火電廠熱動系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化措施

王旭陽

摘要：人們的生活水平正在不斷的提高，科技正在不斷的進步，對于能源的需求量也逐漸的增加，目前社會中關注的重點問題就是綠色、節(jié)能、環(huán)保。電廠作為能源消耗最大產(chǎn)業(yè)，其熱動系統(tǒng)作為重要組成部分，節(jié)能減排成為當務之急。對此，筆者根據(jù)實踐經(jīng)驗，就火電廠熱動系統(tǒng)節(jié)能減排的方法進行簡要分析。

關鍵詞：火電廠熱動系統(tǒng);節(jié)能優(yōu)化

我國是一個能源使用大國，因為人口基數(shù)大，在能源耗用上也是巨大的。但在人均能源消耗上并未居于世界前列。所以，電廠熱動系統(tǒng)節(jié)能減排成為重要發(fā)展內(nèi)容，對此，提出較多節(jié)能措施與系統(tǒng)優(yōu)化方法。這對我國可持續(xù)發(fā)展具有深遠影響，有著重要研究價值。

1 火力發(fā)電廠熱動系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化的重要意義

1.1 火電廠熱動系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化的必要性

火電廠發(fā)電是我國目前主要的發(fā)電方式，但是我國火電廠工藝系統(tǒng)的系統(tǒng)結構在世界范圍內(nèi)還處于二三流的水平，較之于西方發(fā)達國家，我國的火電廠生產(chǎn)技術水平還存在非常大的差異性。此外部分環(huán)保水平以及環(huán)保意識比較落后的火電廠對于周邊環(huán)境、群眾的生命健康也會造成嚴重的影響。通過對熱動系統(tǒng)進行節(jié)能優(yōu)化改造，能夠促使煤炭得到有效的燃燒利用，對煤炭燃燒后產(chǎn)生的尾氣進行有效的回收和利用，借此緩解火電廠在生產(chǎn)過程中對于大氣、土地以及周圍生態(tài)系統(tǒng)所造成的污染。

1.2 技術創(chuàng)新的大勢所趨

新時期，人們進入節(jié)能環(huán)保新時代，節(jié)能環(huán)保需要創(chuàng)新性技術的支持，通過對熱動系統(tǒng)進行節(jié)能升級、優(yōu)化改造，逐漸研發(fā)出適應時代發(fā)展的節(jié)能型技術，充分依賴并利用這一技術來推動熱動系統(tǒng)從粗放式運轉向集約型運行轉變，通過積極、大膽的技術創(chuàng)造與創(chuàng)新來不斷研發(fā)出新型技術、高端節(jié)能科技，從而實現(xiàn)火電廠熱動系統(tǒng)的節(jié)能化升級與改造，這是迎合時代發(fā)展的需要，是技術創(chuàng)新與發(fā)展的大勢所趨。

1.3 生態(tài)環(huán)保的需要

火力發(fā)電廠熱動系統(tǒng)是一個高能耗、高排放、高污染的熱動系統(tǒng)，實際運行過程中會產(chǎn)生多項污染，加劇空氣污染危機，甚至釀成嚴重的環(huán)境問題。通過對熱動系統(tǒng)進行節(jié)能化改造，為其提供一個安全、環(huán)保、生態(tài)的運行環(huán)境，利用先進的節(jié)能化技術達到對該系統(tǒng)的節(jié)能化改造，才能在一定程度上提高系統(tǒng)運行效率，減少不良污染的排放，從而營造出一個安全、環(huán)保的環(huán)境，實現(xiàn)熱動系統(tǒng)的低碳、節(jié)能運行。通過節(jié)能優(yōu)化與改造，火電廠周圍環(huán)境不會受到太大的影響，環(huán)境污染指數(shù)能夠達到規(guī)定的合格指標，緩解了環(huán)境壓力，從整體上提高了熱動系統(tǒng)運行的經(jīng)濟效益與環(huán)境效益。

2. 火電廠節(jié)能優(yōu)化措施

2.1 汽輪機通流部分改造技術

采用先進的汽輪機三維流場設計技術，結合四維精確設計，對汽輪機通流部分及汽封系統(tǒng)進行優(yōu)化，從而提高缸效率，降低機組熱耗率。由于當時設計、制造水平等因素限制，國內(nèi) 300～600 MW 機組其性能指標比目前國外同類型機組供電煤耗高出20～30 g/kWh。針對這些機組采用現(xiàn)代汽輪機設計和制造先進技術，對汽機通流進行改造，改造主要包含幾點內(nèi)容：第一，高中壓缸以及低壓缸通流整體設計優(yōu)化。第二，高壓缸調(diào)節(jié)級，采用子午面收縮靜葉柵;壓力級隔板靜葉，采用新型優(yōu)化高效靜葉葉型。第三，中、低壓缸隔板靜葉，全部采用彎扭靜葉片。第四，采用新型動葉葉型，改善速度分布，減少動葉損失。第五，增加各級動葉頂部汽封齒數(shù)，減少漏汽損失。第六，提高末級葉片的抗水蝕能力。第七，提高末級根部反動度，改善末級氣動性能等。

2.2 汽輪機汽封改造技術

在傳統(tǒng)的設計汽機汽封結構中，還存在有結構不合理、間隙過大等問題，對于汽輪機的運行效率也造成了比較大的影響，這也就需要對現(xiàn)有的汽輪機汽封技術進行改造優(yōu)化，以提升機組的運行效率。

1）在對投運汽輪機汽封設計問題進行解決時，需要結合葉片葉頂汽封、高中壓缸汽封環(huán)結構和變形、磨損情況，對結果技術對比分析，采用彈性可調(diào)汽封、蜂窩式汽封等技術對汽機汽封進行改造，以提高汽機熱效率。

2）對于彈性可調(diào)汽封技術，例如布萊登汽封，其特點是采用合理的彈簧設計、可靠的材料特性以及良好的加工工藝，解決了傳統(tǒng)汽封存在的機組開、停機過程中轉子過臨界時振動過大而造成汽封碰摩等問題。

3）蜂窩汽封的技術特點是在于將傳統(tǒng)汽封低齒車削，由蜂窩狀汽封取代。與傳統(tǒng)汽封相比，由于齒數(shù)量相對增加很多，從而密封效果大大提高。在電力行業(yè)，蜂窩汽封主要安裝在汽輪機低壓缸的末級葉片的頂部密封上，不僅可以提高效率，而且用蜂窩的網(wǎng)孔可以吸附水滴，從而有效除濕、保護葉片。一般通過汽封改造，高壓缸效率可提高 1%～3%，中壓缸效率可提高 1%～2%。

2.3 鍋爐空預器柔性接觸式密封改造技術

在早期生產(chǎn)的回轉式空預器之中，一般選用較大間隙的硬密封，漏風量多是在 8%～16%這一范圍內(nèi)。柔性接觸式密封改造技術采用的是迷宮密封原理，能夠?qū)\動部件以及靜止部件的間隙起到良好的覆蓋效果。此外在這一新型密封結構中還有著良好的彈性跟柔性，并能夠結合不同負荷密封間隙改變的情況進行變形量的控制，借此來獲得全方位的密封效果。將空預器在各個方向的漏風降到最低，能夠很好地保障其密封效果，而且全新的密封結構還有著非常高的靈活性，在各種結構上的回轉式空預器中也能夠獲得良好的應用效果。柔性接觸式密封系統(tǒng)主要選用的是工廠化生產(chǎn)模式，單個密封元件均是在車間進行組裝，能夠降低原有轉子平行度以及橢圓度等，還能夠?qū)ΜF(xiàn)場安裝的工藝程序起到一定的簡化效果，具備有工期短、效果好的應用優(yōu)勢。一般改造后運行一年內(nèi)漏風率≤6%;一個大修期（5 a）內(nèi)漏風率≤8%。某廠空預器進行柔性接觸式密封改造后，漏風情況得到較大的改善，漏風率由改造前的 12%降低到改造后的 5.5%，節(jié)能效果明顯。

2.4 0號高壓加熱器改造技術

在汽輪機現(xiàn)有的補汽閥后導汽管上進行三通的設置，這樣在機組負荷運行狀態(tài)下，高壓缸第 5 級后的蒸汽還會順著三通到設置的 0 號高加內(nèi)，加熱給水。經(jīng)過計算之后，發(fā)現(xiàn)當機組負荷超過了 40%，可以將給水溫度控制在 290 ℃以上。0 號高加的投入會促使機組負荷運行時的給水溫度得到進一步的提升，就回熱角度進行分析，能夠讓汽輪機熱耗得到大幅度降低;但對鍋爐而言，排煙溫度的升高將導致鍋爐熱效率下降。二者影響大體相當。如果同時配置低溫省煤器，則節(jié)能效果會比較明顯。0 號高加的投入可導致鍋爐省煤器出口（即脫硝設備進口）煙溫相應升高，使脫硝設備一直在最佳的工況下運行，提高脫

硝效率。通常按平均負荷考慮，0 號高加改造與低溫省煤器搭配使用，可以使機組的煤耗降低約 1 g/kWh。

2.5 增加高加外置蒸冷器改造技術

在省煤器入口增設一個蒸汽冷卻器，用三段抽汽先加熱進入省煤器入口的高壓給水，然后蒸汽再進入 3 號高加繼續(xù)加熱給水，最終提高進入鍋爐的給水溫度，提高機組熱效率。通過改造，汽機熱耗可減少約 15 J/kWh，單臺機組標煤耗能減少約 0.5 g/kWh，初投資增加不到 200 萬元，回收期不到 1.5 a。

2.6 一次風冷卻器節(jié)能回熱系統(tǒng)改造技術

一次風冷卻器采用凝結水作為冷卻介質(zhì)，加熱后的熱水回注到除氧器，從而可以排擠部分汽輪機的加熱抽汽量，從而在燃煤量不變的情況下，機組多發(fā)電，降低機組的供電煤耗。國內(nèi)首次提出通過加裝換熱器來調(diào)節(jié)磨煤機入口風溫，避免或減少了冷、熱風的直接摻混這種熵增過程，達到節(jié)能降耗的目的。對應不同的煤種及運行情況，其節(jié)能潛力在 1.2～2.0 g/kWh。

3 結語

綜合分析，電廠熱動系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化方法能夠提升電廠生產(chǎn)效率、確保運行穩(wěn)定性，增加電廠經(jīng)濟效益。另一方面，進行節(jié)能減排工作，也有利于環(huán)境保護，防止環(huán)境污染，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

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