淺談火電廠節(jié)能減排的可行性措施

李夢(mèng)潔

（國網(wǎng)能源哈密煤電有限公司，新疆 哈密 839000）

1 節(jié)能減排的意義

黨的二十大報(bào)告提出：加快節(jié)能降碳先進(jìn)技術(shù)研發(fā)和推廣應(yīng)用，倡導(dǎo)綠色消費(fèi)，推動(dòng)形成綠色低碳的生產(chǎn)方式和生活方式。作為世界第一制造業(yè)大國，我們?cè)谀茉聪纳辖^對(duì)數(shù)量巨大。在全球共同應(yīng)對(duì)氣候變化的大背景下，中國面向世界提出，二氧化碳排放力爭于2030年前達(dá)到峰值，努力爭取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。因此，我國在節(jié)能降耗上面臨巨大壓力和挑戰(zhàn)。2012～2021年，我國單位國內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP)能耗累計(jì)降低24.6%，相當(dāng)于減少能源消費(fèi)12.7億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。2012～2019年，我國以能源消費(fèi)年均2.8%的增長支撐了國民經(jīng)濟(jì)年均7%的增長，能源利用效率顯著提高，取得了長足的進(jìn)步。同時(shí)也要看到，在提高能源利用水平、降低能耗方面，與世界先進(jìn)水平還存在差距。過去40年，我國單位GDP能耗年均降幅超過4%、累計(jì)降幅近84%，節(jié)能降耗成效顯著，能源利用效率提升較快。但從國際比較來看，我國單位GDP能耗仍是世界平均水平的1.5倍。這差距既是客觀現(xiàn)實(shí)，也是我們今后努力追趕超越的方向和目標(biāo)。

從總體來看，我國節(jié)能潛力依然巨大，行業(yè)節(jié)能降耗，環(huán)境保護(hù)勢(shì)在必行。在我國，燃煤發(fā)電所占的電力總量超過70%，但燃煤發(fā)電有很多弊端。（1）能源消耗量較大；（2）能量轉(zhuǎn)化率低；（3）對(duì)環(huán)境的污染較為嚴(yán)重。電力行業(yè)對(duì)國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著舉足輕重的作用，電力企業(yè)要想獲得長期健康的發(fā)展，就必須對(duì)其進(jìn)行能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，以適應(yīng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求。所以，電廠要把節(jié)能降耗和環(huán)境保護(hù)的理念融入生產(chǎn)技改中，做好碳達(dá)峰碳中和工作，加快節(jié)能降碳，需要企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)和員工高度重視節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)化工作，依法加快推進(jìn)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)更新升級(jí)、切實(shí)加強(qiáng)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用實(shí)施，不斷夯實(shí)節(jié)能工作基礎(chǔ)。只有把標(biāo)準(zhǔn)定好、把落實(shí)抓好，才能為積極穩(wěn)妥推進(jìn)碳達(dá)峰碳中和、加快發(fā)展方式綠色轉(zhuǎn)型提供有力支撐，才能助推企業(yè)更好地發(fā)展。

2 火力發(fā)電廠節(jié)能減排的方向

為了切實(shí)貫徹國家節(jié)能減排的方針，協(xié)同推進(jìn)降碳、減污、擴(kuò)綠、增長，推進(jìn)生態(tài)優(yōu)化、節(jié)約集約，綠色低碳發(fā)展，我們要加快發(fā)展方式綠色轉(zhuǎn)型，科學(xué)實(shí)施全面節(jié)約戰(zhàn)略，深入推進(jìn)環(huán)境污染防治，合理規(guī)劃節(jié)能降耗工作。使火電廠可持續(xù)發(fā)展，節(jié)能排放水平得到有效的提高。為實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排預(yù)期目標(biāo)，可將以下兩個(gè)方面作為開展工作的出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)：第一，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)工作實(shí)際情況，通過引入、提升新技術(shù)、新材料、新工藝等手段，改變煤電機(jī)組的運(yùn)行狀況，提高機(jī)組能源轉(zhuǎn)換效率，降低機(jī)組的供電煤耗和廠用電率，減少污染物的排放，來達(dá)到節(jié)能減排的目的。第二，針對(duì)小型燃煤電廠的效率低，單位能耗較大，造成的環(huán)境污染也較大的問題，集中發(fā)展大容量、高參數(shù)的燃煤電廠，關(guān)閉小型機(jī)組，重點(diǎn)發(fā)展大容量機(jī)組，以提高效率，降低能耗。

3 目前我國火電廠存在的問題

3.1 火電廠對(duì)新興技術(shù)的應(yīng)用較少

為了實(shí)現(xiàn)企業(yè)的高質(zhì)量、可持續(xù)發(fā)展，拓展企業(yè)的生存空間，必須大力推進(jìn)技術(shù)革新進(jìn)步及應(yīng)用。目前，國內(nèi)新建大型燃煤電廠主要運(yùn)用抽汽、調(diào)頻、變頻調(diào)速、智能控制和監(jiān)測(cè)等新技術(shù)手段來實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目的。近年來，新建大型燃煤電廠，在應(yīng)用了這些先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)后，機(jī)組各項(xiàng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)均有了很大的提升。我們常說“思維決定意識(shí)，意識(shí)決定實(shí)踐”，早期的燃煤電廠因?qū)π屡d技術(shù)應(yīng)用知識(shí)的模糊，思想固化因循守舊，不愿接收新事物，具體到工作中也是主要運(yùn)用傳統(tǒng)的、保守的技術(shù)手段，思想上的排斥，制約了新技術(shù)的應(yīng)用和學(xué)習(xí)。這對(duì)企業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步都是不利的,各大企業(yè)首先應(yīng)從思想上加深認(rèn)識(shí)，從行動(dòng)上加強(qiáng)落實(shí)，通過企業(yè)集中培訓(xùn)和激勵(lì)員工自學(xué)相結(jié)合的方式，積極引入新思想、新設(shè)備、新技術(shù)，助推企業(yè)向前發(fā)展。

3.2 節(jié)能減排制度要進(jìn)一步完善

我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展逐漸從之前的“粗放式”向“精細(xì)化”過度，但是，在這個(gè)過程中，仍然存在諸多問題。同樣的情況也發(fā)生在燃煤電廠，對(duì)能源節(jié)約和減少污染物排放的關(guān)注不夠。節(jié)能減排制度較為分散、系統(tǒng)性不強(qiáng)。制度的不完善、考核機(jī)制的缺失，導(dǎo)致指標(biāo)責(zé)任不明確，執(zhí)行力不高，節(jié)能減排和經(jīng)濟(jì)效益矛盾突出，工作效果堪憂。

4 火電廠節(jié)能減排的措施

4.1 應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)

為落實(shí)國家節(jié)能減排的方針，滿足電力企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，火電廠應(yīng)積極主動(dòng)引入現(xiàn)代科技手段，改善其生產(chǎn)工藝，降低機(jī)組的能耗水平。如利用現(xiàn)有先進(jìn)可靠的變頻技術(shù)，將火電廠的給水泵、引風(fēng)機(jī)和一次風(fēng)機(jī)等工頻模式改為變頻運(yùn)行方式，從而大幅度降低生產(chǎn)廠用電率，減少能耗；以問題為導(dǎo)向，放眼世界，善于思考和認(rèn)識(shí)，積極引入經(jīng)實(shí)踐證明的好的方法和經(jīng)驗(yàn)，如對(duì)脫硫、除塵和脫硝系統(tǒng)進(jìn)行增容提效改造等工作達(dá)到污染物超低排放的目的。

4.2 加強(qiáng)燃料管理

煤炭是火電廠發(fā)電的主要燃料，更是空氣污染最大的來源，所以要提高燃料管理水平，對(duì)于減少污染物排放和能源消耗有很大的意義。主要采取的措施有：對(duì)燃煤電廠的開放式儲(chǔ)煤場(chǎng)進(jìn)行封閉式管理，為達(dá)到降低揚(yáng)塵和減少燃料損耗的目的，積極采用噴霧降塵的方法；有專人對(duì)燃煤化驗(yàn)進(jìn)行管理，準(zhǔn)確掌握燃煤灰分、硫分、發(fā)熱量等數(shù)據(jù)，盡量多使用低硫低灰高發(fā)熱量的煤種，以提高燃燒效率，降低SO2及粉塵等污染物排放的壓力，通過調(diào)整各個(gè)煤種的比例進(jìn)行摻燒，實(shí)現(xiàn)電廠經(jīng)濟(jì)效益最大化。

4.3 優(yōu)化運(yùn)行調(diào)整措施

在火電廠中，運(yùn)行人員的調(diào)整是節(jié)能減排措施的主要方面之一，根據(jù)不同工況變化不同的運(yùn)行方式及調(diào)整手段，都能在節(jié)能減排方面取得很好的效果。在節(jié)能方面，根據(jù)機(jī)組負(fù)荷變化，及時(shí)調(diào)整鍋爐風(fēng)煤比等參數(shù)，保證鍋爐的燃燒效率；在脫硝系統(tǒng)允許的情況下，盡可能低的降低鍋爐排煙溫度，減少排煙熱損失；在保證機(jī)組安全的情況下，保持汽輪機(jī)低背壓運(yùn)行，減少機(jī)組排汽損失。在減排方面，可以通過及時(shí)調(diào)整鍋爐燃燒氧量和配風(fēng)方式，減少NOx的生產(chǎn)量，從而降低NOx的排放量。諸如上述的節(jié)能減排措施，可以兼顧各個(gè)方面因素，制定一個(gè)系統(tǒng)的措施，讓所有運(yùn)行人員同步執(zhí)行，使措施能夠達(dá)到最佳的效果。

4.4 完善企業(yè)節(jié)能減排制度

人是一切問題的制造者，也是一切問題的解決者。企業(yè)完善節(jié)能制度和污染物排放制度，發(fā)揮企業(yè)員工的主觀能動(dòng)性，是節(jié)能減排工作有效開展的重要抓手之一。發(fā)揮廣大員工的創(chuàng)新力，讓其理論與實(shí)際相結(jié)合，在實(shí)際的工作中摸索好的經(jīng)驗(yàn)和做法并進(jìn)行總結(jié)，形成成熟的技術(shù)創(chuàng)新和有效措施，再應(yīng)用至實(shí)際的生產(chǎn)中，可以達(dá)到意想不到的效果。這就需要企業(yè)在制定這方面的制度時(shí)，要獎(jiǎng)罰分明，積極正向引導(dǎo)，為員工創(chuàng)造一種敢于創(chuàng)新、善于創(chuàng)新的氛圍。

4.5 提高鍋爐和其他設(shè)備的利用率

鍋爐是火電廠最主要的用煤設(shè)備，它在燃燒過程中會(huì)損失可燃物、固體物和煙氣熱損失。降低鍋爐熱量損失的主要措施有：合理減小排煙體積，嚴(yán)格控制火焰中心的高度、避免局部高溫條件，充分確保加熱表面的干燥，避免操作破壞和漏風(fēng)。為降低鍋爐熱損失，應(yīng)采取合理的措施，將煤粉與空氣充分混勻，并時(shí)刻注意鍋爐負(fù)荷的變化，嚴(yán)格控制過量空氣系數(shù)，使?fàn)t溫升高。另外，還需對(duì)煤粉的細(xì)度進(jìn)行優(yōu)化。在熱電廠的運(yùn)行階段，蒸汽向電能的轉(zhuǎn)換是依靠汽輪機(jī)進(jìn)行的。汽輪機(jī)是一種復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，如果葉片沒有完全閉合，氣體流經(jīng)葉片的過程中不可避免地會(huì)發(fā)生摩擦，從而導(dǎo)致氣體的泄漏。在水汽轉(zhuǎn)換階段，只有部分水汽能被轉(zhuǎn)換成汽輪機(jī)的動(dòng)力，大量的能量在轉(zhuǎn)換過程中會(huì)產(chǎn)生。由此可以看出，提高汽輪機(jī)容量及運(yùn)行效率，對(duì)火電廠節(jié)能減排具有重要意義。在一些特定的情況下，可以根據(jù)項(xiàng)目的要求對(duì)渦輪進(jìn)行優(yōu)化。通過增加蒸發(fā)熱量、加速蒸汽流過葉輪效率、減薄葉輪厚度等途徑，降低噴嘴-葉輪摩擦系數(shù)，降低熱能損耗，達(dá)到節(jié)能減排的目的。

5 典型實(shí)驗(yàn)-以給水泵改變頻為例

5.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/h3>

給水泵為火電廠生產(chǎn)過程中重要輔機(jī)，其耗電量特別大，而變頻改造對(duì)給水泵的節(jié)能運(yùn)行提供一定的優(yōu)化意義。本次試驗(yàn)是給水泵變頻改造后性能測(cè)試試驗(yàn)，其主要目的是測(cè)定2臺(tái)給水泵變頻改造后，不同負(fù)荷下給水泵組的總耗電量（給水泵電機(jī)、前置泵電機(jī)和附屬設(shè)備耗電量之和），并計(jì)算其占機(jī)組發(fā)電量的百分比，并與工頻給水泵總耗電量進(jìn)行對(duì)比，對(duì)其節(jié)能和經(jīng)濟(jì)效益做出有效評(píng)估。另外，本次試驗(yàn)采集不同負(fù)荷下給水泵組的相關(guān)參數(shù)，計(jì)算規(guī)定轉(zhuǎn)速下電動(dòng)給水泵的揚(yáng)程、軸功率、效率分別與流量之間的關(guān)系，為給水泵的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供理論依據(jù)。

5.2 試驗(yàn)詳述

（1）試驗(yàn)項(xiàng)目及方法。機(jī)組協(xié)調(diào)方式下滑壓運(yùn)行，切除AGC，切除給水自動(dòng)，負(fù)荷調(diào)整至150MW，保持給水流量的穩(wěn)定。工作人員分別將試驗(yàn)測(cè)試用功率表接入2臺(tái)電動(dòng)給水泵的計(jì)量用電流、電壓回路，接線完成，試驗(yàn)確認(rèn)表及各數(shù)據(jù)記錄表準(zhǔn)備完畢，2臺(tái)給水泵進(jìn)行同時(shí)測(cè)試。在保證機(jī)組安全運(yùn)行前提，運(yùn)行人員通過調(diào)整2臺(tái)給水泵變頻器的頻率穩(wěn)定，2臺(tái)泵的轉(zhuǎn)速近似相等且與改造前泵的轉(zhuǎn)速近似相等，并維持其穩(wěn)定運(yùn)行30min，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。

循環(huán)以上方法，記錄機(jī)組在180MW、210MW、240MW、270MW、300MW工況下的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，同時(shí)測(cè)量2臺(tái)給泵前置泵電機(jī)和輔助設(shè)備的相關(guān)參數(shù)。

（2）給水泵變頻改造節(jié)電量分析。將各負(fù)荷段的節(jié)電率繪制成曲線如圖1所示。從圖中我們可以看出，隨著機(jī)組負(fù)荷的上升，給水泵變頻改造的節(jié)電率下降。在240MW負(fù)荷之前，給水泵節(jié)電率曲線較陡，而在240MW負(fù)荷之后，給水泵節(jié)電率曲線斜率變緩。另外，我們統(tǒng)計(jì)了此電廠機(jī)組年運(yùn)行小時(shí)數(shù)為6838h，分別對(duì)每個(gè)負(fù)荷段節(jié)電率進(jìn)行加權(quán)求和，得出機(jī)組各運(yùn)行工況下的節(jié)電率加權(quán)和為21.08%。同時(shí)，變頻改造后全年總的節(jié)電度為786.9萬千瓦時(shí)。

圖1 機(jī)組負(fù)荷與節(jié)電率曲線圖

（3）給水泵變頻改造經(jīng)濟(jì)性和煤耗評(píng)估。按照節(jié)電量786.9萬千瓦時(shí)計(jì)算，根據(jù)同時(shí)期上網(wǎng)電價(jià)222.97元/MW·h（不含稅），機(jī)組每年因電泵改造可增加經(jīng)濟(jì)收益175.46萬元。從降低供電煤耗的角度分析，參照改造前后的鍋爐效率、汽機(jī)熱耗率、廠用電率等數(shù)據(jù)來評(píng)估其節(jié)省煤耗。在50%負(fù)荷工況下，電泵變頻改造節(jié)省煤耗3.6g/kW·h；75%負(fù)荷工況下，電泵變頻改造節(jié)省煤耗1.95g/kW·h；100%負(fù)荷工況下，電泵變頻改造節(jié)省煤耗1.01g/kW·h。綜上所述，電泵變頻改造可節(jié)省煤耗為2.19g/kW·h。

6 結(jié)語

總之，煤炭是燃煤電廠的主要能源，在“雙碳”目標(biāo)的要求下，節(jié)能減排工作已經(jīng)成為電廠的重要工作。做好節(jié)能減排工作對(duì)燃煤電廠以后的發(fā)展有著重要的意義。因此，增加對(duì)燃煤電廠節(jié)能減排技術(shù)的研究投入，積極應(yīng)用新的節(jié)能減排技術(shù)成果，并加強(qiáng)對(duì)電廠的管理，提高燃煤電廠在目前能源市場(chǎng)的競爭力是當(dāng)務(wù)之急。