火力發(fā)電廠鍋爐節(jié)能降耗的對策與措施研究

吳榮建

（國家能源蓬萊發(fā)電有限公司，山東煙臺 265600）

0.引言

隨著電力體制改革的逐步深入，火力發(fā)電廠生產(chǎn)過程中采取必要的節(jié)能降耗措施，已經(jīng)成為未來發(fā)展的主要趨勢，火力發(fā)電廠運行過程中影響其經(jīng)濟(jì)性的主要因素就包括主機(jī)和輔機(jī)設(shè)備運行過程中的性能指標(biāo)以及經(jīng)濟(jì)性。根據(jù)相關(guān)調(diào)查研究顯示，鍋爐運行效率每提升1%，標(biāo)準(zhǔn)煤消耗就會降低3g/kWh～4g/kWh，結(jié)合電廠生產(chǎn)現(xiàn)狀，在實際運行過程中鍋爐是節(jié)能減排的關(guān)鍵設(shè)備，通過進(jìn)一步調(diào)整鍋爐的運行方式切實提高其運行效率，才能夠真正實現(xiàn)節(jié)能減排的目的。

1.節(jié)能降耗的意義

以往火力發(fā)電廠主要通過燃燒煤炭來產(chǎn)生熱量，然后將熱量傳導(dǎo)至鍋爐，通過加熱鍋爐中的水產(chǎn)生水蒸氣，利用水蒸氣推動汽輪機(jī)葉輪旋轉(zhuǎn)，最終產(chǎn)生電能，是一種典型的能量傳遞工程，能夠?qū)⒚禾康哪芰恐鸩睫D(zhuǎn)化為電能。在這一過程中鍋爐的轉(zhuǎn)換效率以及能源傳遞過程中產(chǎn)生的消耗是整個運行中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，采取有效的節(jié)能降耗措施能夠切實提高整個電廠運行的經(jīng)濟(jì)效益。結(jié)合我國提出的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，火力發(fā)電廠運行過程中要求相關(guān)工作人員在設(shè)計科學(xué)合理的節(jié)能降耗結(jié)構(gòu)時，重點關(guān)注能源的消耗問題，有效控制廢氣、粉塵等污染物質(zhì)的排放，真正實現(xiàn)各種資源的優(yōu)化配置，既降低了供電成本，又保護(hù)了生產(chǎn)環(huán)境。通過對各種資源進(jìn)行科學(xué)的搭配，在滿足社會發(fā)展的前提下，切實提高能源的利用率，才能夠促進(jìn)火力發(fā)電廠的良性發(fā)展，需要注意在使用節(jié)能降耗技術(shù)的同時，工作人員還需要做好電能的質(zhì)量控制和營銷工作，確保企業(yè)利潤最大化[1]。

2.鍋爐耗能中的問題

2.1 運行效率低

鍋爐運行過程中產(chǎn)生的能耗較高，主要表現(xiàn)為其低負(fù)荷運行時間長、升降負(fù)荷頻繁、啟停頻繁。如果鍋爐的高效運行與其負(fù)荷很難契合，就會引發(fā)非常嚴(yán)重的能源消耗。鍋爐實際運行過程中，如果相關(guān)的設(shè)計參數(shù)很難達(dá)到高效標(biāo)準(zhǔn)化的運行需求，其能量傳遞效率也會逐步下降，很難保證火力發(fā)電廠的運行需求，同時鍋爐的運行壽命也會受到運行負(fù)荷的影響。鍋爐實際運行過程中，有時為滿足電網(wǎng)要求投入AGC-R模式運行，頻繁進(jìn)行升降負(fù)荷，有時為滿足電網(wǎng)調(diào)峰要求，長時間處于低負(fù)荷運行，甚至進(jìn)行頻繁的啟停爐，就會影響到煤炭燃燒的充分性，從而加大燃料的燃燒，進(jìn)一步提高各種能源的消耗，對于鍋爐運行中各方面性能的優(yōu)化也是非常不利的?？偠灾?，出現(xiàn)這些問題都會對鍋爐的運行效率產(chǎn)生極大的影響，為了能夠真正實現(xiàn)鍋爐運行節(jié)能減排目的，相關(guān)工作人員需要從這些角度進(jìn)行綜合考慮，從多個角度進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計和優(yōu)化。

2.2 煙氣量和所含的污染物排放多

火力發(fā)電廠在實際生產(chǎn)過程中，需要消耗的煤炭資源量非常大，鍋爐燃燒產(chǎn)生的煙氣量和其所含的污染物排放量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他廢氣，這是污染治理的重點。電廠運行過程中，鍋爐燃燒產(chǎn)生的煙氣中的污染物有飛灰、SO2、NOx、CO、CO2、少量的氟化物和氯化物。這些煙氣和所含的污染物氣體排放，對大氣環(huán)境產(chǎn)生極大的污染，當(dāng)各種污染物的排放量達(dá)到一定高度時，會對整個大氣層產(chǎn)生極大的危險。當(dāng)SO2、NOx進(jìn)入空氣中就會出現(xiàn)酸雨的現(xiàn)象，會對建筑物和動植物產(chǎn)生腐蝕，由于這一類型的現(xiàn)象相對比較嚴(yán)重，會對生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性產(chǎn)生極大的破壞，在火電廠運行過程中，必須對鍋爐運行系統(tǒng)進(jìn)行全面的優(yōu)化和設(shè)計，采取有效的節(jié)能措施。

2.3 燃料雜質(zhì)較多

火力發(fā)電廠運行過程中，最為主要的燃料就是煤炭。由于煤炭資源的特殊性，在整個生產(chǎn)環(huán)節(jié)需要消耗的量非常大，市面上原煤的種類非常多，其質(zhì)量和性能也會存在較大的差異，結(jié)合火力發(fā)電廠的運行要求以及鍋爐的特點，選擇的燃煤不同也必將會導(dǎo)致其制粉單耗、燃燒效率存在較大的差異。如果煤炭燃燒都不夠充分也會導(dǎo)致鍋爐長時間處于臨近滅火的運行狀態(tài)，很難保證鍋爐系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，甚至在燃燒以后也會出現(xiàn)很多的殘渣，進(jìn)一步降低煤炭的利用率，還會產(chǎn)生巨大的環(huán)境污染治理成本[2]。

3.電廠鍋爐運行中節(jié)能減排措施

3.1 鍋爐燃燒技術(shù)

相關(guān)工作人員在選購燃煤材料時，需要嚴(yán)格按照燃燒的類型進(jìn)行分類，進(jìn)一步優(yōu)化煤炭資源的庫存管理。由于部分電廠的工作人員對于煤炭分類重視程度不夠，通常認(rèn)為煤炭只是普通的燃料，并不需要進(jìn)行分類管理。然而，實際狀況是由于煤炭自身的組成成分有區(qū)別，其熱損耗也會存在較大的差異，為了能夠有效減少這種現(xiàn)象的出現(xiàn)，相關(guān)管理人員可以通過成立摻配煤工作小組，制定完善的摻配煤組織、技術(shù)措施，引入摻配煤智能化設(shè)備，加強(qiáng)對工作人員進(jìn)行全面的教育和培訓(xùn)的方法，來優(yōu)化燃煤的庫存管理。邀請相關(guān)的專家和學(xué)者組織講座開展針對性的培訓(xùn)，確保每一位工作人員都能夠充分了解節(jié)能減排技術(shù)的應(yīng)用要點，確保后期的燃燒工作能夠得到充分的優(yōu)化。另外，電廠管理人員還應(yīng)該對整個鍋爐的燃燒系統(tǒng)進(jìn)行全面優(yōu)化，采取更深層次的燃燒技術(shù)，對鍋爐內(nèi)部管束結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面優(yōu)化。舉例來說，可以在鍋爐粉管、風(fēng)管上加裝測速裝置，在風(fēng)機(jī)出、入口加裝壓力、流量測點，定期邀請電科院或其他研究機(jī)構(gòu)對燃燒情況進(jìn)行試驗，采集的數(shù)據(jù)及時錄入系統(tǒng)，進(jìn)行大數(shù)據(jù)對比、及時給出燃燒優(yōu)化方案和報告，便于工作人員對燃燒及時進(jìn)行監(jiān)視和調(diào)整，提高燃燒效率。在實際應(yīng)用過程中還可以利用纖維填充爐墻保護(hù)層，然后再使用紅外線涂料進(jìn)行涂抹的方式，減少鍋爐系統(tǒng)的散熱情況。為了能夠從根本上提高燃燒系統(tǒng)的運行效率，在實際工作過程中還可以通過選擇合適的助燃劑和添加劑來提高煤炭資源的燃燒效率切實提高鍋爐系統(tǒng)的運行水平。

3.2 采用變頻技術(shù)

為了能夠有效降低電廠運行過程中產(chǎn)生的能源消耗和污染問題，也應(yīng)該對制粉系統(tǒng)、引、送風(fēng)機(jī)風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行全面的優(yōu)化，在實際運行過程中可以選擇變頻技術(shù)，對生產(chǎn)環(huán)節(jié)的各項參數(shù)進(jìn)行有效的控制，以此來實現(xiàn)節(jié)能降耗的目的。例如，為了能夠更好地調(diào)節(jié)風(fēng)力，一般電廠運行過程中結(jié)合實際生產(chǎn)的需要使用對風(fēng)機(jī)入口擋板的角度進(jìn)行調(diào)節(jié)使用，這種方式雖然能夠有效滿足鍋爐運行中對于風(fēng)力的需求，但是其輔助效率較低，也會產(chǎn)生非常明顯的能源消耗?，F(xiàn)代化電廠運行過程中，對于鍋爐輔機(jī)運行系統(tǒng)進(jìn)行了全面的優(yōu)化，引入了先進(jìn)的變頻技術(shù)。通過應(yīng)用這一技術(shù)，能夠結(jié)合整個鍋爐系統(tǒng)反饋的相關(guān)信號，對于所需要的風(fēng)量進(jìn)行自動化的調(diào)整，就能夠有效降低工作人員的作業(yè)量，切實提高鍋爐的生產(chǎn)效率，還能夠更好地節(jié)約能源，真正實現(xiàn)鍋爐運行中節(jié)能減排的要求，更好地控制污染物排放參數(shù)。

3.3 降低排煙熱損失

電廠鍋爐實際運行過程中，通過對燃燒流量和空氣流量進(jìn)行控制，確保能夠?qū)崿F(xiàn)最佳空燃比，保證整個電廠生產(chǎn)環(huán)節(jié)達(dá)到最經(jīng)濟(jì)性的燃燒，但是由于鍋爐具備變量多、非線性特點，煤炭的完全燃燒程度也會對其燃燒效率產(chǎn)生極大的影響。在不同負(fù)荷下，空燃比的最佳比值是處于動態(tài)變化的；燃料中各種成分的比例也是出現(xiàn)動態(tài)變化的，由于受到各種因素的影響，其流量測量也會存在不準(zhǔn)確的因素，這些都會對鍋爐的熱效率產(chǎn)生直接影響?，F(xiàn)場運行中，合理減少鍋爐通風(fēng)量，降低煙氣含氧量，降低排煙熱損失。降低爐膛本體漏風(fēng)，減少進(jìn)入爐膛的一次風(fēng)中的冷風(fēng)含量，合理控制磨煤機(jī)出口風(fēng)溫度，提高空氣預(yù)熱器換熱的效果。合理降低火焰中心的高度，調(diào)整減溫水的使用量。加強(qiáng)受熱面吹灰，保持爐膛內(nèi)各管壁的清潔。加強(qiáng)蒸汽品質(zhì)監(jiān)視，排污時掌握最佳的時機(jī)，通常在高氣壓低負(fù)荷的狀態(tài)下進(jìn)行排污，即有效減少排污量，又提高排污效果[3]。

3.4 鍋爐設(shè)備監(jiān)督與控制

四管泄漏對鍋爐運行危害非常大。應(yīng)組織專業(yè)人員成立專門的爐膛防磨防爆治理小組，加強(qiáng)四管泄漏治理，利用調(diào)停、小修機(jī)會，對各爐膛管束磨損情況進(jìn)行檢查，及時提出改進(jìn)意見，提高設(shè)備的可靠性。不同電廠在運行過程中，對于鍋爐的配備都有著自身的要求，為了能夠更好地滿足發(fā)電廠運行的實際需求，鍋爐的各項運行參數(shù)也有著自身特殊的標(biāo)準(zhǔn)。進(jìn)行節(jié)能控制時，也需要根據(jù)不同火力發(fā)電廠的實際配備情況，對鍋爐設(shè)備進(jìn)行科學(xué)使用，針對鍋爐設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化時，各個火力發(fā)電廠應(yīng)該充分了解目前市場上鍋爐發(fā)展情況，盡量選擇可靠性更高的設(shè)備，一旦運行中設(shè)備出現(xiàn)嚴(yán)重質(zhì)量問題，應(yīng)立即組織專業(yè)的人員對鍋爐設(shè)備進(jìn)行檢修和更新，有效提升火力發(fā)電廠鍋爐運行效率。

3.5 優(yōu)化照明系統(tǒng)

一般來說，電廠生產(chǎn)都是晝夜連續(xù)進(jìn)行，因此也對鍋爐系統(tǒng)的照明進(jìn)行了全面的優(yōu)化和改進(jìn)，確保在夜間生產(chǎn)過程中能夠為工作人員提供明亮的工作環(huán)境，在照明系統(tǒng)中也能夠采取有效的節(jié)能減排措施。為了能夠更好地實現(xiàn)節(jié)能減排工作的要求，在滿足電廠生產(chǎn)需求的前提下，應(yīng)該對照明系統(tǒng)進(jìn)行全面的規(guī)劃和設(shè)計。引入智能化的照明控制系統(tǒng)，選擇節(jié)能型的燈具，通過照明調(diào)壓器，結(jié)合電廠運行的臨時和突發(fā)性要求，對照明系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)，能夠真正實現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)。

3.6 遠(yuǎn)程節(jié)能調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)

電廠上級負(fù)責(zé)安全生產(chǎn)的部門，會讓各個電廠加入一套遠(yuǎn)程節(jié)能調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)，主要是能夠保證電廠生產(chǎn)環(huán)節(jié)各項數(shù)據(jù)的實時傳輸，在云平臺上真正實現(xiàn)同步，方便上級主管部門對各個電廠的能效參數(shù)對比。例如，鍋爐運行過程中，管理人員和操作人員就能夠利用系統(tǒng)隨時隨地查看現(xiàn)場鍋爐的實際狀態(tài)，對鍋爐運行狀況進(jìn)行實時監(jiān)測，有效減少工作人員的檢測次數(shù)。結(jié)合實際檢查數(shù)據(jù)，按照經(jīng)驗值設(shè)計遠(yuǎn)程運行條件參數(shù)，通過設(shè)置科學(xué)合理的各項參數(shù)限值，再利用調(diào)節(jié)系統(tǒng)對鍋爐的各參數(shù)進(jìn)行精準(zhǔn)的調(diào)控，能夠真正滿足節(jié)能控制的要求，一旦監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)出現(xiàn)故障時，能夠立即發(fā)出警報同步反饋。

4.結(jié)語

火力發(fā)電廠鍋爐運行過程中，最為關(guān)鍵的就是提升鍋爐系統(tǒng)運行效率，加大管控力度，在實際生產(chǎn)環(huán)節(jié)通過融入節(jié)能環(huán)保技術(shù)，加大對過路運行過程中的管理力度，有效降低能源消耗。在本文中，通過對鍋爐燃燒技術(shù)、變頻技術(shù)、排煙熱損失、鍋爐設(shè)備的監(jiān)督與控制、遠(yuǎn)程節(jié)能調(diào)控系統(tǒng)等多個方面對鍋爐系統(tǒng)的運行效率進(jìn)行優(yōu)化，從而真正實現(xiàn)節(jié)能減排的目的，達(dá)到理想的設(shè)計效果。