某發(fā)電廠熱能設(shè)備工程節(jié)能降耗實(shí)例分析

安徽新源熱電有限公司 朱丹

1 熱能與動(dòng)力工程中能源損耗的類型

1.1 熱能損耗

在發(fā)電廠中熱能與動(dòng)力工程能源的轉(zhuǎn)換大多是依靠各種設(shè)備設(shè)施裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)的。研究分析發(fā)現(xiàn)，實(shí)際運(yùn)行中的設(shè)備由于本身運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)產(chǎn)生一定的熱量，部分能源無用消耗，導(dǎo)致能源轉(zhuǎn)換工作受到一定程度的影響[1]。分析發(fā)電廠動(dòng)力工程得知，設(shè)備的額定功率過載后節(jié)流器的運(yùn)行可以參照系統(tǒng)初始設(shè)定值正常工作，且能在運(yùn)行時(shí)很好控制負(fù)荷。設(shè)備的節(jié)能降耗受到設(shè)備的運(yùn)行情況影響，當(dāng)出現(xiàn)故障或運(yùn)行狀態(tài)不穩(wěn)定的現(xiàn)象時(shí)，就會(huì)消耗掉大量的能源才能正常運(yùn)行。

1.2 濕氣損耗

在熱能與動(dòng)力工程的設(shè)備運(yùn)行中，不僅有熱能損耗還有濕氣損耗，兩者都會(huì)造成能源損耗的增加，不利于節(jié)能降耗工作有效展開。在蒸汽膨脹和蒸發(fā)的過程中會(huì)有水蒸氣產(chǎn)生，當(dāng)蒸氣量達(dá)到一定程度后水滴大量聚集，而蒸汽在高速運(yùn)行的過程中加快水滴匯集，從而導(dǎo)致濕氣損耗的產(chǎn)生，進(jìn)而對蒸汽運(yùn)行系統(tǒng)產(chǎn)生不利影響[2]。由于水滴的聚集速度直接關(guān)系濕氣運(yùn)行，而設(shè)備只有利用更多的能源才能完成工作任務(wù)。因此，濕氣損耗造成能源損失。

2 降低能源損耗的可行措施

2.1 對廢水中的余熱給予回收利用

在除氧器的正常運(yùn)行期間，會(huì)有蒸氣排出，這也是對熱能的一種消耗，而且量還很大。為了不讓這個(gè)熱能無用消耗，避免造成能量損失，可以借助于冷卻器對這種現(xiàn)象加以改善。工廠生產(chǎn)過程中會(huì)生產(chǎn)大量污水，為了避免水資源的不必要損耗，可以對這些污水進(jìn)行回收，然后二次利用。如果回收、處理污水的能力欠缺，不僅會(huì)造成水資源的浪費(fèi)，還會(huì)讓環(huán)境受到嚴(yán)重污染。要做到對廢水、余熱的充分回收與利用，務(wù)必要強(qiáng)化相應(yīng)的回收能力。技術(shù)人員應(yīng)該加大研究力度，以減少使用設(shè)備設(shè)施期間的能耗，盡量避免殘余能量隨著廢水白白流失，防止因廢水的不合理排放對環(huán)境產(chǎn)生污染[3]。

2.2 汽輪機(jī)的應(yīng)用力求合理化

重?zé)崞啓C(jī)在熱能的轉(zhuǎn)化期間，以及動(dòng)力工程當(dāng)中，是最為常見的一種設(shè)備，而且發(fā)揮的作用也是極其重要的。其工作期間經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)重?zé)岈F(xiàn)象。如果可以對重?zé)峒右愿咝Ю?，就能夠在一定程度上降低資源消耗，是達(dá)成節(jié)能降耗戰(zhàn)略目標(biāo)的有效手段。故而，需要依據(jù)具體應(yīng)用情況，對汽輪機(jī)的采用數(shù)量和具體安防設(shè)備的位置隨時(shí)進(jìn)行合理調(diào)整，以確保設(shè)備在運(yùn)行期間產(chǎn)生出來的熱能都能夠被充分吸收和有效利用。為了保證相關(guān)系數(shù)不會(huì)超出限定范圍，讓電力設(shè)備能夠一直保持著正常的運(yùn)行狀態(tài)，需要結(jié)合相關(guān)系數(shù)的具體情況，第一時(shí)間采取合理措施加以控制，好讓汽輪機(jī)保持正常的運(yùn)行效率，從而保證節(jié)能降耗這一目標(biāo)能得以實(shí)現(xiàn)。

2.3 對鍋爐蒸氣充分利用避免損失

蒸氣也是很常見的一種能量資源。傳統(tǒng)開發(fā)能源行業(yè)所采用的技術(shù)不夠先進(jìn)，對蒸氣的利用率比較低。在使用鍋爐期間總是會(huì)產(chǎn)生豐富的蒸氣，若能將這些蒸氣合理利用起來，也是一種有效的節(jié)能手段。因外在因素對蒸氣的影響比較大，所以還要對蒸氣做好保護(hù)，爭取在第一時(shí)間將其轉(zhuǎn)換為可用的動(dòng)力，以實(shí)現(xiàn)對蒸氣資充分利用。工作人員應(yīng)當(dāng)在生產(chǎn)期間，時(shí)刻掌握儀表、壓力與溫度的變化狀況，結(jié)合實(shí)際及時(shí)合理調(diào)整，將蒸氣盡可能的全部轉(zhuǎn)換為動(dòng)力，使節(jié)能降耗這一目的得以實(shí)現(xiàn)。

2.4 調(diào)頻方案的科學(xué)優(yōu)化

要想維持熱動(dòng)設(shè)備的高效運(yùn)轉(zhuǎn)，技術(shù)人員務(wù)必要掌握電網(wǎng)運(yùn)行所采用的頻路，并據(jù)此對相關(guān)設(shè)施加以合理的調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗目標(biāo)[4]。技術(shù)人員應(yīng)在電網(wǎng)運(yùn)行期間，結(jié)合具體情況對整個(gè)電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)性能展開實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，并分析電網(wǎng)運(yùn)行期間所受到的電磁干擾，據(jù)此對電網(wǎng)頻率進(jìn)行自主調(diào)節(jié)，讓電網(wǎng)能維持正常運(yùn)營，減少設(shè)備運(yùn)行期間的能耗。同時(shí)，在編制調(diào)頻方案期間，對于第二次調(diào)頻可設(shè)定為手動(dòng)結(jié)合自動(dòng)的復(fù)合方式，使設(shè)備能始終運(yùn)行在正常狀態(tài)。生產(chǎn)環(huán)節(jié)還應(yīng)該將電網(wǎng)的相關(guān)參數(shù)信息納入考慮，結(jié)合這些信息將出現(xiàn)的問題合理解決掉，讓電網(wǎng)能夠更加穩(wěn)定地運(yùn)行。

2.5 盡可能使用可再生能源

地?zé)豳Y源具有高效、穩(wěn)定、用地少、污染小等優(yōu)點(diǎn)[5]。風(fēng)能最突出的特點(diǎn)就是無污染。經(jīng)過多年來的不斷研發(fā)與技術(shù)改進(jìn)，清潔能源的發(fā)電效率大幅度提高，在節(jié)能降耗、減少污染的同時(shí)，也為人們?nèi)粘５哪茉葱枨筇峁┝艘欢ǖ谋Ｕ?。地?zé)豳Y源與風(fēng)能作為可再生資源，被廣泛應(yīng)用于電力電網(wǎng)中，有利于對不可再生資源和自然環(huán)境的保護(hù)。

3 節(jié)能實(shí)例分析

3.1 電廠概況

本次研究選取了某電廠作為實(shí)例，針對三期機(jī)組的脫硫、脫硝等環(huán)節(jié)進(jìn)行了環(huán)保改造，并且還新增了換熱系統(tǒng)。發(fā)電機(jī)組在經(jīng)過以上改造后，其運(yùn)行狀況已完全滿足國排中的相關(guān)要求，而且鍋爐系統(tǒng)的排煙溫度也得到了進(jìn)一步的降低，有效的減少了熱量的損失，同時(shí)還能回收煙氣，并對其中余熱加以利用，使節(jié)能減排這一環(huán)保要求得以實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益的最大化。

3.2 WGGH系統(tǒng)的基本組成

WGGH系統(tǒng)的基本組成如圖1所示。

圖1 WGGH系統(tǒng)的基本組成

3.2.1 煙氣冷卻器

每個(gè)爐需要2 臺(tái)煙氣冷卻器，將其分別設(shè)置在空預(yù)器與除塵器出入口處，該設(shè)備主要采用了翅片管，選用ND 鋼作為煙道壁板材料，要控制其厚度超過6mm；按照換熱面積可以將換熱管所使用的材質(zhì)分為3 種，將2 排規(guī)格完全相同的20G 鋼架管分別安放在煙氣冷卻器入口處；注意要確保所有的相關(guān)附件，包括聯(lián)箱、管板等，其材質(zhì)與換熱管相同。

3.2.2 煙氣再熱器

每爐需要1 臺(tái)煙氣再熱器，將其設(shè)置在引風(fēng)機(jī)至煙道之間，煙氣再熱器的內(nèi)部布置如圖2所示，設(shè)計(jì)方式采用了分段法。將獨(dú)立升溫裝置設(shè)置在設(shè)備的前部，煙氣通過該裝置能夠獲得至少10℃的升溫，注意布置的光管數(shù)量要適當(dāng)，管內(nèi)設(shè)置輔助蒸汽用作熱源，并采取相應(yīng)措施加以回收。

圖2 煙氣再熱器的內(nèi)部布置

3.2.3 WGGH當(dāng)中的熱媒水系統(tǒng)

WGGH 系統(tǒng)里面，循環(huán)泵的設(shè)置數(shù)量為3 臺(tái)，另設(shè)置循環(huán)水箱1 個(gè)，并配備了用于輸送循環(huán)水的補(bǔ)水泵。另外設(shè)置1 個(gè)蒸汽和凝結(jié)水加熱器。循環(huán)水箱的作用主要是穩(wěn)定該系統(tǒng)內(nèi)部壓力，在運(yùn)行時(shí)，由于溫度的下降，水容積相應(yīng)減少，需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)难a(bǔ)給。若系統(tǒng)能維持正常運(yùn)行狀態(tài)，通常情況是不需要進(jìn)行補(bǔ)充的，但需要對液位進(jìn)行嚴(yán)格控制。

3.2.4 WGGH當(dāng)中的凝結(jié)水換熱系統(tǒng)

WGGH系統(tǒng)引入了管式換熱原理，專門配備凝結(jié)水換熱器。當(dāng)熱量在該系統(tǒng)中有剩余時(shí)，多余的熱量就會(huì)直接送入到凝結(jié)水系統(tǒng)，這樣就能夠?qū)⒐?jié)能效果充分發(fā)揮出來，從加熱器出口將凝結(jié)水進(jìn)行引出，通過換熱系統(tǒng)將其引入管道。利用調(diào)節(jié)閥實(shí)現(xiàn)對熱媒水流量的調(diào)節(jié)，能夠達(dá)到變頻控制的目的。

3.2.5 蒸汽輔助加熱器

當(dāng)系統(tǒng)達(dá)不到足夠的熱量時(shí)，利用蒸汽輔助加熱器可以實(shí)現(xiàn)對熱媒水的加熱效果。

3.2.6 一、二次風(fēng)暖風(fēng)器系統(tǒng)

每個(gè)爐需要配置暖風(fēng)器4 臺(tái)，使用換熱管20G翅片，通過調(diào)節(jié)閥可以實(shí)現(xiàn)對進(jìn)水量的控制，將進(jìn)水調(diào)節(jié)閥開大一些，就能讓出口處的風(fēng)溫升高；將進(jìn)水調(diào)節(jié)閥給關(guān)小，出口處的風(fēng)溫也會(huì)相應(yīng)降低。

3.3 實(shí)際出現(xiàn)的問題及相應(yīng)的解決手段

一是該系統(tǒng)正式運(yùn)行后，頂部循環(huán)水箱或輕或重都出現(xiàn)了溢流現(xiàn)象。這主要是由于溫度和閥門都能夠?qū)ο到y(tǒng)水位造成影響，水位發(fā)生的波動(dòng)范圍非常大。由于系統(tǒng)補(bǔ)水主要集中在溫度低點(diǎn)，當(dāng)系統(tǒng)升高溫度時(shí)，又會(huì)將水位拉升起來。

二是該系統(tǒng)存在較多的泄漏點(diǎn)，最底層最容易發(fā)生泄漏，主要因?yàn)闊煔鈱ζ湓斐梢欢ǔ潭鹊哪p，而在迎風(fēng)面都不曾配備防磨鐵，故而可以防磨鐵設(shè)置于迎風(fēng)面上。查漏，需要對熱媒水箱進(jìn)行觀察，判斷實(shí)際補(bǔ)水情況。系統(tǒng)運(yùn)行正常時(shí)不需要進(jìn)行補(bǔ)水，如果出現(xiàn)頻繁補(bǔ)水情況時(shí)，就可以基本判斷存在泄露點(diǎn)，可以采取隔離的方式，逐一對各分區(qū)展開查漏，等到漏點(diǎn)被找到后，可以先將對應(yīng)的分區(qū)隔離開來，讓其他分區(qū)能正常運(yùn)行。

三是系統(tǒng)正常運(yùn)行期間，煙氣再熱器出口位置上的溫度，一般情況下不會(huì)低于72℃，白煙一旦消散，此時(shí)就需要將再熱器出口溫度進(jìn)行提升，這樣能夠有效的提升煙氣高度，使其得到廣泛的擴(kuò)散，從而防止煙囪材料受到腐蝕。

四是由于改造后，排放NOx的量降低，在設(shè)備運(yùn)行過程中要對氨逃逸量進(jìn)行嚴(yán)格控制，對煙氣冷卻器進(jìn)出口形成的壓差進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視，當(dāng)壓差出現(xiàn)偏高時(shí)要對其進(jìn)行及時(shí)調(diào)整，防止對其造成堵塞，而且還應(yīng)該定期安排吹灰。若煙氣冷卻器壓差突然變大，要適當(dāng)加大吹灰頻次、力度，甚至采取干燒措施予以處理。

3.4 WGGH 系統(tǒng)運(yùn)行原理及對實(shí)際運(yùn)行效果的分析

3.4.1 WGGH系統(tǒng)的基本運(yùn)行原理

其基本原理是借助于煙氣冷卻器進(jìn)行熱量的回收，先保證該設(shè)備出口煙溫后，如果熱量有剩余后再將其回收至凝結(jié)水系統(tǒng)。

3.4.2 效果分析

改造完成后要對其進(jìn)行滿負(fù)荷運(yùn)行，排放所有指標(biāo)都符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求。300MW 負(fù)荷下機(jī)組性能對比見表1。

表1 300MW負(fù)荷下機(jī)組性能對比

4 結(jié)語

在熱能與動(dòng)力工程運(yùn)行過程中，節(jié)能降耗工作的有效開展必須有高效的措施給予支持，熱耗產(chǎn)生的部位要進(jìn)行必要的關(guān)注與控制，使電能的生產(chǎn)得以順利進(jìn)行，同時(shí)開展能量損耗的深入分析并對生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行有效優(yōu)化，完善動(dòng)力裝置，提高其運(yùn)行效果及效率。本文結(jié)合實(shí)例采用WGGH系統(tǒng)利用煙氣冷卻器進(jìn)行熱量的回收，改造完成后對其進(jìn)行滿負(fù)荷運(yùn)行，達(dá)到了理想的節(jié)能降耗目標(biāo)，為發(fā)電廠的類似節(jié)能措施提供有效借鑒。