火力發(fā)電廠熱力系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)分析

黃騰達(dá)

（安徽華電蕪湖發(fā)電有限公司，安徽 蕪湖 241000）

0 引言

一般來(lái)說(shuō)，火力發(fā)電廠在發(fā)電過(guò)程中，會(huì)大量消耗煤炭、天然氣、石油等有限的能源，但由于這些資源大多是不可再生的，因此需要采取更有效的利用方式，有效降低生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)成本，緩解我國(guó)能源緊張的局面，為實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展提供有效的支撐。在火力發(fā)電廠熱力系統(tǒng)中通過(guò)實(shí)施節(jié)能降耗技術(shù)，可以有效降低火力發(fā)電廠可的成本支出，不僅可以降低設(shè)備損耗和能源使用，還能提高火力發(fā)電廠的經(jīng)濟(jì)效益。因此，在火力發(fā)電廠熱力系統(tǒng)中必須大力使用好推廣節(jié)能技術(shù)。

1 引發(fā)火力發(fā)電廠熱力系統(tǒng)能源消耗的原因

1.1 電力行業(yè)結(jié)構(gòu)配置不均衡

火力發(fā)電廠熱力系統(tǒng)的能源消耗主要是由于電力行業(yè)結(jié)構(gòu)的不均衡造成的，如各機(jī)組供煤電量不平衡等。如果火力發(fā)電機(jī)組的每千瓦供電煤量超出國(guó)際規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，將會(huì)嚴(yán)重影響火力發(fā)電廠資源的有效利用，從而阻礙其可持續(xù)發(fā)展。

1.2 設(shè)備運(yùn)行參數(shù)不合理

為了確保汽輪機(jī)的有效運(yùn)轉(zhuǎn)，需要定期檢查和調(diào)整其參數(shù)，如果發(fā)現(xiàn)參數(shù)與實(shí)際情況存在差異，將會(huì)影響到主蒸汽的產(chǎn)生，降低蒸汽的流量，并且降低其運(yùn)行效率。隨著機(jī)組熱量的不斷消耗，汽輪機(jī)的運(yùn)行狀況受到嚴(yán)重的影響，進(jìn)而導(dǎo)致其能源消耗大幅提升。

1.3 設(shè)備運(yùn)行環(huán)境較差

發(fā)電設(shè)備的正常運(yùn)行需要良好的工作條件，如果工作條件不佳，將嚴(yán)重降低其發(fā)電效率。例如，如果空冷凝汽器處于沙塵污染比較嚴(yán)重的環(huán)境，其運(yùn)行可能會(huì)遭遇沙塵天氣的影響，如果這些沙塵進(jìn)入了空冷凝汽器的內(nèi)部，齒輪管的熱阻就會(huì)增加，從而降低傳熱效率。在負(fù)分壓的情況下，由于風(fēng)機(jī)無(wú)法有效地吸收大量的空氣，阻礙了凝汽器內(nèi)部的熱氣流動(dòng)。另外，汽輪機(jī)的傳熱性能也與凝結(jié)水中的溶解氧有關(guān)，如果溶解氧含量不足，就有可能導(dǎo)致管道的腐蝕，并且隨著溫度的迅速下降，能源消耗也將大幅提升[1]。

1.4 自然損耗

在火力發(fā)電廠的生產(chǎn)過(guò)程中，由于設(shè)備的運(yùn)行和能源轉(zhuǎn)換，物理上的能量損失和外部環(huán)境因素的影響，都是不可避免的，這種損失被稱(chēng)為自然損失，會(huì)對(duì)發(fā)電廠的經(jīng)濟(jì)效益造成重大的負(fù)面影響，從而降低其經(jīng)濟(jì)效益。電氣設(shè)備的使用壽命很長(zhǎng)，但也有可能遭遇各種自然災(zāi)害。例如，在火力發(fā)電廠，有些電氣設(shè)備需要長(zhǎng)時(shí)間暴露于惡劣的環(huán)境條件（大風(fēng)、大雪等）之下，這些都有可能導(dǎo)致設(shè)備的損壞。

1.5 空載損耗

隨著技術(shù)的進(jìn)步，我國(guó)火力發(fā)電廠的電氣設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)高效率的運(yùn)行，從而避免了一些設(shè)備的長(zhǎng)期空載，從而減少了電能的消耗，有效地節(jié)約了電力資源。除了電氣設(shè)備的摩擦，還有其他因素也可能導(dǎo)致能源的浪費(fèi)。特別是在火力發(fā)電廠的工作過(guò)程中，由于周?chē)姆蹓m、顆粒物等污染物的存在，摩擦現(xiàn)象變得更加嚴(yán)重，這將導(dǎo)致能源的浪費(fèi)。

2 火力發(fā)電廠熱力系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)應(yīng)用的必要性

2.1 實(shí)現(xiàn)發(fā)電廠穩(wěn)定的經(jīng)濟(jì)發(fā)展

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，火電廠的熱力系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)今發(fā)電廠的重要組成部分，不僅可以有效地提高電廠的效率，而且還可以有效地減少系統(tǒng)消耗的損失，從而達(dá)到節(jié)約資源的目的。隨著熱力系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)的實(shí)施，發(fā)電廠可以省去購(gòu)買(mǎi)新設(shè)備、重復(fù)改造主要設(shè)備的費(fèi)用，降低運(yùn)營(yíng)管理成本，提升火力發(fā)電廠的整體管理水平，促進(jìn)企業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)的和諧穩(wěn)定發(fā)展。

2.2 熱力系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)發(fā)展前景大

隨著技術(shù)的進(jìn)步，傳統(tǒng)火力發(fā)電廠的經(jīng)營(yíng)管理已經(jīng)發(fā)生了巨大的變化，企業(yè)開(kāi)始重視熱力系統(tǒng)的節(jié)能工作，并且不斷深入研究和創(chuàng)新，以期達(dá)到節(jié)能的目的，從而避免出現(xiàn)不合理的熱力系統(tǒng)設(shè)計(jì)。但是，當(dāng)前由于缺乏對(duì)檢修和維護(hù)人員的專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)，使得系統(tǒng)設(shè)備的維護(hù)和管理存在問(wèn)題，經(jīng)常出現(xiàn)違反規(guī)定的操作，進(jìn)而增加了熱力系統(tǒng)的能量消耗。采用先進(jìn)的節(jié)能理論與技術(shù)，可以大大提高熱力系統(tǒng)的效率，有效降低工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高能源利用效率，為電力企業(yè)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

2.3 實(shí)現(xiàn)火力發(fā)電廠降損減能耗的最終目的

企業(yè)在發(fā)展過(guò)程中，都希望以最小的成本獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益，火力發(fā)電廠也不例外。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，火力發(fā)電廠可以采取多種節(jié)能措施，例如，優(yōu)化設(shè)計(jì)新機(jī)組，引入更先進(jìn)的輔助設(shè)備，并采取有效措施來(lái)降低整個(gè)熱力系統(tǒng)的能耗。通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理，可以更好地了解熱力系統(tǒng)的各個(gè)階段的運(yùn)行狀態(tài)，并且可以根據(jù)不同的情況，采取有效的改進(jìn)措施，以最大限度地減少熱力系統(tǒng)的能量消耗[2]。

3 火力發(fā)電廠熱力系統(tǒng)的運(yùn)行現(xiàn)狀

目前，火電廠的生產(chǎn)面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，由于熱力系統(tǒng)的性能有限，無(wú)法承受如此大的工作量，導(dǎo)致資源的浪費(fèi)和運(yùn)營(yíng)成本的增加，嚴(yán)重影響到火電廠的長(zhǎng)期發(fā)展。隨著時(shí)代的發(fā)展，火電廠越來(lái)越認(rèn)識(shí)到保護(hù)生態(tài)環(huán)境的重要性，并開(kāi)始研究如何在保護(hù)生產(chǎn)和環(huán)境之間取得平衡。因此，熱動(dòng)力系統(tǒng)的節(jié)能措施得到了更加深入地推進(jìn)。

綜合考慮，火電廠應(yīng)該及時(shí)調(diào)整生產(chǎn)流程，減少熱力系統(tǒng)的負(fù)荷，并對(duì)其運(yùn)行方式進(jìn)行改進(jìn)，將低碳節(jié)能的理念融入其中。通過(guò)這些措施，火電廠不僅可以降低生產(chǎn)成本，還能提高經(jīng)濟(jì)效益。

采用熱動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能非常復(fù)雜，在實(shí)施過(guò)程中，必須始終保持認(rèn)真和嚴(yán)肅的工作態(tài)度。技術(shù)人員應(yīng)該仔細(xì)研究其運(yùn)行情況，收集相關(guān)的參數(shù)和指標(biāo)，并經(jīng)過(guò)全面的規(guī)劃、分析和計(jì)算，確定火電廠的節(jié)能目標(biāo)，并根據(jù)企業(yè)的實(shí)際情況、國(guó)家的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和可用的資源，實(shí)施科學(xué)的改造方案。火電廠作為一種重要的能源來(lái)源，其熱能系統(tǒng)起著至關(guān)重要的作用[3]。因此，為了更有效地利用這些能量，火電廠必須采取措施，減少對(duì)自然資源的消耗，通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新和節(jié)約能源來(lái)達(dá)到減少溫室氣體排放、促進(jìn)綠色發(fā)展的目標(biāo)?；痣姀S的熱動(dòng)力系統(tǒng)的節(jié)能改造不僅需要先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)的支撐，而且隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，這些技術(shù)也將有助于實(shí)現(xiàn)更加有效的節(jié)能改造。

4 火力發(fā)電廠熱力系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)的有效應(yīng)用策略

4.1 明確熱力系統(tǒng)高效節(jié)能運(yùn)行方式

在火力發(fā)電廠的正常運(yùn)行期間，為了提高效率，有些企業(yè)會(huì)對(duì)機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行深入分析，并采取節(jié)能改造措施來(lái)優(yōu)化調(diào)整機(jī)組的運(yùn)行模式，如進(jìn)一步完善發(fā)電調(diào)度模式。在運(yùn)行過(guò)程中，熱力系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)堅(jiān)持以經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境友好、節(jié)能高效、可持續(xù)發(fā)展為宗旨，以實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的最佳效果。因此，需要對(duì)發(fā)電調(diào)度的規(guī)則進(jìn)行改進(jìn)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)火力發(fā)電廠的電力系統(tǒng)的優(yōu)化。通過(guò)采取這種節(jié)能方法，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)熱力系統(tǒng)的有效控制。在確定真空系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，應(yīng)當(dāng)充分利用汽輪機(jī)凝汽器，以便更好地分析機(jī)組的運(yùn)行情況，從而有效地調(diào)整電廠熱動(dòng)力系統(tǒng)和節(jié)能鍋爐排污系統(tǒng)，以達(dá)到節(jié)能的目的。在實(shí)施節(jié)能減排的過(guò)程中，必須特別關(guān)注水資源的浪費(fèi)，從而導(dǎo)致電力企業(yè)的能源消耗急劇上升，從而阻礙了實(shí)施節(jié)能減排的目標(biāo)。應(yīng)該密切關(guān)注火力發(fā)電廠的鍋爐排污系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，并有效地循環(huán)利用水資源，以提高水資源的總體利用率。同時(shí)，通過(guò)對(duì)可再生資源的有效管理，還可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)。

4.2 節(jié)能技術(shù)應(yīng)用于化學(xué)補(bǔ)充水系統(tǒng)

為了實(shí)現(xiàn)火力發(fā)電廠的節(jié)能目標(biāo)，采用先進(jìn)的系統(tǒng)裝置是必不可少的。現(xiàn)今，大多數(shù)火力發(fā)電廠都采用純凝汽式機(jī)組，通過(guò)注入化學(xué)補(bǔ)充水來(lái)提高熱力系統(tǒng)的效率，主要有兩種主要方式：①通過(guò)向除氧器中添加適量的水來(lái)進(jìn)行處理。②通過(guò)向凝汽器中添加適量的水來(lái)進(jìn)行處理。當(dāng)確保這些水能夠成功地被添加到凝汽器中時(shí)，就能夠有條不紊地完成初步的除氧工作。當(dāng)汽輪機(jī)的排汽溫度超出了化學(xué)補(bǔ)充水的預(yù)期時(shí)，操作人員只要正確地安裝好凝汽器喉部的相關(guān)設(shè)備，就可以確?；瘜W(xué)補(bǔ)充水以噴射的形式流入凝汽器。通過(guò)采用新型的技術(shù)，能夠有效地減少熱力系統(tǒng)的能量消耗，同時(shí)也能夠充分利用排放的廢氣。通過(guò)引入化學(xué)補(bǔ)充水系統(tǒng)，不僅可以減少低壓加熱器的耗能，并且可以通過(guò)采用低位能抽汽的方式來(lái)提升熱力系統(tǒng)的效率。這樣一來(lái)，就可以大幅度減少高位能的消耗，提升整個(gè)熱力設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性。通過(guò)引入化學(xué)補(bǔ)充水系統(tǒng)，火力發(fā)電廠可以大幅度提高其能源利用率，從而顯著減少機(jī)組的標(biāo)準(zhǔn)煤炭消耗[4]。

4.3 應(yīng)用節(jié)能技術(shù)以有效利用過(guò)熱蒸汽的熱量

火力發(fā)電廠的運(yùn)行過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生大量的煙氣，這些空氣的溫度往往會(huì)升至100℃左右?，F(xiàn)今，許多火力發(fā)電廠通常使用噴水冷卻技術(shù)，將過(guò)熱的蒸汽冷卻到較冷的狀態(tài)，以滿足不同的用電需求。但是，由于低質(zhì)量的能量可以通過(guò)高質(zhì)量的熱能轉(zhuǎn)換，導(dǎo)致大量的熱能浪費(fèi)，降低了發(fā)電效率。汽水換熱器被認(rèn)為是提高熱效率的重要設(shè)備，通過(guò)將熱量傳遞到熱力循環(huán)系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)熱量的有效利用。

4.4 節(jié)能技術(shù)在鍋爐排煙余熱回收中的應(yīng)用

首先，火力發(fā)電廠的核心原理是利用火力將煤炭燃燒，從而產(chǎn)生熱能。然而，由于技術(shù)的局限，火力發(fā)電廠的設(shè)備無(wú)法完全燃燒煤炭，導(dǎo)致排放的煙氣量增加，從而使得排放系統(tǒng)的溫度持續(xù)上升，其平均溫度可達(dá)150～160°C，這就給火力發(fā)電廠的運(yùn)行帶來(lái)了極大的挑戰(zhàn)。盡管鍋爐上安裝了暖風(fēng)器，但是排放的煙氣溫度仍然可以達(dá)到150℃，這表明會(huì)消耗大量的熱量。然而，由于大多數(shù)國(guó)內(nèi)鍋爐無(wú)法有效利用這些排放的熱量，因此大量的能源被浪費(fèi)掉。為了充分利用鍋爐排放的熱量，火力發(fā)電廠應(yīng)當(dāng)采取有效措施，以最大限度地開(kāi)發(fā)和利用其余熱，從而有效地節(jié)約能源，并最大限度地滿足社會(huì)的需求。火力發(fā)電廠的工作人員需要采取有效的技術(shù)手段，將熱力系統(tǒng)與鍋爐排放的廢氣結(jié)合，將廢氣轉(zhuǎn)換為可再生能源，從而最大限度地節(jié)約資源，將廢氣的熱量轉(zhuǎn)換為可再生能，實(shí)現(xiàn)更高的經(jīng)濟(jì)效益。其次，通過(guò)低壓省煤器，可以利用壓力凝結(jié)成液體，然后將其導(dǎo)入排煙系統(tǒng)，從而有效地吸收排煙過(guò)程中產(chǎn)生的大量熱量。當(dāng)今在國(guó)內(nèi)，為了提高鍋爐的效率和經(jīng)濟(jì)性，主要采用串聯(lián)模式將熱力系統(tǒng)與低壓省煤器連接起來(lái)。當(dāng)鍋爐運(yùn)行時(shí)，低壓系統(tǒng)會(huì)在溫度升高后注入凝結(jié)水，從而使排煙系統(tǒng)的溫度降低，這樣可以有效地保持低壓加熱器的水量處于最大值，從而達(dá)到節(jié)能減排的目的。為了確保低壓省煤器能夠發(fā)揮最佳性能，相關(guān)工作人員必須確保熱力系統(tǒng)和低壓省煤器之間的連接處處于正常狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)資源的有效利用。在火力發(fā)電廠熱力系統(tǒng)連接低壓省煤器時(shí)，應(yīng)當(dāng)從3 個(gè)方面進(jìn)行評(píng)估：①確保低壓省煤器保持干凈清潔，避免腐蝕和沉積雜物。②確保鍋爐排煙系統(tǒng)的冷卻裝置始終處于正常運(yùn)行狀態(tài)。③為了實(shí)現(xiàn)最佳的發(fā)電效果，必須采取有效措施，以便將火力發(fā)電廠產(chǎn)生的余熱能量有效利用，并通過(guò)低壓省煤器裝置將其轉(zhuǎn)換為可再利用的資源，從而將鍋爐排煙裝置的溫度降至最低。

4.5 節(jié)能技術(shù)在除氧器排氣及鍋爐排污水余熱回收中的應(yīng)用

除氧器在運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生一些蒸汽，也會(huì)導(dǎo)致一定程度的工質(zhì)和熱量損失，除氧器中產(chǎn)生的蒸汽是一種單一的熱資源，具有一定的壓力和溫度。為了提高熱力系統(tǒng)的效率，可以安裝一個(gè)余熱冷卻器，通過(guò)對(duì)除氧器中的余熱進(jìn)行回收和再利用，可以將水汽余熱轉(zhuǎn)化為化學(xué)補(bǔ)充水，從而更有效地利用系統(tǒng)的余熱，提高整個(gè)系統(tǒng)的節(jié)能效率[5]。近年來(lái)，由于技術(shù)的進(jìn)步，火力發(fā)電廠的鍋爐排放的污染物比例已經(jīng)降至2%～5%。此外，由于鍋爐的運(yùn)行過(guò)程中，熱量的消耗和工質(zhì)的消耗都會(huì)增加。熱水的源源不斷排放，主要是由于其高壓、高溫的特性，應(yīng)該采取有效的循環(huán)再利用措施，以實(shí)現(xiàn)能源的可持續(xù)利用。一般來(lái)說(shuō)，為了實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、保護(hù)環(huán)境，熱力系統(tǒng)必須具備一個(gè)可擴(kuò)展性的處理機(jī)制，可以有效地回收和再生長(zhǎng)期排放的污染物。在生產(chǎn)過(guò)程中，由于污水溫度較高，安裝排污水冷卻器可以有效地回收和利用污水中的熱量，提升系統(tǒng)的能源利用效率。

5 結(jié)語(yǔ)

為了實(shí)現(xiàn)最佳的經(jīng)濟(jì)效益，并且確保企業(yè)在競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)中取得長(zhǎng)期的發(fā)展，電力企業(yè)需要深刻理解并采取有效的措施來(lái)減少對(duì)環(huán)境的影響，以及將節(jié)能技術(shù)融入發(fā)電廠的運(yùn)行之中。高層領(lǐng)導(dǎo)應(yīng)該充分認(rèn)識(shí)到，優(yōu)化設(shè)計(jì)是火力發(fā)電廠的關(guān)鍵，應(yīng)該把先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)與熱力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)結(jié)合起來(lái)，并且不斷地完善機(jī)組的改造，以期望達(dá)到最佳的能源利用效果。具體而言，火力發(fā)電廠應(yīng)該對(duì)熱力系統(tǒng)高效節(jié)能運(yùn)行方式進(jìn)行明確，將節(jié)能技術(shù)有效應(yīng)用于化學(xué)補(bǔ)充水系統(tǒng)、供熱蒸汽過(guò)熱度利用、鍋爐排煙余熱回收利用、除氧器排氣及鍋爐排污水余熱回收利用中，有效地減少發(fā)電廠的損耗，促進(jìn)火力發(fā)電廠的可持續(xù)發(fā)展，在增加經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)能夠?yàn)槿祟?lèi)社會(huì)創(chuàng)造更多的效益。