火電廠熱能動(dòng)力工程中的節(jié)能技術(shù)分析

胡祥興

（六盤水師范學(xué)院，貴州 六盤水 553000）

火電廠作為我國發(fā)電產(chǎn)業(yè)中的重要組成部分，對我國電力生產(chǎn)與發(fā)展有著非常重要的影響，其對于我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著基礎(chǔ)性作用。但隨著我國火電廠裝機(jī)容量的不斷增加，其能耗也在不斷上升。目前，火電廠能源利用效率比較低、能源浪費(fèi)嚴(yán)重，這已經(jīng)成為制約我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速健康發(fā)展的重要因素之一。為了保證國家能源能夠滿足社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要，要加強(qiáng)對火電廠熱能動(dòng)力工程的節(jié)能技術(shù)研究和應(yīng)用。熱能動(dòng)力工程中廣泛應(yīng)用了許多節(jié)能技術(shù)，如熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)、汽輪發(fā)電機(jī)組技術(shù)以及中壓蒸汽驅(qū)動(dòng)技術(shù)等。

1 火電廠熱能動(dòng)力工程中節(jié)能降耗的影響因素

1.1 濕氣損失過高

濕氣損失過高的原因主要有以下幾點(diǎn)：首先，蒸汽系統(tǒng)中的管道、閥門、連接件等存在漏氣和泄漏問題，導(dǎo)致濕氣從系統(tǒng)中逸出。這些漏氣和泄漏可能由于密封不良、老化、磨損或損壞等問題引起。高濕氣損失會導(dǎo)致能量浪費(fèi)，降低系統(tǒng)的能源利用效率。其次，火電廠中的鍋爐煙氣在排出后，應(yīng)通過煙囪抽風(fēng)系統(tǒng)將煙氣排出，保持壓力平衡。如果煙囪抽風(fēng)不暢，可能會導(dǎo)致煙氣回流到鍋爐內(nèi)部，造成濕氣增加。這會影響燃燒效率、增加鍋爐積灰和腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)。最后，鍋爐管道和設(shè)備未進(jìn)行足夠的絕熱處理或冷卻不當(dāng)，煙氣中的水蒸氣會在管道和設(shè)備表面冷凝，導(dǎo)致濕氣損失。高濕氣損失意味著熱能的喪失，導(dǎo)致能源的浪費(fèi)。這會增加火電廠的能源消耗和運(yùn)營成本，降低能源效率。

1.2 吹灰技術(shù)有待調(diào)整

吹灰技術(shù)是在火電廠鍋爐中清除煙氣側(cè)積灰的常用方法之一，可以確保鍋爐的高效運(yùn)行。然而，吹灰技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中存在一些問題和潛在危害，具體體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：首先，傳統(tǒng)的時(shí)間間隔吹灰技術(shù)通常是按照固定的時(shí)間間隔進(jìn)行，無法根據(jù)實(shí)際的灰積累情況進(jìn)行調(diào)整。這導(dǎo)致了在某些情況下進(jìn)行了不必要的吹灰操作，浪費(fèi)了大量的能源，增加了運(yùn)行成本。其次，吹灰操作可能導(dǎo)致鍋爐內(nèi)部溫度的波動(dòng)，特別是在大型鍋爐中。這些溫度波動(dòng)會對鍋爐的熱應(yīng)力造成負(fù)面影響，可能導(dǎo)致熱脹冷縮、裂紋甚至設(shè)備失效。最后，吹灰過程中產(chǎn)生的煙氣和粉塵會排放到大氣中，對環(huán)境造成污染。特別是對于老舊的火電廠，其吹灰系統(tǒng)可能無法有效控制排放的污染物，導(dǎo)致大氣中的顆粒物濃度升高。

1.3 鍋爐設(shè)計(jì)亟需優(yōu)化

鍋爐是火電廠中關(guān)鍵的能源轉(zhuǎn)換設(shè)備，其設(shè)計(jì)質(zhì)量和性能直接影響火電廠的能源利用效率和安全運(yùn)行。然而，目前鍋爐設(shè)計(jì)較為傳統(tǒng)，容易導(dǎo)致能源浪費(fèi)、環(huán)境污染和安全隱患等危害，其危害具體體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：第一，鍋爐設(shè)計(jì)不合理或落后可能導(dǎo)致排放污染物的水平超過環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。例如，燃燒系統(tǒng)設(shè)計(jì)不完善，煙氣中的氮氧化物、二氧化硫等污染物排放量較高。這不僅對環(huán)境造成污染，還可能引發(fā)相關(guān)的環(huán)保問題和法律法規(guī)的制裁。第二，鍋爐設(shè)計(jì)不合理或存在缺陷可能導(dǎo)致安全隱患。例如，鍋爐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不穩(wěn)定，承受不了高溫和高壓的工況；控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理，無法對鍋爐進(jìn)行準(zhǔn)確的監(jiān)測和控制。這可能引發(fā)鍋爐事故，對人員和設(shè)備造成嚴(yán)重傷害。第三，鍋爐設(shè)計(jì)不合理可能導(dǎo)致設(shè)備的維護(hù)和運(yùn)行成本增加。例如，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鍋爐難以維護(hù)和檢修；設(shè)計(jì)不合理的控制系統(tǒng)難以操作和維護(hù)。這會增加火電廠的運(yùn)行成本，降低經(jīng)濟(jì)效益。

1.4 燃燒控制技術(shù)滯后

燃燒控制技術(shù)在火電廠中起著至關(guān)重要的作用，它對于保證燃燒過程的穩(wěn)定性、提高熱能轉(zhuǎn)化效率和減少排放具有重要意義。然而，目前燃燒控制技術(shù)較為滯后，導(dǎo)致燃燒控制技術(shù)無法充分發(fā)揮其應(yīng)有的作用，具體體現(xiàn)在以下兩方面：一方面，一些火電廠中的燃燒控制設(shè)備和系統(tǒng)存在老舊化的問題。這些設(shè)備可能無法滿足新的燃燒控制要求，缺乏現(xiàn)代化的控制功能和監(jiān)測手段。這導(dǎo)致了燃燒過程的監(jiān)控和調(diào)節(jié)能力的限制，影響了燃燒效率和排放控制。另一方面，部分火電廠的燃燒控制仍然依賴人工操作和經(jīng)驗(yàn)判斷，缺乏自動(dòng)化和智能化控制技術(shù)的應(yīng)用。這使得燃燒過程的控制和調(diào)節(jié)過于依賴操作員的經(jīng)驗(yàn)和技能，容易受到人為因素的影響，導(dǎo)致控制效果不穩(wěn)定和不準(zhǔn)確。燃燒控制技術(shù)滯后容易導(dǎo)致火電廠的能源利用效率低下和排放水平高。例如，燃燒不完全或過量空氣會導(dǎo)致燃燒效率下降和燃料浪費(fèi)，同時(shí)增加煙氣中的污染物排放量。這對能源資源的可持續(xù)利用和環(huán)境保護(hù)造成負(fù)面影響。

2 熱能動(dòng)力工程中的節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用策略

2.1 減少濕氣損失

在火電廠的運(yùn)行過程中，常常會出現(xiàn)能源消耗的情況，為促進(jìn)節(jié)能降耗，應(yīng)采取有效措施減少濕氣損失。要減少濕氣損失，就要做好以下幾點(diǎn)：首先，定期進(jìn)行設(shè)備的檢修和維護(hù)，特別是與蒸汽系統(tǒng)相關(guān)的設(shè)備，如閥門、管道、密封件等。及時(shí)修復(fù)和更換磨損或損壞的部件，確保系統(tǒng)的密封性和正常運(yùn)行，從而減少濕氣的泄漏。其次，確保蒸汽系統(tǒng)中的管道連接和接頭處的密封性。使用高質(zhì)量的密封材料，如橡膠墊片或密封膠帶，以確保管道連接緊密無漏。此外，采用正確的緊固方法和適當(dāng)?shù)呐ぞ兀源_保連接的穩(wěn)固和密封。再次，定期進(jìn)行漏氣檢測，使用專業(yè)的檢測儀器來尋找蒸汽系統(tǒng)中的漏氣點(diǎn)。一旦發(fā)現(xiàn)漏氣，及時(shí)采取修復(fù)措施，如更換密封件、修復(fù)管道破損等，以減少濕氣的損失。最后，合理控制蒸汽系統(tǒng)的壓力，避免超過設(shè)計(jì)壓力范圍。高壓蒸汽在泄漏時(shí)容易產(chǎn)生濕氣，因此，保持合適的蒸汽壓力有助于減少濕氣的生成和損失。此外，加強(qiáng)員工的培訓(xùn)和管理，提高他們對蒸汽系統(tǒng)運(yùn)行和維護(hù)的認(rèn)識。員工應(yīng)具備正確的操作技能和維護(hù)意識，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理與濕氣損失相關(guān)的問題。

2.2 調(diào)整吹灰技術(shù)

傳統(tǒng)的時(shí)間間隔吹灰技術(shù)無法根據(jù)實(shí)際的灰積累情況進(jìn)行調(diào)整，導(dǎo)致在某些情況下進(jìn)行了不必要的吹灰操作，浪費(fèi)了大量能源。通過調(diào)整吹灰技術(shù)，根據(jù)實(shí)際的灰積累情況和鍋爐運(yùn)行狀態(tài)，合理控制吹灰的時(shí)間和頻率，可以提高能源利用效率，降低燃料消耗和能源成本。要調(diào)整吹灰技術(shù)，應(yīng)從以下幾點(diǎn)著手：（1）根據(jù)鍋爐的運(yùn)行狀態(tài)和燃燒情況，合理確定吹灰的頻率和時(shí)間。過于頻繁的吹灰會增加能耗，而過少的吹灰則會導(dǎo)致灰塵堆積和熱傳導(dǎo)性能下降。通過實(shí)時(shí)監(jiān)測鍋爐的運(yùn)行參數(shù)和灰渣情況，調(diào)整吹灰的頻率和時(shí)間，使之達(dá)到最佳效果。（2）根據(jù)鍋爐的結(jié)構(gòu)和燃燒情況，選擇合適的吹灰方式和位置。常見的吹灰方式包括蒸汽吹灰、壓縮空氣吹灰和高壓水射流吹灰等。通過調(diào)整吹灰方式和位置，使得吹灰能夠充分清除鍋爐內(nèi)部的灰塵和污垢，提高吹灰效果。（3）根據(jù)鍋爐的特性和吹灰設(shè)備的性能，調(diào)整吹灰參數(shù)，如吹灰氣壓、吹灰時(shí)間和吹灰周期等。合理的吹灰參數(shù)可以提高吹灰的效率和徹底性，減少能耗和排放。（4）應(yīng)用智能化吹灰系統(tǒng)，結(jié)合傳感器、監(jiān)測設(shè)備和控制算法等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對吹灰過程的自動(dòng)化和優(yōu)化控制。通過實(shí)時(shí)監(jiān)測鍋爐的工況和灰渣情況，自動(dòng)調(diào)整吹灰參數(shù)和時(shí)機(jī)，提高吹灰的效果和能源利用效率。

2.3 優(yōu)化鍋爐設(shè)計(jì)

優(yōu)化鍋爐設(shè)計(jì)可以提高燃燒過程的效率，增加熱能轉(zhuǎn)化效率。通過合理選擇鍋爐類型、優(yōu)化燃燒系統(tǒng)、改進(jìn)換熱器和余熱回收系統(tǒng)等措施，可以減少熱損失、降低燃料消耗，提高鍋爐的能源利用效率。要優(yōu)化鍋爐設(shè)計(jì)，具體可以從以下幾點(diǎn)展開：第一，采用先進(jìn)的燃燒系統(tǒng)，如燃燒器優(yōu)化設(shè)計(jì)、風(fēng)量調(diào)節(jié)技術(shù)和燃燒控制系統(tǒng)等。通過精確調(diào)整燃料供應(yīng)、空氣供應(yīng)和混合過程，提高燃料的利用率和燃燒效率，減少燃燒產(chǎn)生的廢氣和污染物排放。第二，合理設(shè)計(jì)鍋爐的換熱面結(jié)構(gòu)和布置，以最大程度地提高熱傳導(dǎo)效率。采用高效的換熱器材料和熱交換表面增大技術(shù)，增加換熱面積，減少煙氣溫度和熱量損失，提高熱能利用效率。第三，在鍋爐系統(tǒng)中添加廢熱回收裝置，利用煙氣中的余熱，如煙氣余熱鍋爐、煙氣余熱蒸汽發(fā)生器等。通過回收和利用廢熱，將其轉(zhuǎn)化為有用的熱能或電能，提高整體能源利用效率。第四，應(yīng)用先進(jìn)的節(jié)能附件，如變頻器調(diào)速裝置、自動(dòng)調(diào)節(jié)閥門和智能控制系統(tǒng)等。這些附件能夠根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)和優(yōu)化控制，提高鍋爐的運(yùn)行效率和穩(wěn)定性。第五，采用先進(jìn)的煙氣凈化技術(shù)，如煙氣脫硫、脫硝和除塵等裝置，減少煙氣中的污染物排放。這些技術(shù)可以降低環(huán)境污染和對空氣質(zhì)量的影響，同時(shí)提高鍋爐的整體性能。第六，在設(shè)計(jì)過程中考慮整個(gè)鍋爐系統(tǒng)的集成和優(yōu)化，包括鍋爐、燃燒系統(tǒng)、水處理系統(tǒng)和煙氣處理系統(tǒng)等。通過協(xié)調(diào)各個(gè)子系統(tǒng)之間的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)整體效益的最大化。

2.4 創(chuàng)新燃燒控制技術(shù)

創(chuàng)新的燃燒控制技術(shù)可以通過優(yōu)化燃燒過程，提高燃燒效率，實(shí)現(xiàn)更充分的燃料燃燒，減少能源浪費(fèi)。這可以提高火電廠的能源利用效率，降低燃料消耗和碳排放。要?jiǎng)?chuàng)新燃燒控制技術(shù)，具體可以從以下幾個(gè)步驟展開：（1）通過安裝傳感器和監(jiān)測裝置，實(shí)時(shí)監(jiān)測燃燒過程中的關(guān)鍵參數(shù)，如燃料供應(yīng)、空氣供應(yīng)、溫度和壓力等。利用先進(jìn)的控制算法和人工智能技術(shù)，對燃燒過程進(jìn)行優(yōu)化調(diào)節(jié)，確保燃燒效率最大化、排放最小化。（2）引入自動(dòng)化控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)燃燒控制的自動(dòng)化和精確調(diào)節(jié)。通過控制系統(tǒng)的反饋和前饋控制，對燃燒器的燃料和空氣供應(yīng)進(jìn)行精確控制，確保燃燒過程的穩(wěn)定性和高效性。（3）采用多燃料燃燒技術(shù)，允許使用多種燃料進(jìn)行燃燒，如天然氣、煤炭、生物質(zhì)等。通過合理選擇和混合不同燃料，實(shí)現(xiàn)燃料的多樣化利用，并優(yōu)化燃燒過程，提高燃燒效率和能源利用效率。（4）利用數(shù)值模型和模擬技術(shù)，對燃燒過程進(jìn)行模擬和優(yōu)化。通過對燃燒過程中的流場、燃燒特性和傳熱機(jī)制進(jìn)行分析，優(yōu)化燃燒器設(shè)計(jì)和燃燒控制策略，提高燃燒效率和排放控制。（5）結(jié)合燃燒控制技術(shù)與廢氣凈化技術(shù)，減少燃燒過程中產(chǎn)生的污染物排放。

3 結(jié)語

目前，我國正處于經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展階段，各種能源需求量也在持續(xù)增長，但是能源危機(jī)和環(huán)境污染問題也日漸突出，為了在能源使用中做到最大限度的節(jié)約和保護(hù)環(huán)境，就必須采取有力措施，優(yōu)化鍋爐設(shè)計(jì)、創(chuàng)新燃燒控制技術(shù)、減少濕氣損失，進(jìn)一步提升其能源的利用效率，降低對能源的消耗，從而實(shí)現(xiàn)火電廠熱能動(dòng)力工程的節(jié)能減排。