節(jié)能降耗技術在電廠鍋爐運行中的應用研究

陜西金泰氯堿化工有限公司熱電分廠 魯曉強 魯 韻

1 電廠鍋爐運行中應用節(jié)能降耗技術的必要性分析

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，節(jié)能降耗技術應用于電廠生產(chǎn)運行中，并從電廠鍋爐生產(chǎn)運行的多個方面解決了能源消耗的問題，進而提高了電廠過程運行中的能源利用效率。在工業(yè)化快速發(fā)展的時代，節(jié)能降耗技術的應用提高了電廠鍋爐管理和控制的效率。我國電廠多是火電廠發(fā)電，依靠煤炭資源燃燒進行發(fā)電，因此鍋爐設備在煤炭能源的節(jié)能降耗方面非常重要。節(jié)能降耗技術的應用優(yōu)化了鍋爐設備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，降低了電廠生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的粉塵物質(zhì)，達到了電廠能源利用節(jié)能降耗的目標，因此節(jié)能技術在電廠鍋爐運行中的應用是非常必要的。

電廠鍋爐運行中存在的能源消耗量大以及能源利用率不高的問題，采用節(jié)能降耗技術應用于電廠鍋爐運行中，是改善和優(yōu)化能源供需不平衡及能源利用率低等問題的有效方法。電廠生產(chǎn)對于人們的生活生產(chǎn)及社會經(jīng)濟發(fā)展都是非常重要的，電廠鍋爐運行中節(jié)能降耗方案的實施促進綠色經(jīng)濟的健康發(fā)展。電廠鍋爐運行應用節(jié)能降耗技術也是響應國家政策號召，不僅滿足減少能源消耗的基本需要，而且可以提高電廠的生產(chǎn)效益。在電廠生產(chǎn)中，鍋爐運行技術結(jié)合節(jié)能降耗技術并對節(jié)能降耗技術進行不斷的創(chuàng)新和優(yōu)化，才能夠真正實現(xiàn)電廠鍋爐安全穩(wěn)定運行的同時達到節(jié)能降耗的目的。節(jié)能降耗技術應用于電廠鍋爐設備運行中是可實現(xiàn)的，可在較少能源的基礎上最大化實現(xiàn)電廠生產(chǎn)的經(jīng)濟效益，并保護了國家的生態(tài)環(huán)境發(fā)展，減少了更多煤炭資源的損耗[1]。

電廠鍋爐運行中應用節(jié)能降耗技術已成為電廠生產(chǎn)中重要的發(fā)展方向。節(jié)能降耗技術在電廠鍋爐運行中應用降低電廠生產(chǎn)能源消耗，提高電廠鍋爐運行效率，保證電廠企業(yè)可持續(xù)發(fā)展。電廠鍋爐設備更新很快，生產(chǎn)效率以及節(jié)能水平都得到了優(yōu)化和提高，但在某些關鍵環(huán)節(jié)還是存在能源消耗和浪費的情況，因此在電廠鍋爐設備運行中采用節(jié)能降耗技術是非常必要的。

2 電廠鍋爐運行中節(jié)能降耗存在的問題分析

水質(zhì)對節(jié)能的影響。鍋爐水質(zhì)對鍋爐節(jié)能效果具有一定的影響，很多電廠鍋爐里的水沒有按照標準進行處理，在水循環(huán)中沒有安裝凈水設備，這樣沒有經(jīng)過凈化的水直接用于鍋爐加熱。由于水里含有較多的雜質(zhì)會吸附在鍋爐內(nèi)壁上，經(jīng)長時間積累鍋爐內(nèi)壁水垢越來越厚，鍋爐加熱需消耗比以往更多的能源。相關數(shù)據(jù)調(diào)查分析，鍋爐內(nèi)壁水垢厚度每增加2mm，鍋爐消耗的能源比沒有水垢鍋爐消耗的能源多出5%。很多電廠都忽視了鍋爐內(nèi)水的凈化處理，這樣在水里產(chǎn)生很多的化學物質(zhì)，導致熱能的傳送速度降低，嚴重影響電廠鍋爐生產(chǎn)效率。鍋爐里面沒有經(jīng)過處理的水質(zhì)不僅會增加能源的消耗，而且會對鍋爐的安全生產(chǎn)增加安全隱患。

鍋爐燃料燃燒不足。鍋爐燃燒的能源主要是煤炭為主，燃料燃燒程度不同產(chǎn)生的熱水也不一樣。燃料不能充分燃燒的原因很多，包括鍋爐結(jié)構(gòu)以及燃料結(jié)構(gòu)的不同。燃料不能充分燃燒對電廠發(fā)電效率產(chǎn)生很大的影響，是提高鍋爐生產(chǎn)效率的重要內(nèi)容。鍋爐在運行過程中需消耗很多能源，電廠發(fā)電負責很大的生活生產(chǎn)區(qū)域，電廠鍋爐數(shù)量多且規(guī)模也較大，鍋爐正常運作時機組設備消耗能源多，影響電廠生產(chǎn)成本。鍋爐燃料中某些煤炭沒有經(jīng)過科學的加工處理，煤炭中的粒徑和灰分不同，這樣在燃燒過程中不夠充分，煤炭能量沒有徹底發(fā)揮出來，這樣鍋爐在運行過程中會有不同程度的能量損失[2]。

鍋爐運行消耗能源。電廠發(fā)電主要是給各個地區(qū)的用戶提供電力資源，電力發(fā)電的工程非常大，電廠鍋爐機組數(shù)量多，在鍋爐機組運行過程中會消耗很多的能源。鍋爐機組系統(tǒng)比較復雜，因此鍋爐熱損失相對較大。電廠不同設備在中參數(shù)、高參數(shù)、超高參數(shù)、超臨界參數(shù)下的熱損失統(tǒng)計如下：鍋爐熱損失10%、9%、8%、7%；管道熱損失1%、1%、0.5%、0.5%；發(fā)電機熱損失1%、0.5%、0.5%、0.5%；汽輪機熱損失、0.5%、0.5%、0.5%、0.5%，據(jù)此可分析出鍋爐熱損失是整個電廠設備中熱損失最多的，在電廠運行過程中鍋爐熱損失消耗了很多的能源。

節(jié)能降耗技術缺乏正確應用。電廠生產(chǎn)運行中所有的設備都會開啟，那么能源損耗比較大，而且沒有采用相應的節(jié)能降耗技術，直接影響電能的生產(chǎn)。鍋爐運行過程中缺乏有效的控制管理，而且又缺少一定的監(jiān)測設備，對鍋爐生產(chǎn)的參數(shù)無法精確的掌握，這樣根本無法保證燃料燃燒的充分，鍋爐生產(chǎn)運行效率受到一定的影響。節(jié)能降耗技術在電廠鍋爐生產(chǎn)中應用程度不夠，節(jié)能降耗技術具有一定的局限性，很多電廠對節(jié)能降耗技術的應用重視度不夠。電廠鍋爐運行過程中缺乏科學的管理方法，造成燃料燃燒不充分，影響電廠運行效率，不利于企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。電廠鍋爐機組運行中對再熱器的設計缺乏科學性，再熱器作用是再度提高鍋爐溫度，這樣鍋爐的利用率不僅受到影響而且降低了鍋爐使用壽命，還造成了一定的能源消耗。

3 節(jié)能降耗技術在電廠鍋爐運行中的應用

3.1 變頻調(diào)速技術

電廠鍋爐設備長期高負荷運作，利用變頻調(diào)速技術可緩解鍋爐設備運行負荷，優(yōu)化鍋爐機組生產(chǎn)系統(tǒng)，減少鍋爐系統(tǒng)運行中能源消耗，實現(xiàn)節(jié)能降耗目的。變頻技術是采用計算機控制系統(tǒng)以及交流電動設備對電廠鍋爐能源消耗能量進行控制，變頻技術在電廠鍋爐運行中的應用，可對電廠鍋爐風機進行升級并促進鍋爐風機的穩(wěn)定運行，進而起到節(jié)能降耗的作用。

本文采用變頻調(diào)速技術可在鍋爐燃燒充分的狀態(tài)下，提高鍋爐內(nèi)部風機的覆蓋范圍，提升鍋爐風機的運行模式，通過變頻來實現(xiàn)節(jié)能的作用。在鍋爐給水泵的配置運行中，采用變頻調(diào)速技術可對鍋爐水泵的性能進行強化，提高水泵分配負荷的能力，進而達到鍋爐水泵運行效率的最大化，對鍋爐燃燒的狀態(tài)進行科學的調(diào)節(jié)。電廠鍋爐在沒有電機降容輔助情況下，采用變頻技術不僅可以減少轉(zhuǎn)矩脈動，提升鍋爐設備安全穩(wěn)定的運行性，而且可以減少調(diào)節(jié)閥發(fā)生故障率，提高設備對電流抗干擾的能力，這樣設備的運行可達到最佳狀態(tài)，提升了設備的使用壽命，從科學角度實現(xiàn)了電廠鍋爐運行過程中的節(jié)能降耗 。

變頻調(diào)速應用設計。由流體力學原理得知風機和水泵都是平方轉(zhuǎn)矩負載，本文以IS150-125-400型號的離心泵為例，設定額定流量200.16m3/h，揚程50m。然后配備額定功率45kW 電動機，電動機型號Y335M-5，采用變頻調(diào)速技術對泵轉(zhuǎn)速進行調(diào)節(jié)，根據(jù)電廠鍋爐機組運行的實際情況，水泵全天24小時進行運作，在24小時內(nèi)12小時為負荷90%、電量W1；另12小時為50%負荷、電量W2；然后按照全年300天算，每年的節(jié)約總電量公式為W=W1+W2，其中W1=45×12×（100%-69%）×300=50220kWh，W2=45×12×（95%-20%）×300=121500kWh，W=W1+W2=50220+121500=171720kWh，如果每度電按0.5元計算，那么每年可節(jié)約電費85860萬元，真正節(jié)約了電廠生產(chǎn)成本?？偨Y(jié)出變頻技術可降低風機和水泵等設備的工作負荷，并提高了整個風機和水泵等設備的工作效率，降低鍋爐系統(tǒng)的能源消耗，節(jié)約了生產(chǎn)成本，可以實現(xiàn)節(jié)能降耗的作用。

本文采用的變頻調(diào)速技術，在鍋爐機組中安裝定速設備并進行參數(shù)配置，采用變頻技術對鍋爐機組運行速度進行合理控制，可降低鍋爐系統(tǒng)運行的能源消耗。電廠鍋爐運行有效合理控制是降低能源消耗的重要內(nèi)容，因此定速設備的安裝和配置是鍋爐運行系統(tǒng)節(jié)能降耗的重要工具。對定速設備進行科學配置并對其工作性能進行優(yōu)化，結(jié)合變頻技術對電廠鍋爐運行的實際情況以及需求等方面進行實時調(diào)控，尤其是對鍋爐機組中風機和水泵的變頻調(diào)控，從技術手段實現(xiàn)節(jié)能降耗。

例如：在250MW 以上的鍋爐機組運行中，給水泵標準配置為70%電動和3臺汽動。其中能耗消耗較高的是電動給水泵，且對每個250MW 的機組都要配置5MW 的電動給水泵，如按照每臺15小時運行后退出電動給水泵，那么電能可節(jié)約30MW/h 以上，相當于人民幣大約1.5萬元。根據(jù)國家政策在新的電廠鍋爐建設中選用高能源利用率和技術水平高的先進設備，可提高能源利用率并實現(xiàn)節(jié)能降耗的作用。本方案在輔助系統(tǒng)中安裝變頻調(diào)速裝置，應用變頻技術實現(xiàn)對輔助機組系統(tǒng)進行科學的調(diào)節(jié)，保證輔助系統(tǒng)工作負荷滿足鍋爐機組運行的基本需要。

3.2 鍋爐燃料技術

目前火力發(fā)電是電廠發(fā)電的主要方式，因此電廠鍋爐燃料技術的應用是電廠鍋爐運行重要的環(huán)節(jié)，提高鍋爐燃料技術應用效率是電廠鍋爐節(jié)能降耗的重要手段。電廠鍋爐運行中應用節(jié)能降耗技術的同時，要充分考慮到燃料應用問題，燃料是鍋爐運行的主要能源，是鍋爐運行節(jié)能降耗的關鍵部分。鍋爐燃料燃燒充分，提高燃料燃燒的效率要對鍋爐進行改造升級。綠色環(huán)保前提下提高節(jié)能降耗技術在鍋爐燃料燃燒中的應用，采用135MW 汽包煤粉爐對鍋爐燃燒進行科學調(diào)節(jié)，維持鍋爐運行氣壓的穩(wěn)定，提高燃料在燃燒過程中的充分性和經(jīng)濟性，減少煤炭消耗，并結(jié)合對引風量和送風量的科學調(diào)節(jié)維持鍋爐內(nèi)氣壓的恒定，提高鍋爐燃料燃燒過程中的蒸汽壓力穩(wěn)定性。

本方案中鍋爐燃料技術的應用，在蒸汽負荷壓力不斷變化過程中，在灰渣含碳量比較低的情況下提高煤炭燃燒的充分度，保證了鍋爐燃料燃燒的效率。采用鍋爐燃料技術作為工藝技術并對其進行改進，并采用清潔能源和生物能源作為鍋爐燃料，并對燃料能源進行優(yōu)化配置，減少燃料在燃燒過程中的熱量損耗。電廠鍋爐設備體型大且內(nèi)部設備結(jié)構(gòu)復雜，因此對鍋爐設備的材料應用和機組部件的連結(jié)上要進行專業(yè)設計，選擇節(jié)能環(huán)保的材料對鍋爐進行制作，這樣可改進能源消耗不科學的問題。采用鍋爐燃料技術對煤排漏進行優(yōu)化合理調(diào)整配風參數(shù)，提高電廠鍋爐兩側(cè)通風模式，通過纖維材料對鍋爐保溫材料進行改造，提高鍋爐保溫性能并加強鍋爐的熱輻射和密封性。在鍋爐燃料燃燒過程中可適當加入燃料添加劑，提升灰熔點進而提高燃料充分燃燒的性能。采用鍋爐燃料技術對燃料進行優(yōu)化管理，包括采購、運輸、存儲和應用等多方面的燃料管理控制，采用鍋爐燃料技術手段提升鍋爐燃料燃燒的利用率，實現(xiàn)節(jié)能降耗作用[3]。

3.3 輔機節(jié)能技術

輔機節(jié)能技術的應用要結(jié)合電廠鍋爐運行的實際情況，在輔機節(jié)能設計方案中，提高輔機節(jié)能系統(tǒng)的性能并降低電廠鍋爐運行消耗的能源。采用液藕離心式風機，提高電廠鍋爐節(jié)能降耗效率。液藕離心式風機工作原理，是在減少自身對電能消耗的同時不斷提高輔機系統(tǒng)中風機的工作效率。對輔機節(jié)能方案進行不斷的優(yōu)化和完善，并在鍋爐實際運行中進行應用，定期分析并討論輔機節(jié)能效果的實際情況，在輔機節(jié)能技術中，液藕離心式風機在輔機節(jié)能系統(tǒng)中的應用起到了節(jié)能降耗的效果，對輔機節(jié)能系統(tǒng)中的風機葉輪進行不斷的技術改進可提升風機工作效率。

輔助系統(tǒng)是鍋爐運行系統(tǒng)中消耗能耗較多的機組部分，也是是鍋爐機組整體安全穩(wěn)定運行的重要部分。采用人工調(diào)整方式對輔助系統(tǒng)進行調(diào)整，不僅工作效率低，而且由于輔助系統(tǒng)采用的風機和水泵等設備采用定速模式運行，這樣會增加鍋爐機組的工作負荷，不能起到節(jié)能降耗的作用。電廠鍋爐運行中需要主系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)共同配合，實現(xiàn)鍋爐機組的穩(wěn)定運行。在鍋爐輔助系統(tǒng)中應用變頻調(diào)速技術，對鍋爐輔助系統(tǒng)進行科學合理配置，降低機組轉(zhuǎn)動扭矩的脈沖，提升機組對電流的抗干擾能力，保證輔助系統(tǒng)的運行負荷可以滿足電廠鍋爐運行的基本需要，實現(xiàn)了電廠鍋爐節(jié)能降耗的效果。

本文輔機節(jié)能技術的應用主要是采用對風機葉片形狀進行改善的方式，以及對風機運行原理進行轉(zhuǎn)變的方法來降低風機運行中的能耗。輔機節(jié)能技術在電廠鍋爐中的具體應用，要重點對輔機工作效率進行優(yōu)化，從實際運行中提升輔機工作效能，這樣鍋爐運行能耗控制方面才可達到理想的效果。在電廠鍋爐主系統(tǒng)穩(wěn)定運行的同時，采用輔機節(jié)能技術實現(xiàn)節(jié)能降耗的作用，輔機系統(tǒng)運行也會消耗能源，因此對輔機系統(tǒng)優(yōu)化設計也是輔機節(jié)能技術應用的關鍵。采用輔機節(jié)能技術提升輔機系統(tǒng)的使用效率方法，一是改進輔機系統(tǒng)中的風機葉輪，增強風機在實際工作中的運行效率；二是采用變頻調(diào)速技術來調(diào)整風機運行過中產(chǎn)生的負荷，提高輔機工作效率，達到節(jié)能降耗的目的[4]。

3.4 照明節(jié)能降耗技術

本文在電廠鍋爐節(jié)能降耗方案的設計中，要充分根據(jù)實際情況對鍋爐運行主系統(tǒng)和輔機系統(tǒng)進行規(guī)劃設計。在電廠日常運行中照明系統(tǒng)是保證電廠鍋爐設備穩(wěn)定運行的關鍵部分，照明系統(tǒng)設備也是節(jié)能降耗中要考慮的問題。電廠運行需要24小時的照明，在照明設備穩(wěn)定運行基礎上減少照明設備的能耗，采用照明節(jié)能技術對照明設備進行改造，真正實現(xiàn)節(jié)能的效果。照明節(jié)能技術要根據(jù)電廠照明需求的不同，采用對照明設備布置合理并且科學的方案，對照明設備進行優(yōu)化布置，在保證電廠照明的同時實現(xiàn)節(jié)能降耗。

本文應用照明節(jié)能技術主要是優(yōu)化照明系統(tǒng)節(jié)能降耗，滿足照明系統(tǒng)的充足性和穩(wěn)定性，在滿足日常照明需要基礎上降低照明系統(tǒng)的能耗。本文采用照明節(jié)能降耗技術的方案：一是選擇科學合理的照明設備，由于不同照明設備的效果不同，并且消耗的能源也不同，因此構(gòu)建節(jié)能照明系統(tǒng)要選擇節(jié)能型的照明設備；二是科學優(yōu)化布置照明設備，在保證電廠照明的每個角落和位置基礎上減少照明設備數(shù)量的應用，進而降低電能的消耗。在鍋爐設備生產(chǎn)區(qū)域采用照明節(jié)能技術降低照明設備的能耗，減少電廠生產(chǎn)成本，降低電廠能耗速率。