申家慧

【摘 要】節(jié)能減排是國家的一項(xiàng)重要政策措施，發(fā)電廠尤其是火力發(fā)電廠是節(jié)能減排的重點(diǎn)領(lǐng)域，通過提高發(fā)電環(huán)節(jié)的能源利用效率，減少能源的消耗更是發(fā)電廠的重要責(zé)任。本文以火力發(fā)電廠為研究重點(diǎn)，以節(jié)能減排為研究方向，分析了發(fā)電廠的九項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，并就技術(shù)改造及節(jié)能減排措施提供了策略和建議，試圖為發(fā)電廠節(jié)能減排提供相關(guān)參考。

【關(guān)鍵詞】發(fā)電廠 節(jié)能技術(shù) 節(jié)能減排

1 發(fā)電廠節(jié)能減排的重要意義

在國家節(jié)能減排的重要領(lǐng)域和行業(yè)之中，電力行業(yè)是節(jié)能減排的大戶，對(duì)于控制節(jié)能減排的指標(biāo)和國家節(jié)能減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)具有非常重要的支撐作用。當(dāng)前，火力發(fā)電是我國發(fā)電廠的主流，占有發(fā)電廠的很大比例，火力發(fā)電的原料是只要是煤炭，在發(fā)電過程中消耗掉大量的煤炭資源，如果不能潔凈利用和潔凈燃燒，會(huì)對(duì)大氣環(huán)境和自然環(huán)境造成非常大的影響，對(duì)于周圍居民的生命健康影響巨大。當(dāng)然，發(fā)電廠實(shí)施的節(jié)能減排的相關(guān)措施如脫硫與廢氣利用等也產(chǎn)生了一定的效果，但是，節(jié)能減排的壓力和任務(wù)依然嚴(yán)峻，同時(shí)，在節(jié)能減排的技術(shù)和措施上也存在很多問題，比如脫硫副產(chǎn)品的再利用率很低，脫硫設(shè)備的故障多發(fā)等等。

從宏觀層面來看，我國的化石能源是最要能源，但是化石能源又是不可再生能源，而且就人均資源量來看，我國的人均資源量處于世界的中等國家水平，比較低。從能源資源的總體情況看，存在分布不均衡，運(yùn)輸不方面，工業(yè)化水平較低，高耗能為主，煤炭是主要能源，潔凈開發(fā)利用的程度不深等方面的問題，所有這些，更為我們開展發(fā)電廠節(jié)能減排提供了大的背景和要求，更需要發(fā)電廠在節(jié)能減排上做出改革和提升，為能源戰(zhàn)略的實(shí)施提供基礎(chǔ)。

從技術(shù)角度看，火力發(fā)電廠利用各種燃料燃燒提供電力能源，是從化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能、熱能轉(zhuǎn)為機(jī)械能、機(jī)械能再轉(zhuǎn)為電能，在能源轉(zhuǎn)化的過程中能源的消耗和浪費(fèi)是非常大的，因此火力發(fā)電廠是節(jié)能減排的重點(diǎn)之一。

2 發(fā)電廠節(jié)能減排主要技術(shù)與節(jié)能減排策略

2.1 關(guān)于氣體燃料的節(jié)能燃燒技術(shù)

相對(duì)來講，氣體燃料在燃燒時(shí)產(chǎn)生的效率時(shí)非常高的，但是在技術(shù)應(yīng)用中也要注意的問題是，其一對(duì)于火焰的穩(wěn)定性的控制，對(duì)于不同火焰的情況采取相應(yīng)的措施；其二選用合適的燃燒器，對(duì)于不同型號(hào)的燃燒器要能夠準(zhǔn)確把握其中的操作特點(diǎn)和要求；其三對(duì)燃燒器的結(jié)構(gòu)參數(shù)和流動(dòng)參數(shù)進(jìn)行有效的控制和運(yùn)用，熟練操作各種參數(shù)之間的變化；其四在燃燒器的現(xiàn)有基礎(chǔ)上進(jìn)行適當(dāng)?shù)母母锖蛣?chuàng)新，運(yùn)用新的技術(shù)改造燃燒器，降低污染和資源的消耗。

2.2 關(guān)于油的節(jié)能燃燒技術(shù)

油的沸點(diǎn)很低，低于著火的溫度，是在油蒸汽的情況下進(jìn)行燃燒的。影響油燃燒質(zhì)量的重要因素是關(guān)于油的霧化，霧化質(zhì)量的高低就成為了油燃燒的關(guān)鍵，那么在優(yōu)化技術(shù)的過程中，選擇合適的是非常重要的，簡(jiǎn)單式壓力霧化噴油嘴就是一種非常好的選擇。不同的噴油嘴噴出的油量不同，對(duì)于油壓的調(diào)節(jié)可以實(shí)現(xiàn)噴油量的調(diào)節(jié)，高負(fù)荷的時(shí)候油壓將會(huì)升高，霧化的質(zhì)量水平也相應(yīng)會(huì)提高，這樣的噴嘴就就基本負(fù)荷鍋爐的需要?；赜褪綁毫F化噴油嘴則適用于負(fù)荷變動(dòng)較大的情況下，回油式壓力霧化噴油嘴有回油道，它可以通過回油壓力的變化實(shí)現(xiàn)對(duì)流量的調(diào)節(jié)，這個(gè)過程中，油的旋流強(qiáng)度基本保持不變。

2.3 關(guān)于煤粉的穩(wěn)定節(jié)能燃燒技術(shù)

我國資源結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了我國電力結(jié)構(gòu)主要是以火電為主，在火力發(fā)電廠中粉煤鍋爐是最常見的設(shè)備，對(duì)于粉煤鍋爐的延燒技術(shù)的改造和技術(shù)優(yōu)化非常我國資源機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)決定了我國發(fā)電廠以火力發(fā)電為主，重要。在進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化過程中，要降低污染燃燒與穩(wěn)定相結(jié)合，運(yùn)用高濃度煤粉燃燒技術(shù)，盡量節(jié)約煤炭的消耗，減少燃燒造成的污染，為鍋爐的安全運(yùn)行和調(diào)峰創(chuàng)造必要的條件。而且，在節(jié)能技術(shù)中，要提高燃燒效率防止結(jié)渣，并能夠在低負(fù)荷情況下實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定燃燒，采用新型的燃燒器就是很好的策略選擇，一次性設(shè)備的投資可以實(shí)現(xiàn)后期相關(guān)節(jié)能的實(shí)現(xiàn)與優(yōu)化。在鈍體燃燒器中，它的主要組成部分是風(fēng)管、上下聯(lián)扳和縫隙鈍體等幾個(gè)主要部分。它在燃燒時(shí)能夠有效提高火焰的穩(wěn)定性，而且四流區(qū)能夠獲得穩(wěn)定的起源能力，這種設(shè)備非常適合于在劣質(zhì)煤的燃燒過程中采用，非常適用于各種煤氣爐以及煤粉爐。

2.4 關(guān)于提高蒸汽參數(shù)技術(shù)

常規(guī)超超臨界機(jī)組的典型參數(shù)是25-26.25MPa/600℃/600℃，通過提高汽輪機(jī)進(jìn)汽參數(shù)就可以直接提高機(jī)組的運(yùn)行效率。當(dāng)主蒸汽的壓力大于27MPa時(shí)，通過提高1MPa進(jìn)汽的壓力，就可以降低0.1%左右的汽機(jī)熱耗。熱再熱蒸汽溫度每當(dāng)提高10℃時(shí)，就可以降低0.15%的熱耗。這預(yù)計(jì)相比于常規(guī)超超臨界機(jī)組即可降低1.5～2.5克/千瓦時(shí)的供電煤耗。這種技術(shù)比較成熟，可適用于66、100萬千瓦的超超臨界機(jī)組的設(shè)計(jì)優(yōu)化。當(dāng)新的鎳基耐高溫材料研發(fā)成功后，蒸汽參數(shù)就可提高至700℃，大幅提高機(jī)組熱效率供電煤耗預(yù)計(jì)可達(dá)到246克/千瓦時(shí)。

2.5 關(guān)于二次再熱技術(shù)

在常規(guī)一次再熱的基礎(chǔ)上，汽輪機(jī)排汽二次進(jìn)入鍋爐進(jìn)行再熱。汽輪機(jī)增加超高壓缸，超高壓缸排汽為冷一次再熱，其經(jīng)過鍋爐一次再熱器加熱后進(jìn)入高壓缸，高壓缸排汽為冷二次再熱，其經(jīng)過鍋爐二次再熱器加熱后進(jìn)入中壓缸。比一次再熱機(jī)組熱效率高出2%～3%，可降低供電煤耗8～10克/千瓦時(shí)技術(shù)較成熟。美國、德國、日本、丹麥等國家部分30萬千瓦以上機(jī)組已有應(yīng)用。國內(nèi)有100萬千瓦二次再熱技術(shù)示范工程。

2.6 關(guān)于汽輪機(jī)改造技術(shù)

通過全三維技術(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)汽輪機(jī)通流的部分，采用新型高效葉片和新型汽封技術(shù)改造汽輪機(jī)，節(jié)能提效效果明顯。預(yù)計(jì)可降低供電煤耗10～20g/kWh。適用于13.5～60萬千瓦各類型機(jī)組，此項(xiàng)技術(shù)比較成熟。汽輪機(jī)部分普遍存在著汽缸運(yùn)行效率較低或者高壓缸效率隨運(yùn)行時(shí)間增加不斷下降的情況和問題，其中的主要原因是由于汽輪機(jī)通流部分不完善、汽封間隙過大、汽輪機(jī)內(nèi)缸接合面存在嚴(yán)重漏汽、級(jí)間漏汽以及蒸汽短路的現(xiàn)象。通過對(duì)汽輪機(jī)本體技術(shù)進(jìn)行改造，提高其運(yùn)行缸的效率，節(jié)能提效效果就非常顯著。預(yù)計(jì)可以降低供電煤耗2～4g/kWh，這種技術(shù)改造適用于30～60萬千瓦的各類型機(jī)組，并且此項(xiàng)技術(shù)比較成熟。

2.7 關(guān)于汽機(jī)主汽濾網(wǎng)結(jié)構(gòu)型式優(yōu)化策略研究

為了減少主再熱蒸汽固體顆粒和異物對(duì)汽輪機(jī)中通流部分的損傷，主再熱蒸汽閥門均裝有濾網(wǎng)裝置。常見濾網(wǎng)孔徑均為φ7，并已開有倒角。這樣可以減少蒸汽壓降以及熱耗，暫時(shí)不能降低供電煤耗估算值。此項(xiàng)技術(shù)適用于各級(jí)容量機(jī)組，并且此項(xiàng)技術(shù)比較成熟。

2.8 關(guān)于鍋爐改造技術(shù)

加裝煙氣冷卻器在空預(yù)器之后脫硫塔之前煙道的合適位置，用來加熱凝結(jié)水、鍋爐送風(fēng)或城市熱網(wǎng)低溫的回水，回收部分的熱量，從而達(dá)到節(jié)能提效以及節(jié)水的效果和目的。通過采用低壓省煤器技術(shù)，若排煙溫度每降低30℃，機(jī)組供電煤耗就可以降低1.8g/kWh，脫硫系統(tǒng)耗水量就可以減少70%。此項(xiàng)技術(shù)適用于排煙溫度比設(shè)計(jì)值偏高20℃以上的機(jī)組情況，并且此項(xiàng)技術(shù)比較成熟。鍋爐普遍存在著排煙溫度高以及風(fēng)機(jī)耗電高的情況，通過對(duì)其進(jìn)行改造，就可以降低其排煙的溫度以及風(fēng)機(jī)的電耗。采用的具體措施一般是：對(duì)一次風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、增壓風(fēng)機(jī)葉輪進(jìn)行改造或者變頻改造；對(duì)鍋爐的受熱面或者對(duì)省煤器進(jìn)行改造。預(yù)計(jì)這可以降低1.0～2.0g/kWh煤耗。此項(xiàng)技術(shù)適用于30萬千瓦的亞臨界機(jī)組、60萬千瓦的亞臨界機(jī)組以及超臨界機(jī)組，此項(xiàng)技術(shù)比較成熟。電廠在實(shí)際燃用煤種與設(shè)計(jì)煤種差異較大的時(shí)候，就會(huì)對(duì)鍋爐燃燒造成很大的影響。通過開展鍋爐燃燒以及制粉系統(tǒng)的優(yōu)化試驗(yàn)，確定其合理的風(fēng)量、風(fēng)粉比以及煤粉細(xì)度等，這有利于電廠的優(yōu)化運(yùn)行。這項(xiàng)技術(shù)預(yù)計(jì)可降低0.5～1.5g/kWh的供電煤耗?，F(xiàn)役的各級(jí)容量機(jī)組均可以普遍采用，并且此項(xiàng)技術(shù)比較成熟。

2.9 關(guān)于汽輪機(jī)優(yōu)化技術(shù)

通過對(duì)汽輪機(jī)不同順序開啟規(guī)律下配汽不平衡汽流力的計(jì)算，以及機(jī)組軸承承載情況的綜合分析，采用閥門開啟順序重組及優(yōu)化技術(shù)，解決機(jī)組在投入順序閥運(yùn)行時(shí)的瓦溫升高、振動(dòng)異常問題，使機(jī)組能順利投入順序閥運(yùn)行，從而提高機(jī)組的運(yùn)行效率。預(yù)計(jì)可降低供電煤耗2～3g/kWh。適用于20萬千瓦以上機(jī)組，此項(xiàng)技術(shù)比較成熟。汽輪機(jī)冷端性能差，表現(xiàn)為機(jī)組真空低。通過采取技術(shù)改造措施，提高機(jī)組運(yùn)行真空，可取得很好的節(jié)能提效效果。預(yù)計(jì)可降低供電煤耗0.5～1.0g/kWh。適用于30萬千瓦亞臨界機(jī)組、60萬千瓦亞臨界機(jī)組和超臨界機(jī)組，此項(xiàng)技術(shù)比較成熟。

3 結(jié)語

發(fā)電廠尤其是火力發(fā)電廠在節(jié)能減排中具有非常重要的作用，承擔(dān)著節(jié)能減排的主要目標(biāo)責(zé)任。本文從宏觀層面、節(jié)能層面以及技術(shù)層面就節(jié)能減排進(jìn)行分析，對(duì)于發(fā)電廠的燃料燃燒技術(shù)以及電廠用電技術(shù)進(jìn)行匯總分析，提出了較為可行的改進(jìn)及優(yōu)化措施，這對(duì)于發(fā)電廠健康科學(xué)發(fā)展提供了很好的支撐。

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