火電廠節(jié)能減排的重要性及策略研究

倪平

摘要：在現(xiàn)代能源需求量不斷增加的過程中，火力發(fā)電廠需要供應(yīng)更多的電能適應(yīng)社會發(fā)展需求，與此同時會增加更多的能源消耗及污染物的排放。為了實現(xiàn)現(xiàn)代社會的可持續(xù)發(fā)展這一目標(biāo)，火力發(fā)電廠需要投入更少的能源消耗生產(chǎn)更多的電能量，這就需要火力發(fā)電廠在現(xiàn)有基礎(chǔ)上應(yīng)用新技術(shù)、新方法，提高能源利用率，降低污染物的排放量。

關(guān)鍵詞：火電廠；節(jié)能降耗；環(huán)保策略；污染物；排放量；能源需求 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TM621 文章編號：1009-2374（2016）05-0086-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.05.044

伴隨著現(xiàn)代社會的快速發(fā)展，能源需求量不斷增加，電能的需求也越來越多，火力發(fā)電廠需要提供更多的電能。但是電能的增加必然造成能源消耗量的大量投入和更多的污染物，環(huán)境壓力越來越大。為了保護(hù)人類賴以生存的地球的可持續(xù)發(fā)展，國家能源發(fā)展戰(zhàn)略計劃要求各能耗企業(yè)大力提高能源利用率的同時大幅降低污染物的排放。只有這樣才能真正建設(shè)和諧的可持續(xù)發(fā)展經(jīng)濟(jì)社會，為此火力發(fā)電企業(yè)進(jìn)行節(jié)能減排改造勢在必行。我們需要從現(xiàn)有的火力發(fā)電企業(yè)現(xiàn)狀出發(fā)研究如何達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

1 火電廠高能耗、高污染的部位以及成因分析

1.1 鍋爐

鍋爐是燃煤燃燒的最主要設(shè)備，鍋爐的容量及燃燒效率決定燃煤的消耗量及燃煤利用率，同時鍋爐燃燒過程產(chǎn)生的煙氣中的SO2、NOx及固態(tài)污染物灰渣是污染環(huán)境的主要產(chǎn)物。

影響鍋爐燃燒效率的主要因素包括機(jī)械不完全燃燒損失、排煙熱損失、散熱損失、化學(xué)未完全損失、煙道漏風(fēng)熱損失、鍋爐送風(fēng)溫度、減溫水量。

影響環(huán)保排放的主要因素是，鍋爐燃燒過程產(chǎn)生大量SO2、NOx、灰渣等廢氣物及固廢物。SO2排放量的多少與燃煤中硫份含量有直接關(guān)系，并與發(fā)電量相關(guān)，發(fā)電量越大，SO2排放量越大，脫硫運(yùn)行效率的大小決定煙塵出口SO2排放總量；NOx的排放量與負(fù)荷率、燃燒調(diào)整方式及脫硝效率相關(guān)；灰渣等固廢物的排放量與燃燒調(diào)整、燃煤灰分及負(fù)荷率相關(guān)。

1.2 汽輪機(jī)組

汽輪機(jī)的缸效率直接影響汽輪機(jī)效率，汽輪機(jī)汽耗率大，整體熱電轉(zhuǎn)換效率就降低，煤耗增加，煤耗大能源利用率降低，污染物的排放量增加。

汽輪機(jī)凝汽器真空是影響煤耗的主要因素之一，凝汽器真空的高低與真空系統(tǒng)的密封情況、循環(huán)水溫度、循環(huán)水流量、凝汽器銅管換熱效果有直接關(guān)系。

1.3 工質(zhì)損失和廠用電率

火電廠的工質(zhì)損失問題往往與鍋爐內(nèi)的能量消耗損失產(chǎn)生正比關(guān)系。而電廠自身的用電率過高會直接增加火電廠發(fā)電成本，廠用電率指標(biāo)是火力發(fā)電廠重要生產(chǎn)指標(biāo)之一。

1.4 化學(xué)廢水

火力發(fā)電廠生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量高含鹽廢水，高含鹽廢水直接排放將造成地表水的污染，嚴(yán)重影響生態(tài)環(huán)境。

2 節(jié)能減排的應(yīng)對措施

2.1 鍋爐的節(jié)能措施

鍋爐運(yùn)行優(yōu)化調(diào)整，電廠實際燃用煤種與設(shè)計煤種差異較大時，對鍋爐燃燒造成很大影響。開展鍋爐燃燒及制粉系統(tǒng)優(yōu)化試驗，確定合理的風(fēng)量、風(fēng)粉比、煤粉細(xì)度等，有利于電廠優(yōu)化運(yùn)行。我們通過優(yōu)化鍋爐的運(yùn)行狀態(tài)，并以此來進(jìn)行全面的負(fù)荷調(diào)整，提高燃料的利用率，從而達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

鍋爐排煙余熱回收利用，在空預(yù)器滯后、脫硫塔之間煙道的合適位置通過加裝煙氣冷卻器，用來加熱凝結(jié)水、鍋爐送風(fēng)或城市熱網(wǎng)低溫回水，回收部分熱量，從而達(dá)到節(jié)能提效、節(jié)水效果。

鍋爐本體受熱面及風(fēng)機(jī)改造，鍋爐普遍存在排煙溫度高、風(fēng)機(jī)電耗高，通過改造，可降低排煙溫度和風(fēng)機(jī)電耗。具體措施包括：一次風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、增壓風(fēng)機(jī)葉輪改造或變頻改造；鍋爐受熱面或省煤器改造。

加強(qiáng)管道和閥門保溫，管道和閥門保溫技術(shù)直接影響電廠能效，降低保溫外表面溫度設(shè)計值有利于降低蒸汽損耗。

2.2 汽輪機(jī)組的節(jié)能調(diào)控

汽輪機(jī)通流部分改造，對于13.5萬、20萬千瓦汽輪機(jī)和2000年前投運(yùn)的30萬、60萬千瓦亞臨界汽輪機(jī)，通流效率低，熱耗高。采用全三維技術(shù)優(yōu)化設(shè)計汽輪機(jī)通流部分，新型高效葉片和新型汽封技術(shù)改造汽輪機(jī)，節(jié)能提效效果明顯。預(yù)計可降低供電煤耗10～20g/kWh。

汽輪機(jī)間隙調(diào)整及汽封改造，部分汽輪機(jī)普遍存在汽缸運(yùn)行效率較低、高壓缸效率隨運(yùn)行時間增加不斷下降的問題，主要原因是汽輪機(jī)通流部分不完善、汽封間隙大、汽輪機(jī)內(nèi)缸接合面漏汽嚴(yán)重、存在級間漏汽和蒸汽短路現(xiàn)象。通過汽輪機(jī)本體技術(shù)改造，提高運(yùn)行缸效率，節(jié)能提效效果顯著。預(yù)計可降低供電煤耗2～4g/kWh。

凝汽式汽輪機(jī)供熱改造，對純凝汽式汽輪機(jī)組蒸汽系統(tǒng)適當(dāng)環(huán)節(jié)進(jìn)行改造，接出抽汽管道和閥門，風(fēng)流部分蒸汽，使純凝汽式汽輪機(jī)組具備純凝發(fā)電和熱電聯(lián)產(chǎn)兩用功能，達(dá)到節(jié)能目標(biāo)。

汽輪機(jī)閥門管理優(yōu)化，汽輪機(jī)閥門管理優(yōu)化，需要綜合各項因素來分析軸承的承載情況，還需要計算不同開啟順序下汽輪配汽不平衡流力。為了達(dá)到閥門管理的優(yōu)化，解決其產(chǎn)生的投入順序閥運(yùn)行時的瓦溫升高、震動發(fā)生異常等問現(xiàn)象，需要運(yùn)用優(yōu)化技術(shù)來重組閥門的開啟順序，這樣才可以使得機(jī)組再次順利地運(yùn)行，提高效率。

高壓除氧器乏汽回收，將高壓除氧器排氧閥排出的乏汽通過表面式換熱器提高化學(xué)除鹽水溫度，溫度升高后的化學(xué)除鹽水補(bǔ)入凝汽器，可以降低過冷度，一定程度提高熱效率。

2.3 工質(zhì)流失的處理措施

首先，在機(jī)組啟停過程中，設(shè)置投入相應(yīng)的系統(tǒng)，盡可能地降低泄漏現(xiàn)象的發(fā)生，通過水泵密封以及凝汽器的水位調(diào)節(jié)，從而保證凝結(jié)水系統(tǒng)的正常運(yùn)行；其次，加強(qiáng)對熱網(wǎng)疏水的回收，并將此類回收水匯聚于除氧器水箱中，這樣在加強(qiáng)回收工質(zhì)后，也能更好地將高品質(zhì)工質(zhì)回收利用，對有效降低補(bǔ)水率，達(dá)到其節(jié)能降耗的目的；再次，避免除氧器水箱中的工質(zhì)溢流，并加強(qiáng)除氧器加熱系統(tǒng)的日常維護(hù)，保證除氧器的除氧效果，對保障鍋爐受熱面的安全運(yùn)行方面，都有很好的促進(jìn)作用；最后，改進(jìn)熱力及疏水系統(tǒng)，可簡化熱力系統(tǒng)，減少閥門數(shù)量，治理閥門泄漏，取得良好的節(jié)能提效效果。

2.4 廠用電率問題的處理措施

降低制粉系統(tǒng)的耗能，控制合理的煤粉細(xì)度，提高磨煤機(jī)出力，在鍋爐機(jī)械不完全燃燒與磨煤機(jī)電耗兩個互相矛盾的因素上尋求平衡點，既可有效降低機(jī)械不完全燃燒損失，又可降低磨煤機(jī)單耗。

空氣預(yù)熱器密封改造，回轉(zhuǎn)式空預(yù)器通常存在密封不良、低溫腐蝕、積灰堵塞等問題，造成漏風(fēng)率與煙風(fēng)阻力增大，風(fēng)機(jī)電耗增加。可采用先進(jìn)的密封技術(shù)進(jìn)行改造，使空預(yù)器漏風(fēng)率控制在6%以內(nèi)。

電除塵改造及運(yùn)行優(yōu)化，根據(jù)典型煤種，選取不同負(fù)荷，結(jié)合吹灰情況等，在保證煙塵排放濃度達(dá)標(biāo)的情況下，試驗確定最佳的供電方式（除塵器耗電率最?。┘跋鄳?yīng)的控制參數(shù)。通過電除塵器節(jié)電改造及運(yùn)行優(yōu)化調(diào)整，節(jié)電效果明顯。

電除塵器高頻電源改造，將電除塵器工頻電源改造為高頻電源。由于高頻電源在純直流供電方式時，電壓波動小，電暈電壓高，電暈電流大，從而增加了電暈功率。同時，在煙塵帶有足夠電荷的前提下，大幅度減小了電除塵器電場供電能耗，達(dá)到了提效節(jié)能的目的。

電廠照明節(jié)能方法，從光源、鎮(zhèn)流器、燈具等方面綜合考慮電廠照明，選用節(jié)能、安全、耐用的照明器具。

2.5 降低污染物排放控制技術(shù)

低溫靜電除塵，在靜電除塵器前設(shè)置換熱裝置，將煙氣溫度降低到接近或低于酸露點溫度，降低飛灰比電阻，減小煙氣量，有效防止電除塵器發(fā)生反電暈，提高除塵效率。除塵效率最高可達(dá)99.9%。

布袋除塵，含塵煙氣通過濾袋，煙塵被黏附在濾袋表面，當(dāng)煙塵在濾袋表面黏附到一定程度時，清灰系統(tǒng)抖落附在濾袋表面的積灰，積灰落入儲灰斗，以達(dá)到過濾煙氣的目的。煙塵排放濃度可以長期穩(wěn)定在20mg/Nm3以下，基本不受灰分含量高低和成分影響。

濕式靜電除塵，在電場力的作用下，粉塵顆粒會逐漸吸附到集塵極上，進(jìn)而通過噴水裝置將粉塵沖刷到灰斗中排出。同時水霧在煙道中不僅可以捕獲細(xì)小的微塵也能降低電阻率，有利于微塵向極板轉(zhuǎn)移。為達(dá)到除塵率在70%～80%之間，該種除塵方式通常設(shè)置于脫硫系統(tǒng)之后進(jìn)行，其主要作用于PM2.5細(xì)小顆粒。

雙循環(huán)脫硫，這種方式在原理上與單循環(huán)脫硫的原理是一樣的，但是在效果上要比單循環(huán)效果要好，通常這樣的脫硫效率能達(dá)到98.5%甚至是更高。相對于單循環(huán)，雙循環(huán)分為兩個獨(dú)立的反應(yīng)罐以及兩個不同的循環(huán)回路。每條循環(huán)回路根據(jù)不同情況設(shè)定相應(yīng)合理的pH值，使脫硫反應(yīng)更加徹底。

低氮燃燒，為降低氮氧化物的生產(chǎn)濃度可采用先進(jìn)的低氮燃燒器技術(shù)，其濃度可控制在200mg/Nm3以下。

廢水排放系統(tǒng)的改造，廢水的處理一直是處理廢水系統(tǒng)的一個非常重要的環(huán)節(jié)，在廢水排放之前先進(jìn)行過濾裝置的處理，將廢水轉(zhuǎn)化為工業(yè)水進(jìn)行回收利用，不僅降低了廢水污染，也降低了電廠用水的需求，大大提高了經(jīng)濟(jì)效益。

3 結(jié)語

在現(xiàn)代的電廠運(yùn)行過程中，我們從經(jīng)濟(jì)效益及環(huán)境保護(hù)上分析，需要全面提升火電廠在各個環(huán)節(jié)進(jìn)行改造優(yōu)化后達(dá)到節(jié)能降耗的目的，并選擇更具性價比的運(yùn)行方案。根據(jù)現(xiàn)場的使用情況進(jìn)一步促進(jìn)其全面的建設(shè)，并以此在達(dá)標(biāo)排放的基礎(chǔ)上來增加電廠的有效發(fā)電效益。

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（責(zé)任編輯：黃銀芳）