淺析火力發(fā)電廠(chǎng)熱動(dòng)系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化措施

文_任英峰 北京國(guó)際電氣工程有限責(zé)任公司

1 我國(guó)火力發(fā)電廠(chǎng)能源消耗現(xiàn)狀分析

目前我國(guó)火力發(fā)電廠(chǎng)平均供電煤耗、輸電線(xiàn)損率和裝機(jī)耗水率等指標(biāo)分別比世界先進(jìn)水平高出30g、2%和40%。因此，從我國(guó)目前火電廠(chǎng)的運(yùn)行現(xiàn)狀來(lái)看，主要能耗指標(biāo)與世界先進(jìn)水平差距較大，能源嚴(yán)重浪費(fèi)，而且造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。此外，火電機(jī)組的結(jié)構(gòu)設(shè)置不合理，中低壓參數(shù)機(jī)組數(shù)據(jù)比例較大，發(fā)電設(shè)備技術(shù)比較落后。2015年全國(guó)6MW的火電機(jī)組約為5000臺(tái)，總?cè)萘繛?.8億kW，平均機(jī)組的容量可以達(dá)到55MW。其中300MW以上的機(jī)組容量占42%，高效率的機(jī)組僅占火電總裝機(jī)總量的2%。同期同等級(jí)容量的國(guó)產(chǎn)機(jī)組供電煤耗與進(jìn)口機(jī)組也存在較大差別，在生產(chǎn)管理機(jī)制與運(yùn)行水平一致的情況下，供電煤耗量差主要是由于我國(guó)發(fā)電設(shè)備制造技術(shù)落后和技術(shù)不完善所導(dǎo)致的。因此，不斷提高國(guó)產(chǎn)發(fā)電設(shè)備的制造技術(shù)水平是實(shí)現(xiàn)企業(yè)節(jié)能環(huán)保的重要途徑。

2 火電廠(chǎng)熱動(dòng)系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化的現(xiàn)實(shí)必要性

目前我國(guó)每年發(fā)電以及熱電聯(lián)廠(chǎng)多消耗1.2億tce，直接經(jīng)濟(jì)損失可達(dá)人民幣720億元，節(jié)約能源消耗的經(jīng)濟(jì)效益是十分可觀(guān)的。其次，節(jié)約能源對(duì)促進(jìn)減排作用明顯。對(duì)于火電行業(yè)來(lái)說(shuō)，二氧化硫是主要的排放污染源，脫硫設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中可以減少二氧化硫的排放量，相比未安裝脫硫設(shè)備的火電廠(chǎng)來(lái)說(shuō)，可以減排二氧化硫1.13萬(wàn)t。通過(guò)不斷引入高科技技術(shù)對(duì)熱動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，使蒸汽系統(tǒng)和供熱系統(tǒng)更具科學(xué)化，高效性，能夠利用鍋爐余熱從根本上減少能源輸出和降低尾氣排放量，使電廠(chǎng)的運(yùn)營(yíng)效率得以提高，既能夠減于能源消耗，降低生產(chǎn)成本，還能改善生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的雙贏。

3 利用計(jì)算機(jī)智能系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化發(fā)電

目前我國(guó)的火電機(jī)組中，采用比較多的是DCS。利用這種方法能夠?qū)崿F(xiàn)安全性和經(jīng)濟(jì)性，大大節(jié)約能源消耗。隨著DCS以及PC客戶(hù)端的發(fā)展，基于計(jì)算機(jī)平臺(tái)上一些可視化軟件，在實(shí)際操作過(guò)程中方法更加簡(jiǎn)便。PLC與DCS的聯(lián)系緊密，使很多PLC上存在通信接口可以直接實(shí)現(xiàn)與DCS的連接。在對(duì)DCS進(jìn)行信息化管理時(shí)，先將數(shù)據(jù)信息和參數(shù)送到MIS中，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行二次加工，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的共享。近年來(lái)，在DCS中加入了部分電氣單元并取得了良好的效果。針對(duì)我國(guó)火電廠(chǎng)中火電機(jī)組的配置，以及經(jīng)常存在故障，如煤消耗量大、自動(dòng)投入率低。日常運(yùn)行中儀表準(zhǔn)確性能差等問(wèn)題，可以采取積極有效的措施，提高輔助設(shè)備的性能，進(jìn)而提升機(jī)組的整體性能。

4 火電廠(chǎng)熱動(dòng)系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化舉措

4.1 降低補(bǔ)水率

通過(guò)分析，我們發(fā)現(xiàn)影響機(jī)組補(bǔ)水率較大的原因主要是熱力系統(tǒng)的管道和閥門(mén)的泄漏，因此在機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中需要對(duì)機(jī)組中的系統(tǒng)管道和閥門(mén)進(jìn)行檢查，對(duì)于存在異常運(yùn)行情況的閥門(mén)進(jìn)行及時(shí)登記，利用機(jī)組停運(yùn)檢修進(jìn)行修理和更換，對(duì)于選型不合理的閥門(mén)和布局不合理的閥門(mén)、管道提出優(yōu)化措施，并進(jìn)行及時(shí)改正。提高檢修工藝，閥門(mén)、管道連接處是否存在質(zhì)量問(wèn)題，要做好檢修后的質(zhì)量檢查工作。對(duì)加熱器的運(yùn)行方式進(jìn)行有效調(diào)整，以減少各個(gè)加熱器的排氣損失。在機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定之后需要投入加氧運(yùn)行。關(guān)閉各個(gè)加熱器的啟動(dòng)排氣和連續(xù)排氣門(mén)。定期對(duì)各個(gè)加熱器連續(xù)排氣措施進(jìn)行執(zhí)行，在保證汽水取樣品質(zhì)的情況下，適當(dāng)關(guān)小取樣手動(dòng)門(mén)，并定期對(duì)其進(jìn)行檢查。

4.2 降低煤耗量

火力發(fā)電廠(chǎng)的鍋爐系統(tǒng)余熱回收主要可以包括兩個(gè)方面：余熱回收和排污水的回收。節(jié)能器作為特殊的熱力交換裝置，能夠?qū)⑾到y(tǒng)的余熱充分利用起來(lái)，安裝的低壓省煤器能夠通過(guò)相互之間的并串聯(lián)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)明顯的節(jié)能效果。鍋爐的排污水余熱回收采用多級(jí)別的排污系統(tǒng)，能夠有效回收蒸汽熱量，大大節(jié)省了燃煤量。除此之外，受新能源及核電快速發(fā)展的影響，我國(guó)能源結(jié)構(gòu)加速調(diào)整優(yōu)化，同時(shí)加快清潔高效技術(shù)的改進(jìn)，淘汰落后產(chǎn)能，嚴(yán)控增量，國(guó)家采取嚴(yán)控煤電新建規(guī)模，積極化解過(guò)剩產(chǎn)能，建立煤電建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警機(jī)制，促進(jìn)煤電健康有序發(fā)展。

4.3 降低汽耗量

影響汽輪發(fā)點(diǎn)機(jī)組發(fā)電汽耗高的主要原因是，近期參數(shù)測(cè)量?jī)x表不準(zhǔn)確，射水池水溫較高，熱電廠(chǎng)操作規(guī)定射水池的溫度應(yīng)當(dāng)控制在35℃以下，如果溫度超標(biāo)，則會(huì)導(dǎo)致降低射水抽氣器的工作效率，進(jìn)而導(dǎo)致機(jī)組的凝汽器真空度降低。此外，熱水井水位較高，汽輪機(jī)真空主要是由于大量的蒸汽進(jìn)入凝汽器快速冷卻形成的，這一過(guò)程需要依靠銅管中的循環(huán)水實(shí)現(xiàn)熱交換完成，如果凝汽器熱水井水位較高，則會(huì)淹沒(méi)進(jìn)行熱交換的銅管，減少熱交換的換熱面積，降低凝汽器內(nèi)部真空，影響發(fā)電汽耗量。

4.4 降低廠(chǎng)用電率

首先可以加強(qiáng)機(jī)組廠(chǎng)的技術(shù)改造，降低機(jī)組廠(chǎng)用電率最有效的方法就是對(duì)用電設(shè)備進(jìn)行變頻改造，尤其是調(diào)節(jié)一些負(fù)荷較大，使用頻繁的機(jī)械設(shè)備，通過(guò)改造變頻器的頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速改變，通過(guò)轉(zhuǎn)速改變對(duì)風(fēng)機(jī)的流量和水泵壓力實(shí)現(xiàn)節(jié)能處理，最終達(dá)到節(jié)約能源的目的。變頻改造之后，能夠?qū)㈦娫磦?cè)的功率因數(shù)提高到0.95以上，降低無(wú)用功的能源消耗，節(jié)約機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中的能源消耗。其次變頻調(diào)節(jié)的工作原理是通過(guò)降低轉(zhuǎn)速來(lái)達(dá)到能源減少的目的，變頻改造之后，設(shè)備運(yùn)行的電流降低到了電機(jī)額定電流的1.2倍，在降低能耗的同時(shí)也能夠確保電機(jī)正常運(yùn)行。為了能夠降低機(jī)組的廠(chǎng)用電率，需要對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行質(zhì)量提升和檢修工藝提高，從運(yùn)行管理方面要嚴(yán)格依照運(yùn)行參數(shù)設(shè)定，禁止任何超額定參數(shù)設(shè)備的使用，確保每臺(tái)設(shè)備都處于正常運(yùn)行狀態(tài)，防止個(gè)別機(jī)械故障而導(dǎo)致整個(gè)機(jī)組的運(yùn)行參數(shù)超標(biāo)，造成大量的能源消耗。檢修管理角度來(lái)看，也需要嚴(yán)格按照檢修的工藝進(jìn)行設(shè)備檢修，保證設(shè)備能夠正常投入運(yùn)行。根據(jù)過(guò)去的設(shè)備檢修經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，檢修設(shè)備過(guò)程中涉及到的安全管理。質(zhì)量管理和技術(shù)管理等工作，只要每項(xiàng)管理都能得到高效優(yōu)質(zhì)的完成，就能確保整個(gè)機(jī)組的正常運(yùn)行。

4.5 實(shí)現(xiàn)火電廠(chǎng)創(chuàng)新管理

可以創(chuàng)新電氣自動(dòng)化技術(shù)在火力發(fā)電中的運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)機(jī)-電控制一體化向。通過(guò)機(jī)-爐-電一體化的單元制運(yùn)行監(jiān)控方式轉(zhuǎn)化。能夠使發(fā)電廠(chǎng)中集散控制系統(tǒng)通過(guò)機(jī)爐電單元制的運(yùn)行方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)火電機(jī)組的所有運(yùn)行參數(shù)狀態(tài)信息進(jìn)行匯總，最大程度地提高電廠(chǎng)的發(fā)電潛力。并發(fā)揮特有的控制功能，縮小控制室，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)的簡(jiǎn)化。這樣能夠大大降低成本造價(jià)，同時(shí)統(tǒng)一運(yùn)行單元爐機(jī)組，便于采集電廠(chǎng)信息，實(shí)現(xiàn)火電電網(wǎng)的統(tǒng)一運(yùn)行和管理。

5 小結(jié)

鑒于我國(guó)資源緊張，生態(tài)環(huán)境惡化的現(xiàn)狀，需要優(yōu)化火電廠(chǎng)的熱動(dòng)系統(tǒng)，合理利用能源，減少能源消耗，降低污染物排放，使企業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性發(fā)展。