火力發(fā)電廠集控運(yùn)行過程節(jié)能降耗技術(shù)研究

摘要：探究火力發(fā)電廠集控運(yùn)行過程中的節(jié)能降耗技術(shù)，助力火電廠可持續(xù)發(fā)展，提高能源利用率。，以某火力發(fā)電廠項(xiàng)目為例，分析設(shè)備參數(shù)不足、性能低下、技術(shù)不佳等造成能耗損失的因素，并提出優(yōu)化運(yùn)行指標(biāo)、實(shí)施技改降耗、引用新型技術(shù)等節(jié)能降耗技術(shù)的應(yīng)用措施，并對(duì)其效果加以驗(yàn)證，以期為相關(guān)工作者提供參考。

關(guān)鍵詞：火力發(fā)電廠" 集控運(yùn)行" 節(jié)能降耗技術(shù)" 技術(shù)改造

Research on Energy Saving and Consumption Reduction Technology During Centralized Control Operation Process of Thermal Power Plant

HU Jikun HANG Ming

State Power Investment Corporation of China， Xiexin Binhai Power Generation Co.， Ltd.， Yancheng， Jiangsu Province， 224500 China

Abstract： This paper mainly explores the energy saving and consumption reduction technology in the centralized control operation process of thermal power plants， which helps the sustainable development of thermal power plants and improves the energy utilization efficiency. Taking a certain thermal power plant project as an example， this paper analyzes the factors that cause energy loss， such as insufficient equipment parameters， low performance and poor technology. It also proposes application measures of energy saving and consumption reduction technology such as optimization of operation indicators， implementation of technological upgrades to reduce consumption， and introduction of new technologies， and their effects are verified， in order to provide references for relevant workers.

Key Words： Thermal power plant; Centralized control operation; Energy saving and consumption reduction technologies; Technological transformation

電能是人們生活及服務(wù)業(yè)、工業(yè)生產(chǎn)直接消費(fèi)、應(yīng)用的二次能源形式。而發(fā)電廠作為轉(zhuǎn)化一次能源為電能的重要節(jié)點(diǎn)，面臨電力缺口大、發(fā)電機(jī)組比重高、地域發(fā)展不平衡等問題，這會(huì)嚴(yán)重影響能源利用率。為此，諸多學(xué)者對(duì)火力發(fā)電廠節(jié)能降耗進(jìn)行研究，邵長(zhǎng)軍[1]簡(jiǎn)要闡述新時(shí)期火電廠集控運(yùn)行節(jié)能降耗重要性，分析人為因素、設(shè)備因素、技術(shù)差異對(duì)集控運(yùn)行的影響，提出加強(qiáng)鍋爐生產(chǎn)控制、汽輪機(jī)組高效運(yùn)行、智能集控運(yùn)行技術(shù)、強(qiáng)化電廠生產(chǎn)管理等方案，以適應(yīng)市場(chǎng)變化與環(huán)境要求。王曉飛[2]研究實(shí)際火電廠運(yùn)行中，總平面布局緊湊，從高壓系統(tǒng)電壓等級(jí)、設(shè)備容量、節(jié)能產(chǎn)品這幾方面出發(fā)，降低廠用電率，正確處理收益與投資關(guān)系?；谏鲜鰧W(xué)者研究，筆者采取案例分析法分析運(yùn)行能耗，研究節(jié)能降耗技術(shù)及其應(yīng)用效果，推動(dòng)電力行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的同時(shí)，落實(shí)社會(huì)發(fā)展與能源安全戰(zhàn)略，具有積極現(xiàn)實(shí)意義。

1 火力發(fā)電廠集控運(yùn)行能耗分析

以某火力發(fā)電廠項(xiàng)目為例，2 000 MW裝機(jī)容量，燃煤機(jī)組4臺(tái)，1期是2×330 MW，2期是2×670 MW超臨界機(jī)組。而在670 MW機(jī)組投產(chǎn)，整體能耗較大，設(shè)計(jì)煤種下，空氣預(yù)熱器出口熱風(fēng)溫度308 ℃，冷風(fēng)28 ℃，一次風(fēng)率20.2%。燃燒煤種時(shí)，一次風(fēng)選型較小，迎接夏季高峰期，難以滿足運(yùn)行要求。能量損失分析中，火電廠集控運(yùn)行時(shí)，熱力設(shè)備轉(zhuǎn)換輸入能量為有效輸出能量，不同轉(zhuǎn)換階段，以能量損失反映不同階段損失大小。

以汽輪機(jī)為例，理想狀態(tài)下冷源損失包括凝汽器中汽輪機(jī)排汽放熱量、蒸汽膨脹內(nèi)部損失等。熱耗量比值公式如下。

式（1）中，是汽輪機(jī)熱耗量；是汽輪機(jī)實(shí)際汽耗內(nèi)功率；是汽輪機(jī)熱耗。能耗影響因素如下。（1）設(shè)備參數(shù)不足。集控運(yùn)行未能對(duì)運(yùn)行參數(shù)嚴(yán)格控制，如汽輪機(jī)循環(huán)水泵量、鍋爐一次風(fēng)量等，均會(huì)降低能源利用率，增加能耗。（2）設(shè)備性能低下?；痣姀S部分老舊設(shè)備老化、性能有所不足，無(wú)法應(yīng)對(duì)電廠不同負(fù)荷需求，增加了能耗與能源浪費(fèi)。（3）設(shè)備技術(shù)不佳。集控運(yùn)行未能充分利用新設(shè)備、技術(shù)等，技術(shù)水平相對(duì)較低，難以降低能耗。[A1]

2 火力發(fā)電廠集控運(yùn)行過程節(jié)能降耗技術(shù)

2.1優(yōu)化運(yùn)行指標(biāo)

2.1.1鍋爐指標(biāo)

在集控運(yùn)行中，鍋爐燃燒作為耗能最大機(jī)組之一，需要對(duì)其運(yùn)行各參數(shù)指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化。

（1）優(yōu)化制粉系統(tǒng)。

鍋爐改造粉煤分離器，通過優(yōu)化試驗(yàn)方式，綜合考慮機(jī)組爐渣、飛灰可燃物含量與機(jī)組帶負(fù)荷能力，確定分離器擋板開度4、磨煤機(jī)料位500～650 Pa、電流115 A，定期清理分離器，控制煤粉細(xì)度R90約為10%。同時(shí)，考慮到一、二次風(fēng)機(jī)能耗較高，并且暖風(fēng)器結(jié)構(gòu)增加了風(fēng)道阻力，相同葉片角度，伴隨管路阻力增加，出口風(fēng)壓越高，工況越不穩(wěn)定，如圖1所示。

發(fā)電廠中，送風(fēng)能耗取決于風(fēng)流量、壓降，以功率評(píng)價(jià)指標(biāo)評(píng)估能耗，公式如下。

式（2）中：是風(fēng)機(jī)能耗；是氣體可壓縮系數(shù)；是風(fēng)機(jī)全壓，即進(jìn)口氣流全壓與出口氣流全壓差；是風(fēng)機(jī)進(jìn)口流量體積。為減少設(shè)備能耗，降低燃煤發(fā)電成本，需要降低風(fēng)道中一、二次風(fēng)流動(dòng)阻力，將送風(fēng)設(shè)備改為旋轉(zhuǎn)型，防止投運(yùn)階段污損、腐蝕、積灰等[3]。并適當(dāng)優(yōu)化送風(fēng)參數(shù)。

（2）降低鍋爐氧量。

在機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行中，控制氧量可能存在偏差，不符合最佳點(diǎn)要求，項(xiàng)目修正670 MW機(jī)組控制氧量函數(shù)，如圖2所示。通過適當(dāng)增加氧量小指標(biāo)比重模式，對(duì)指標(biāo)進(jìn)行調(diào)整，有效降低0.5%氧量，煤耗減少0.5 g/kWh。

（3）控制空預(yù)器漏風(fēng)。

在鍋爐空預(yù)器中，需要控制其漏風(fēng)率在6%以內(nèi)，要求人員每月對(duì)其漏風(fēng)、運(yùn)行阻力進(jìn)行檢測(cè)，并且動(dòng)態(tài)跟蹤設(shè)備密封情況，做到及時(shí)調(diào)整[4]。同時(shí)，執(zhí)行吹灰制度，定期沖洗、吹掃蓄熱元件。冬季溫度較低，運(yùn)行暖風(fēng)器改善運(yùn)行環(huán)境。

2.1.2汽機(jī)指標(biāo)

（1）控制主汽壓力。

汽機(jī)在80%負(fù)荷下，根據(jù)額定壓力參數(shù)運(yùn)行，負(fù)荷在80%以下，按照滑壓參數(shù)運(yùn)行。還要優(yōu)化滑壓曲線，例如：340 MW負(fù)荷時(shí)，熱耗、煤耗分別降低35 kJ/kWh、1.4 g/kWh。同時(shí)，控制主蒸汽壓力，采取熱力試驗(yàn)方法，界定機(jī)組負(fù)荷、壓力運(yùn)行曲線，對(duì)其嚴(yán)格執(zhí)行，接近±0.5 MPa壓力運(yùn)行，維持壓力穩(wěn)定，以免壓力波動(dòng)超限[5]。

（2）優(yōu)化循環(huán)水泵。

該發(fā)電廠循環(huán)水泵是節(jié)能降耗關(guān)鍵點(diǎn)，有2個(gè)循環(huán)水泵，以調(diào)整試驗(yàn)方式，明確不同循環(huán)水泵、負(fù)荷下最佳運(yùn)行方式。機(jī)組運(yùn)行提高整體效率，調(diào)整循環(huán)水泵方式，優(yōu)化后能夠降低排汽壓力0.69 kPa、煤耗2.48 g/kWh，用電率提高0.093%。

（3）提高系統(tǒng)嚴(yán)密性。

在汽機(jī)真空嚴(yán)密性中，憑借檢測(cè)機(jī)組機(jī)會(huì)，對(duì)低壓軸封進(jìn)行調(diào)整，適當(dāng)縮小軸封間隙，有效消除閥門泄漏、凝結(jié)器漏水等情況。同時(shí)，調(diào)整軸封參數(shù)，仔細(xì)檢查其真空嚴(yán)密性，可以使用氦質(zhì)譜檢漏儀。項(xiàng)目通過對(duì)670 MW機(jī)組優(yōu)化，保證嚴(yán)密性在0.14 kPa/min以下，真空度增加0.3 kPa。

2.2 實(shí)施技改降耗

2.2.1鍋爐改造

（1）項(xiàng)目670 MW機(jī)組燃用煤炭時(shí)，配置雙進(jìn)雙出鋼球磨煤機(jī)6套和雷蒙式分離器。但是，分離器存在門軸、板間間隙較大情況，導(dǎo)致氣流短路，難以仔細(xì)研磨煤炭，加大了煤粉力度，容易出現(xiàn)飛灰、爐渣等。對(duì)其進(jìn)行改造，分離器改成單板自重式內(nèi)錐體鎖氣器，并且優(yōu)化制粉系統(tǒng)后，能夠降低爐渣和飛灰分別至5%、3%。

（2）鍋爐受熱面受限于制造、設(shè)計(jì)等原因，再熱氣溫低、一次風(fēng)溫低，存在設(shè)備隱患，改造方法如下。（1）改造低溫再熱器。改造過程中，將原有定位板固定變成管夾連接，適當(dāng)增加30%換熱面積的同時(shí)，也能避免受熱膨脹被阻，導(dǎo)致管子開裂。（2）調(diào)整分離器葉片角度。以增加開度方式，提高粉煤濃淡比，以免二者離析，降低排放NOx量。（3）改變預(yù)熱器轉(zhuǎn)向。煙氣通過一次風(fēng)倉(cāng)，適當(dāng)增加20 ℃熱風(fēng)，以免粉煤混合量較大，影響燃燒效果，以此解決鍋爐隱患，使其穩(wěn)定燃燒。

2.2.2汽機(jī)改造

（1）改造涼水塔配水。

機(jī)組雙循環(huán)水泵利用虹吸作用對(duì)涼水塔配水，由于難以達(dá)到均勻配水效果，僅外區(qū)淋水，降低冷卻效果。借助檢修機(jī)組機(jī)會(huì)，改造閘板配水，以開啟閘板高度，控制內(nèi)區(qū)水量，解決虹吸配水不均問題。該改造方法，能夠降低冷卻塔溫度0.5 ℃，相對(duì)減少電流4 0A。

（2）改造疏水系統(tǒng)。

機(jī)組布置中，整體疏水管線較為復(fù)雜，水流流動(dòng)時(shí)將會(huì)阻力損失，要求對(duì)其疏水補(bǔ)償，適當(dāng)將疏水門開度增大，維持低加水位，對(duì)機(jī)組熱耗造成影響。項(xiàng)目采取恰當(dāng)改造方式，優(yōu)化管道與閥門等結(jié)構(gòu)布置，避免出現(xiàn)轉(zhuǎn)彎、曲線等布局，以保證其疏水正常，改善循環(huán)效果。

3 火力發(fā)電廠集控運(yùn)行過程節(jié)能降耗效果

3.1節(jié)能效益

為評(píng)估370 MW機(jī)組效益，根據(jù)電廠改造情況，以2024年8月機(jī)組性能開展試驗(yàn)，分析節(jié)能效益，如表1所示?？梢?，項(xiàng)目熱耗降低387 kJ/kwh[A3] 。

3.2節(jié)煤效益

按照5 500 h年利用數(shù)計(jì)算節(jié)煤量，確定可節(jié)能3.933 8萬(wàn)t標(biāo)準(zhǔn)煤。并在節(jié)能降耗方面，考慮市場(chǎng)827元/t計(jì)算市場(chǎng)煤價(jià)，年直接收益3 253.23萬(wàn)元/a。

3.3環(huán)境效益

火力發(fā)電廠機(jī)組改造后，能夠增加能源利用率，對(duì)調(diào)節(jié)電網(wǎng)系統(tǒng)，保證其可靠穩(wěn)定性具有積極作用，也能促進(jìn)地方GDP增長(zhǎng)，助力構(gòu)建清潔能源社會(huì)。并且，發(fā)電煤耗降低為287.19 g/kWh，生產(chǎn)每度電能夠減少CO2排放29.51 g、SO2排放0.443 g、NOx排放0.11 g。

4 結(jié)論

綜上所述，發(fā)電廠作為我國(guó)能源生產(chǎn)關(guān)鍵部分，排放量與能耗卻較高，嚴(yán)重污染周圍環(huán)境，必須統(tǒng)籌協(xié)調(diào)能源安全、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、環(huán)境保護(hù)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)集控運(yùn)行的節(jié)能降耗。因此，在火力發(fā)電廠集控運(yùn)行中，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況，根據(jù)鍋爐、汽輪機(jī)等高能耗設(shè)備實(shí)際情況，采取優(yōu)化指標(biāo)、技改降耗、技術(shù)創(chuàng)新的方式，熱耗降低387 kJ/kwh[A5] ，提高節(jié)能效益，推動(dòng)火電廠可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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