火力發(fā)電廠整體熱效率的提升與節(jié)能降耗的分析

劉偉鋒

【摘要】伴隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，社會(huì)用電需求與日劇增，為滿足社會(huì)用電需要，我國(guó)建設(shè)了大量的火力發(fā)電廠。燃燒燃料是火力發(fā)電廠發(fā)電的前提基礎(chǔ)，燃料在燃燒之后會(huì)產(chǎn)生大量的污染物，容易對(duì)環(huán)境造成破壞。故本文通過(guò)火力發(fā)電廠整體熱效率提升與節(jié)能降耗進(jìn)行分析，并在此基礎(chǔ)上，提出一些技術(shù)措施，希望對(duì)提升火力發(fā)電廠發(fā)電效率有所幫助。

【關(guān)鍵詞】火力發(fā)電廠? 熱效率? 節(jié)能降耗

在社會(huì)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的今天，社會(huì)上出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的能源供需矛盾，綠色可持續(xù)發(fā)展成為了社會(huì)未來(lái)發(fā)展的方向?；鹆Πl(fā)電廠提升熱效率和節(jié)能降耗勢(shì)在必行。目前，常用的節(jié)能降耗方法包括提高真空、減少泄漏、節(jié)省電廠用電等等。在此背景下，對(duì)火力發(fā)電廠整體熱效率提升和節(jié)能降耗進(jìn)行分析，具有重要意義。

一、提高火力發(fā)電廠整體熱效率的因素

（一）從設(shè)備方面著手提升熱效率

從設(shè)備方面著手提高電廠熱效率，主要是指對(duì)高壓、高溫主蒸汽進(jìn)行使用。汽輪機(jī)是火力發(fā)電廠最重要的設(shè)備，能夠?qū)⒄羝麩崮苻D(zhuǎn)化為機(jī)械能并輸出到外部。汽輪機(jī)的熱效率與入口蒸汽溫度之間存在著密切的關(guān)聯(lián)，簡(jiǎn)言之，入口蒸汽溫度越高，汽輪機(jī)熱效率就越高，反之則亦然。此外，汽輪機(jī)熱效率還會(huì)受到入口蒸汽壓力的影響，究其原因，主要是入口蒸汽壓力會(huì)影響蒸汽膨脹的升降，繼而影響汽輪機(jī)的功率。蒸汽壓力上升雖然有利于提升汽輪機(jī)的熱效率，但對(duì)于鍋爐和汽輪機(jī)耐壓性也提出了嚴(yán)格的要求，需要增強(qiáng)鍋爐和汽輪機(jī)等設(shè)備的耐高壓能力。蒸汽會(huì)在高壓氣缸內(nèi)做功，經(jīng)過(guò)再熱器后，蒸汽會(huì)被送入氣缸之中。這種蒸汽循環(huán)有助于熱效率的提升，同時(shí)還能降低壓區(qū)蒸汽的濕度控制在合理范圍之內(nèi)，避免蒸汽濕度較高對(duì)熱效率造成影響，并減少汽輪機(jī)葉片受到高濕度蒸汽的腐蝕概率，這樣一來(lái)，就提高了火力發(fā)電廠的整體熱效率。盡管二次再熱能夠使再熱器系統(tǒng)壓力下降，但卻需要投入大量的成本，性價(jià)比偏低，且熱效率提升十分有限。

（二）從運(yùn)行方面著手提高熱效率

蒸汽的溫度和壓力關(guān)系到熱效率的提升，但目前，蒸汽溫度和壓力已經(jīng)提升到了一個(gè)臨界值，如果繼續(xù)提高，可能會(huì)對(duì)汽輪機(jī)和鍋爐等設(shè)備造成損壞，故不能期望蒸汽溫度和壓力的大幅度提升。因此，需要研發(fā)出一種既能提高熱效率又能讓這個(gè)狀態(tài)長(zhǎng)久保持的措施。為此，我們可以從運(yùn)行方面著手，提升火力發(fā)電廠的整體熱效率。眾所周知，火力發(fā)電廠在發(fā)電過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生的一定的損耗，熱計(jì)劃圖可以直觀對(duì)損耗進(jìn)行表示。伴隨著大容量機(jī)組的廣泛應(yīng)用，在夜間和節(jié)假日期間，機(jī)組需要維持低負(fù)荷的運(yùn)行。因此，為了在提升機(jī)組在低負(fù)荷期間的熱效率，可以采取降低主蒸汽壓力的措施。在低負(fù)荷時(shí)，如果不想降低汽輪機(jī)的熱效率，可以按照降低負(fù)荷的方法，將幾個(gè)調(diào)節(jié)閥關(guān)閉，并利用噴咀進(jìn)行調(diào)節(jié)。但如果某個(gè)調(diào)節(jié)閥處于半開(kāi)啟的節(jié)流調(diào)節(jié)狀態(tài)，蒸汽量會(huì)隨之減少，繼而影響汽輪機(jī)的效率。此外，可以通過(guò)的變壓運(yùn)行方式，對(duì)低負(fù)荷的蒸汽條件進(jìn)行改善，從而使水泵輸出下降，并控制水泵的消耗。

二、火力發(fā)電廠節(jié)能降耗的技術(shù)措施

（一）汽輪機(jī)方面的節(jié)能降耗措施

1.提高真空

提高真空是提升火力發(fā)電廠整體熱效率和節(jié)能降耗的重要技術(shù)措施。提高真空應(yīng)采取以下方面的措施：

（1）定期進(jìn)行真空嚴(yán)密性試驗(yàn)。火力發(fā)電廠應(yīng)該定期進(jìn)行真空嚴(yán)密性試驗(yàn)，其目的在于查找凝汽器灌水中的漏洞，確保機(jī)組軸封供回汽運(yùn)行的正常，同時(shí)，還能在汽輪機(jī)運(yùn)行過(guò)程中對(duì)負(fù)壓系統(tǒng)進(jìn)行檢查，并找出其中的問(wèn)題加以解決。

（2）在炎熱的夏天，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況，做好循環(huán)水的開(kāi)啟。

（3）對(duì)凝汽器循環(huán)水入口壓力差進(jìn)行檢查，如果在檢查過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)雜物堵塞過(guò)濾器應(yīng)該及時(shí)清除雜物，保證蒸汽循環(huán)的正常進(jìn)行。

（4）確保凝汽器水位始終處于正常狀態(tài)，并使凝汽器的除氧能力得到優(yōu)化。

2.對(duì)給水溫度進(jìn)行維持

給水溫度直接關(guān)系回?zé)岢槠康淖兓?，繼而對(duì)熱效率造成影響。同時(shí)，還會(huì)導(dǎo)致鍋爐排煙溫度發(fā)生變化，鍋爐效率也會(huì)隨之受到影響。

（1）使高加投入率得到保證，為達(dá)成這一目的，應(yīng)采取以下幾方面的措施：第一，調(diào)整高加進(jìn)氣的電動(dòng)門(mén)，應(yīng)該使用三態(tài)控制電動(dòng)門(mén)替換舊有電動(dòng)門(mén)，以實(shí)現(xiàn)滑停、滑啟等功能，有助于預(yù)防高加泄漏問(wèn)題。第二，維持高加水位，確保高加水位始終處在一個(gè)合理的高度。第三，在啟動(dòng)設(shè)備之前，應(yīng)該對(duì)高加入口三通閥的開(kāi)關(guān)進(jìn)行嚴(yán)格檢查，確保開(kāi)關(guān)無(wú)異常。第四，對(duì)高加滑啟、給水溫升率進(jìn)行控制，確保其與規(guī)定相符。第五，發(fā)電機(jī)在并網(wǎng)后，高加應(yīng)及時(shí)投入，高加停止時(shí)間為發(fā)電機(jī)解列前。

（2）對(duì)高加水位進(jìn)行調(diào)整。如果高加水位超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值，容易沒(méi)過(guò)傳熱面，這樣會(huì)導(dǎo)致熱經(jīng)濟(jì)性下降，同時(shí)過(guò)高的水位，還容易流入到汽輪機(jī)之中，致使汽輪機(jī)壓力上升，端差也會(huì)隨之增加，最終導(dǎo)致抽氣管和加熱器殼體發(fā)生振動(dòng)現(xiàn)象，熱效率和設(shè)備安全容易受到威脅。如果高加水位低于標(biāo)準(zhǔn)值，那么蒸汽在進(jìn)入的加熱器后，會(huì)對(duì)低壓抽氣進(jìn)行排擠，熱效率會(huì)隨之下降，同時(shí)，還會(huì)威脅加熱器的安全。

（3）對(duì)高加旁路進(jìn)行檢查，確保無(wú)泄漏現(xiàn)象發(fā)生。此外，還要檢查抽氣逆止門(mén)的開(kāi)度，其目的在于使抽氣管壓降得到保證。

（二）鍋爐方面

1.調(diào)整燃燒

不僅要保證鍋爐燃燒的充分性，還要對(duì)風(fēng)量配比進(jìn)行控制，確保過(guò)?？諝庀禂?shù)始終處在合理的范圍內(nèi)。在鍋爐運(yùn)行過(guò)程中，需要增加負(fù)荷，在這一階段，應(yīng)該將控制的重點(diǎn)放在風(fēng)量上，通過(guò)風(fēng)量和燃料量的增加，提升鍋爐的熱效率，但值得注意的是，風(fēng)量調(diào)整優(yōu)先級(jí)要高于燃料量調(diào)整。在減負(fù)荷階段，調(diào)整順序則需要發(fā)生改變，此時(shí)，減風(fēng)量的優(yōu)先級(jí)要低于減燃料量。其目的在于確保燃料燃燒的完全性，有利于在提升熱效率的同時(shí)，降低能耗。比如：低負(fù)荷介于140-160MW，且氧氣量與標(biāo)準(zhǔn)值相比高出5%左右時(shí)，盡管降低了燃料量，但風(fēng)量卻沒(méi)有減少，那么鍋爐所產(chǎn)生的煙氣量會(huì)隨之增加，熱能的損失會(huì)加大，容易增加燃料的損耗，故在低負(fù)荷階段，應(yīng)該注重對(duì)風(fēng)量和氧氣含量的有效控制。

2.再熱器減溫水量的控制

提高初溫、初壓和降低排氣壓力是提高機(jī)組整體熱效率的重要措施。這些措施都可以通過(guò)再熱器完成，目前，再熱器調(diào)溫的有效方式為利用煙氣擋板，但就事實(shí)情況而言，這種調(diào)溫方式并未受到火力發(fā)電廠的青睞，絕大多數(shù)火力發(fā)電廠依然熱衷于減溫水噴水的方式調(diào)節(jié)溫度，但這種方法會(huì)降低熱效率，增加熱能的損耗，故筆者建議火力發(fā)電廠應(yīng)保持再熱器的溫度，盡量不要使用噴水的方式控制溫度。

3.受熱面吹灰控制

火力發(fā)電廠的鍋爐在運(yùn)行階段，其受熱面上經(jīng)常留存大量的灰塵和煤渣，從而導(dǎo)致鍋爐受熱面的傳熱性能下降，排煙溫度也會(huì)隨之增加。為了使排煙熱能損失降低到可以接受的范圍內(nèi)，應(yīng)該定期清潔鍋爐受熱面，并制定清潔計(jì)劃，堅(jiān)決貫徹執(zhí)行。

4.滑行運(yùn)行

火力發(fā)電廠在處于低負(fù)荷運(yùn)行方式時(shí)，其運(yùn)行方式會(huì)變?yōu)榛旌献儔?，主要是指電廠運(yùn)行負(fù)荷不超過(guò)160MW，會(huì)通過(guò)兩個(gè)調(diào)節(jié)汽門(mén)開(kāi)啟切換的方式進(jìn)行變壓運(yùn)行。當(dāng)負(fù)荷超過(guò)180MW時(shí)，則運(yùn)行方式就變?yōu)榱硕▔?。究其原因，主要是這種運(yùn)行方式，有利于提升熱效率，并降低能耗。變壓運(yùn)行階段，有利于保持鍋爐溫度的恒定性。在氣壓下降氣溫不變時(shí)，汽輪機(jī)容積流量和流速也會(huì)保持在正常的狀態(tài)，所發(fā)生的變化較小，可以在低負(fù)荷運(yùn)行模式下，保持整體熱效率的穩(wěn)定。

（三）工質(zhì)方面

工質(zhì)損失直接關(guān)系到火力發(fā)電廠的熱量損失，降低工質(zhì)損失的方法，主要包括以下幾種：

（1）對(duì)熱網(wǎng)疏水回收進(jìn)行控制，做好疏水回收工作，確保疏水都能夠進(jìn)入凝結(jié)水補(bǔ)水箱之中。

（2）做好暖風(fēng)器的疏水回收。在實(shí)際工作過(guò)程中，在各種因素的影響下，比如：設(shè)備故障、調(diào)節(jié)功能喪失，有事會(huì)出現(xiàn)暖風(fēng)器疏水無(wú)法在規(guī)定時(shí)間內(nèi)進(jìn)入除氧器，而是進(jìn)入定排擴(kuò)容器之中，這樣一來(lái)，就會(huì)導(dǎo)致工質(zhì)大量損失，機(jī)組補(bǔ)水率也會(huì)隨之增加，所以，對(duì)暖風(fēng)器系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行定期檢查和檢修尤為關(guān)鍵，只有這樣，才能確保暖風(fēng)器疏水回收的效果，起到節(jié)能降耗的目的。

（3）對(duì)放水手動(dòng)門(mén)進(jìn)行有效處理，確保其始終處于閉合的狀態(tài)。

（4）嚴(yán)格遵守化學(xué)要求，對(duì)排污濃度和排污量進(jìn)行控制，提高火力發(fā)電廠發(fā)電的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益，同時(shí)，還要做好三廢的回收再利用。

（5）對(duì)火力發(fā)電廠用電量進(jìn)行控制，有利于達(dá)成節(jié)能降耗的目的。應(yīng)做好以下幾方面的工作：第一，啟動(dòng)汽輪機(jī)組之前，工作人員應(yīng)該對(duì)鍋爐上水到鍋爐點(diǎn)火的時(shí)間間隔加以控制，這樣一來(lái)，即可使循環(huán)水泵等設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間減少，有利于節(jié)省電能。第二，啟動(dòng)汽輪機(jī)組前，應(yīng)該確保汽包壁溫低于鍋爐上水的溫度。

三、結(jié)論

綜上所述，火力發(fā)電廠應(yīng)積極響應(yīng)綠色可持續(xù)的發(fā)展理念，以提高熱效率和節(jié)能降耗為目標(biāo)，采取有效的措施，使電廠整體熱效率得到提升，只有這樣，電廠才能在未來(lái)實(shí)現(xiàn)更好的發(fā)展。

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