yán)重，這是全世界面臨的重大問(wèn)題，而在我國(guó)，由于能源構(gòu)成的特殊性，節(jié)能與污染問(wèn)題更是迫在眉睫。

就我國(guó)而言，要實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化，就得調(diào)整我國(guó)能源發(fā)展戰(zhàn)略，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，提高火電廠能源利用效率，注重核電、水電、風(fēng)電等優(yōu)質(zhì)一次電力的開(kāi)發(fā)，加快潔凈煤技術(shù)的開(kāi)發(fā)利用。電力生產(chǎn)消耗的能源在我國(guó)能源總消耗中占的比重大，這也要求火電廠提高生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性。

1.2 火電廠持續(xù)健康發(fā)展的有力保證

火電廠完善能源節(jié)約的科學(xué)管理，首先，可以優(yōu)化火電廠的環(huán)境，減少有害物質(zhì)的排放，保護(hù)周邊環(huán)境;其次，可以提高企業(yè)自身的管理水平，還可以減少生產(chǎn)成本，加快工作效率，從而實(shí)現(xiàn)企業(yè)整體利益的最大化。

根據(jù)《國(guó)務(wù)院辦公廳關(guān)于印發(fā)能源發(fā)展戰(zhàn)略行動(dòng)計(jì)劃（2014—2020年）的通知》，應(yīng)當(dāng)全面落實(shí)節(jié)約、清潔、安全戰(zhàn)略方針，全面推行嚴(yán)格的能效環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，不斷加快燃煤發(fā)電升級(jí)改造，并在此基礎(chǔ)上努力實(shí)現(xiàn)污染減排、供電煤耗降低以及安全運(yùn)行管理和技術(shù)水平提高，從而為國(guó)家能源發(fā)展和戰(zhàn)略夯實(shí)基礎(chǔ)。

2 火電廠節(jié)能中存在的問(wèn)題

2.1 節(jié)能減排工作未落實(shí)

我國(guó)大部分的火電廠都是采取的傳統(tǒng)經(jīng)營(yíng)和管理模式，雖然火電廠已經(jīng)認(rèn)識(shí)到了節(jié)能減排的重要性，但火電廠本身具有耗能高、污染大的特點(diǎn)，給火電廠節(jié)能減排工作的推進(jìn)帶來(lái)了阻礙。

據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)火電廠僅平均供電耗煤率就高出世界先進(jìn)水平30-40g/kW·h，每年發(fā)電要多消耗標(biāo)準(zhǔn)煤1.2億t，電350億kW·h，水15億m3。未將電力系統(tǒng)合理規(guī)劃及設(shè)計(jì)，致使節(jié)能減排工作未得到有效落實(shí)。

2.2 新節(jié)能技術(shù)運(yùn)用少

技術(shù)是第一生產(chǎn)力。上海外高橋第三發(fā)電廠運(yùn)用新技術(shù)不斷創(chuàng)新，實(shí)施了空預(yù)器全向柔性密封、抽汽調(diào)頻技術(shù)及汽輪機(jī)系統(tǒng)優(yōu)化、零能耗脫硫、變頻電源等一系列的創(chuàng)新工藝和技術(shù)，一次次在挑戰(zhàn)煤電機(jī)組效率的極限。然而我國(guó)大部分火電廠未能很好地將相關(guān)新技術(shù)運(yùn)用到實(shí)際的節(jié)能工作中。

2.3 企業(yè)分布問(wèn)題

對(duì)于火電廠企業(yè)而言，其發(fā)電時(shí)所消耗的主要是煤炭，因此擬建地點(diǎn)非常重要。然而，很多企業(yè)在建站或者日后的發(fā)展過(guò)程中，忽略了環(huán)境承載能力，造成了嚴(yán)重的大氣污染。尤其是火電廠企業(yè)成群現(xiàn)象，破壞了火電廠周圍的生態(tài)環(huán)境。

3 火電廠節(jié)能科學(xué)管理的措施

3.1 接線方案的優(yōu)化

要降低網(wǎng)損率，就要將電力系統(tǒng)的接線方案合理化，提高輸出功率的利用率。電氣接線要滿足安全性、可靠性和靈活性的特點(diǎn)。目前大型發(fā)電廠一般采用的是200-500kV一級(jí)電壓等級(jí)直接接入系統(tǒng)，3/2接線方式較為普遍。1/2接線既可以節(jié)約成本，又可以減少占地面積，還操作簡(jiǎn)便。這種方式雖在國(guó)內(nèi)外尚無(wú)實(shí)例，但是可以嘗試和研究。

使用單母線接線具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用設(shè)備少、操作方便、易于擴(kuò)建等優(yōu)點(diǎn)，但是可靠性和靈活性差，主要適用于只有一臺(tái)發(fā)電機(jī)和一臺(tái)主變的中小型發(fā)電廠的6-220kV的配電裝置?？梢愿倪M(jìn)單母線接線，將母線分段，或加旁路母線，或單母分段兼旁母。

3.2 熱電聯(lián)產(chǎn)的發(fā)展

熱電聯(lián)產(chǎn)供熱量大、供熱參數(shù)高、供熱范圍廣、節(jié)能量多，它既能滿足工業(yè)用汽，又能為居民供熱。熱電聯(lián)產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)在于增大背壓機(jī)負(fù)荷率，增加機(jī)組發(fā)電，減少冷凝損失，促進(jìn)灰渣綜合利用，降低煤耗，同時(shí)還能保證生產(chǎn)工藝，改善環(huán)境景觀，環(huán)境“熱島”現(xiàn)象，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。

以熱電聯(lián)產(chǎn)方式運(yùn)行的火電廠稱為熱電廠。據(jù)電力工業(yè)統(tǒng)計(jì)資料，我國(guó)的熱電廠熱效率均能幾乎是常規(guī)火電廠熱效率的兩倍。小型供熱機(jī)組實(shí)現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)后，其熱效率將大大超過(guò)大型高參數(shù)常規(guī)火電機(jī)組。

通常一個(gè)完整的電力拖動(dòng)系統(tǒng)由電源、控制裝置、電動(dòng)機(jī)、傳遞結(jié)構(gòu)及工作機(jī)械構(gòu)成。感應(yīng)電動(dòng)機(jī)要同時(shí)消耗有功功率和無(wú)功功率來(lái)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。因此要減少電動(dòng)機(jī)的功率消耗，就要采用高效能的電動(dòng)機(jī)。高效電動(dòng)機(jī)能減少20%以上的耗能，且運(yùn)行熱穩(wěn)定好，使用壽命長(zhǎng)。但是高效電動(dòng)機(jī)價(jià)格昂貴，火電廠要酌情購(gòu)買(mǎi)。

在熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)展過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)堅(jiān)持以熱定電的原則，全面落實(shí)熱負(fù)荷，并且制定科學(xué)的熱電聯(lián)產(chǎn)規(guī)范方案，強(qiáng)化高效燃煤熱電機(jī)組建設(shè)，積極完善配套的供熱管網(wǎng)，對(duì)傳統(tǒng)的較為分散的燃煤小鍋爐進(jìn)行淘汰。

對(duì)于條件具備的大中型城市而言，建議適當(dāng)?shù)貓?jiān)實(shí)一些大型的熱電機(jī)組，并且鼓勵(lì)構(gòu)建背壓式熱電機(jī)組;對(duì)于一些中小型城市、熱負(fù)荷較為集中的工業(yè)園區(qū)而言，應(yīng)當(dāng)優(yōu)化構(gòu)建背壓式熱電機(jī)組，并且鼓勵(lì)發(fā)展熱電冷多聯(lián)供。

3.3 大容量機(jī)組推廣與節(jié)能措施

減少空載運(yùn)行變壓器數(shù)量，火電廠的高壓?jiǎn)?dòng)備用變壓器容量大、損耗大。在符合火電廠正常用電規(guī)范的前提下，可以考慮將高壓?jiǎn)?dòng)變壓器“冷備用”，也就是在備用的狀態(tài)下不帶電。另外，采用暗備用電力中心接線從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看比較占經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。節(jié)能型照明設(shè)備質(zhì)優(yōu)價(jià)廉，發(fā)電廠可以推廣使用節(jié)能型照明燈。另外，還可利用照明調(diào)壓器降低工作電壓，節(jié)約電能，延長(zhǎng)燈具使用壽命。廠房由于燈的數(shù)量較多，長(zhǎng)期照明也比較耗能。采用光控或自動(dòng)感應(yīng)明暗程度情況來(lái)控制照明回路，可減少電能浪費(fèi)。

3.4 不斷創(chuàng)新和運(yùn)用新技術(shù)

首先，充分利用回旋空氣預(yù)熱器柔性改造技術(shù)。

體積龐大或是密封性不夠的空氣預(yù)熱器可能會(huì)導(dǎo)致空預(yù)器漏風(fēng)。時(shí)間越長(zhǎng)，漏風(fēng)率越高。遇到這類情況應(yīng)該停爐進(jìn)行檢查，適當(dāng)調(diào)整密封組件。運(yùn)用了回旋式空氣預(yù)熱的密封組件具有耐高溫、零間隙、耐磨損等特點(diǎn)，利用該先進(jìn)技術(shù)改造空氣預(yù)熱器將大大減少漏風(fēng)率，且也可以減少送風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)的用電量，達(dá)到節(jié)能的目的。

其次，對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行改造。

改造了空氣預(yù)熱器后漏風(fēng)率降低，但是由于一些環(huán)保設(shè)備的使用，如脫硫脫硝系統(tǒng)、布袋除塵器等，會(huì)影響鍋爐風(fēng)機(jī)的工作。

火電廠可以采取以下方式對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行改造：

第一，要選擇與鍋爐風(fēng)煙系統(tǒng)相匹配的風(fēng)機(jī)。確定合理的風(fēng)機(jī)選型設(shè)計(jì)參數(shù)，不能只有一個(gè)設(shè)計(jì)工況點(diǎn)參數(shù)，所選風(fēng)機(jī)型號(hào)和符號(hào)要有風(fēng)機(jī)所在系統(tǒng)的阻力特性，是否能安全穩(wěn)定運(yùn)行等。

第二，改造不合理的風(fēng)機(jī)進(jìn)出口管道布置，將管路系統(tǒng)特性和運(yùn)行方式等因素全面考慮進(jìn)來(lái)。

第三，優(yōu)先采用變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)方法。在火電站具備自動(dòng)切換裝置的前提下采用變頻器可以節(jié)電20%-30%。合理的風(fēng)機(jī)改造對(duì)于提高風(fēng)機(jī)效率和安全性，減少火電廠年均耗電具有重要意義。

再次，優(yōu)化鍋爐傳熱。

鍋爐的目的是傳熱。冷水壁是鍋爐重要的換熱部件組成部分，其換熱量取決于它的幾何形狀和材料特性。要提高鍋爐的傳熱量，可以在不改變幾何形狀和材料的情況下，通過(guò)提高水冷壁熱輻射能力來(lái)實(shí)現(xiàn)，如在水冷壁外側(cè)涂隔熱漆。同時(shí)也可以通過(guò)加強(qiáng)吹灰，保持受熱面干凈、保證鍋爐的蒸汽產(chǎn)量，使燃料充分燃燒等來(lái)優(yōu)化鍋爐傳熱。

最后，汽輪機(jī)的技術(shù)改造。

①水溫控制和定期維護(hù)燃料的燃燒與水溫直接相關(guān)。當(dāng)水溫不高時(shí)，耗煤量和電量都會(huì)增加，排煙時(shí)熱耗損大，熱效率也有所降低。因此在火電廠汽輪機(jī)運(yùn)行過(guò)程中要控制好水溫。煤的分量和加煤速度要控制好。定期維護(hù)機(jī)組可以防止不規(guī)范操作導(dǎo)致的程序問(wèn)題。此外，要定期清洗高壓管道，及時(shí)清除沉淀物，以提升汽輪機(jī)熱化率。

②保持凝結(jié)器真空。在凝結(jié)器真空時(shí)，汽輪機(jī)的運(yùn)行效果最優(yōu)，可以延長(zhǎng)機(jī)組壽命，減少耗煤量。首先，機(jī)組要保持密閉，可定期安排人員以灌水的方式排查漏泄。其次，仔細(xì)檢查水泵的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，確保水位達(dá)標(biāo)。此外，應(yīng)嚴(yán)格監(jiān)督管線中的循環(huán)水，清除水垢，以降低熱水能量消耗。

③冷卻塔技能節(jié)水?，F(xiàn)有火電廠循環(huán)水冷卻節(jié)水的主要措施是選用高效率的冷卻塔以降低水溫，其工作原理導(dǎo)致大量的水被蒸發(fā)，損失相當(dāng)大。采用快速噴霧結(jié)冰的方式，在水塔進(jìn)風(fēng)口形成薄冰。水溫的變化會(huì)改變冰膜口大小和融化速度，從而自動(dòng)控制塔口進(jìn)風(fēng)量。進(jìn)風(fēng)量可根據(jù)設(shè)定的溫度范圍調(diào)整，從而保證了冷卻水的溫度最佳。冷卻水的溫度影響到循環(huán)水的溫度，也間接影響了真空。循環(huán)水的降低能降低供煤和耗電量。還有一種動(dòng)力蝸流裝置，可以在保持原有冷卻塔內(nèi)部結(jié)構(gòu)不改變的情況下，依據(jù)冷卻塔相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，在冷卻塔底部的冷空氣入口處安裝機(jī)翼型葉片，促進(jìn)冷空氣的對(duì)流，提高冷卻塔的工作效率。同時(shí)，冷卻塔內(nèi)由于對(duì)流熱交換效率的提高，蒸發(fā)散熱比例將會(huì)有所下降，循環(huán)水蒸發(fā)得到減少，可明顯降低冷卻水的消耗。

同時(shí)，還要推進(jìn)環(huán)保設(shè)施改造，重點(diǎn)推進(jìn)現(xiàn)役燃煤發(fā)電機(jī)組大氣污染物達(dá)標(biāo)排放環(huán)保改造，發(fā)電機(jī)組需安裝高效脫硝、脫硫和除塵設(shè)施，沒(méi)有達(dá)標(biāo)排放的要加快升級(jí)改造;確保能夠滿足最低技術(shù)出力以上全負(fù)荷、全時(shí)段穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放要求。

3.5 生產(chǎn)管理的節(jié)能

3.5.1 提高節(jié)能意識(shí)

要在企業(yè)中營(yíng)造良好的文化氛圍，加大節(jié)能的宣傳。積極展開(kāi)節(jié)能宣傳教育活動(dòng)，張貼節(jié)能標(biāo)語(yǔ)，發(fā)放節(jié)能手冊(cè)，制作節(jié)能公益廣告和宣傳視頻等。使員工深刻意識(shí)到每個(gè)人都該從自身做起，從身邊的小事做起，如及時(shí)關(guān)燈，關(guān)好水龍頭，節(jié)約用煤等。除此之外，還要針對(duì)廣泛應(yīng)用的火電廠節(jié)能技術(shù)進(jìn)行專業(yè)的節(jié)能培訓(xùn)，以便將節(jié)能更好地與實(shí)際工作相結(jié)合。

3.5.2 規(guī)范員工操作

員工要遵守火電廠的規(guī)則制度，嚴(yán)格執(zhí)行各級(jí)制度和公司的要求，規(guī)范操作，提高系統(tǒng)分析問(wèn)題能力。不要隨意讓新員工練手，要合理安排電氣操作現(xiàn)場(chǎng)的工作人員。對(duì)于實(shí)際操作中出現(xiàn)的異常，要嚴(yán)肅對(duì)待、認(rèn)真分析，弄清異常的真正原因。檢修工作要細(xì)致、及時(shí)、全面。并對(duì)所有工作人員和單位負(fù)責(zé)人根據(jù)考核細(xì)則進(jìn)行考核通報(bào)。

3.5.3 完善企業(yè)內(nèi)部管理制度

企業(yè)管理人員要加強(qiáng)領(lǐng)導(dǎo)，落實(shí)責(zé)任，制定系統(tǒng)的節(jié)能管理制度。定期對(duì)實(shí)施情況作檢查和總結(jié)報(bào)告。建立激勵(lì)機(jī)制，在激發(fā)員工工作熱情的同時(shí)也提高了他們的節(jié)能意識(shí)。

首先，應(yīng)當(dāng)優(yōu)化調(diào)度方式。實(shí)踐中，應(yīng)當(dāng)不斷加強(qiáng)內(nèi)部控制，完善調(diào)度規(guī)范，強(qiáng)化調(diào)峰調(diào)頻管理工作，充分發(fā)揮蓄能電站等調(diào)峰電源的作用，積極探索儲(chǔ)能調(diào)峰技術(shù)。

其次，還要合理確定燃煤發(fā)電機(jī)組調(diào)峰深度和順序，推行輪停調(diào)峰，積極探索和應(yīng)用啟停調(diào)峰方法，提高環(huán)保燃煤發(fā)電機(jī)組負(fù)荷率。不斷健全和完善調(diào)峰調(diào)頻輔助補(bǔ)償機(jī)制，開(kāi)展輔助服務(wù)交易機(jī)制，對(duì)承擔(dān)調(diào)峰任務(wù)的發(fā)電機(jī)組給予適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償。

同時(shí)，還要強(qiáng)化主體責(zé)任，各發(fā)電企業(yè)是煤電節(jié)能減排升級(jí)、改造的責(zé)任主體，根據(jù)國(guó)家及地方相關(guān)部門(mén)的要求，細(xì)化制定行動(dòng)計(jì)劃，加強(qiáng)內(nèi)部管理，從而實(shí)現(xiàn)目標(biāo)任務(wù)。

電網(wǎng)企業(yè)還要做好優(yōu)化電力調(diào)度工作，不斷完善和健全電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)對(duì)電力需求側(cè)的監(jiān)管，將各項(xiàng)政策和制度有效地落到實(shí)處，以保障企業(yè)節(jié)能減排工作的順利開(kāi)展。

3.5.4 加強(qiáng)燃料管理

燃料占據(jù)了發(fā)電3/4的成本。為了減少成本，必須對(duì)燃料進(jìn)行科學(xué)管理。火電廠燃料主要為煤。煤質(zhì)量的好壞也直接影響著發(fā)電效率的高低。在進(jìn)行燃料采購(gòu)時(shí)，要綜合考慮燃料成本、對(duì)機(jī)組運(yùn)行影響等多方面因素，選用經(jīng)濟(jì)的燃料供應(yīng)商，加強(qiáng)入廠煤的監(jiān)督，確保煤質(zhì)優(yōu)良，減少虧卡虧噸，其購(gòu)貨價(jià)也應(yīng)以熱值為單位，并做好對(duì)燃料的分析檢驗(yàn)工作，防止出現(xiàn)工作失誤。對(duì)入廠的燃料進(jìn)行仔細(xì)分類，分開(kāi)對(duì)方，對(duì)每批進(jìn)廠的燃料簡(jiǎn)歷資料檔案，認(rèn)真計(jì)算配煤比例，嚴(yán)格按照比例進(jìn)行科學(xué)配煤，以確保燃料利用效率。

3.6 健全節(jié)能減排制度

我國(guó)政府通過(guò)一系列行政手段來(lái)推動(dòng)節(jié)能減排，但其收效不容樂(lè)觀。不能依靠責(zé)任簽訂書(shū)、行政處罰單、專項(xiàng)執(zhí)法整治等來(lái)威懾企業(yè)節(jié)能減排，否則可能造成管理混亂。要提高節(jié)能減排的實(shí)際效果，就要加強(qiáng)節(jié)能減排制度建設(shè)。利用合理的制度建設(shè)和市場(chǎng)調(diào)節(jié)作用，如給予達(dá)標(biāo)的企業(yè)一定財(cái)政獎(jiǎng)勵(lì)或加強(qiáng)節(jié)能技術(shù)支持，帶動(dòng)火電廠主動(dòng)加強(qiáng)排污監(jiān)管，逐步淘汰不合格的發(fā)電廠設(shè)備等，促使企業(yè)不斷改進(jìn)節(jié)能技術(shù)，提高節(jié)能效率。

4 結(jié)束語(yǔ)

解決火電廠的高耗能問(wèn)題，主要應(yīng)加強(qiáng)新技術(shù)在節(jié)能減排工作中的運(yùn)用，從鍋爐、風(fēng)機(jī)、汽輪機(jī)等方面入手，提高能源利用效率。同時(shí)，也要加強(qiáng)員工的節(jié)能意識(shí)，規(guī)范員工操作，完善企業(yè)內(nèi)部管理制度，從技術(shù)到管理實(shí)現(xiàn)火電廠經(jīng)濟(jì)效益。

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作者簡(jiǎn)介：

呂曉明，男，漢族，1980年2月生，安徽宿州人，碩士學(xué)位，目前是工程師職稱，研究方向：發(fā)電廠運(yùn)行技術(shù)管理。