邱智偉(鄭州大學(xué)化工與能源學(xué)院,河南鄭州 450001)

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煤炭火力發(fā)電廠關(guān)鍵節(jié)能因素分析

邱智偉
(鄭州大學(xué)化工與能源學(xué)院,河南鄭州 450001)

【摘 要】隨著世界能源的短缺和中國資源節(jié)約型經(jīng)濟(jì)的建設(shè),我國節(jié)能減排監(jiān)管力度的加強(qiáng),以及企業(yè)能源成本的壓力,節(jié)約能源在企業(yè)生產(chǎn)中占據(jù)越來越重要的地位。在此嚴(yán)峻形勢下,本文結(jié)合煤炭火力發(fā)電廠能源利用現(xiàn)狀及其特點(diǎn),從鍋爐、汽輪機(jī)、主要綜合因素等幾大方面重點(diǎn)分析煤炭火力發(fā)電廠的關(guān)鍵節(jié)能因素,為我國煤炭火力發(fā)電廠的節(jié)能減排提供可行性建議。

【關(guān)鍵詞】煤炭火力發(fā)電廠 節(jié)能 能源因素 鍋爐效率 汽輪機(jī)效率

1 引言

能源是人類長久以來賴以生存與發(fā)展、社會得以穩(wěn)定與繁榮的關(guān)鍵性物質(zhì)基礎(chǔ)。目前，我國已經(jīng)發(fā)展成為當(dāng)今世界排名第二位的能源生產(chǎn)國與能源消費(fèi)國。其中，煤炭在我國一次能源生產(chǎn)和消費(fèi)中所占比例一直是70%左右，今后30～50年內(nèi)，在我國一次能源構(gòu)成的主導(dǎo)地位不會改變。因此，在我國電力行業(yè)中，煤炭火力發(fā)電仍會長期占有重要地位［1］。

然而，火力發(fā)電廠消耗能源大，其中僅燃煤電廠消耗的煤炭量就占全國煤炭消耗總量的50%左右，雖然我國火力發(fā)電廠的供電煤耗已接近世界先進(jìn)水平，但與一些發(fā)達(dá)國家相比還有很大差距。因此，煤炭火力發(fā)電廠的節(jié)能就顯得尤為重要。

2 煤炭火力發(fā)電廠能源利用現(xiàn)狀

就目前而言，我國的電力生產(chǎn)仍然主要以煤炭為主。在火力發(fā)電廠中發(fā)電成本中大約60%都是燃煤成本。但是，以我國200-600 MW機(jī)組來說，其供電標(biāo)煤耗最低的仍較國外先進(jìn)水平高10g／(kW·h)[2]。我國同時(shí)也有相關(guān)法律對節(jié)約能源作出規(guī)范，例如《中華人民共和國節(jié)約能源法》就明確指出：“節(jié)約資源是我國的基本國策。國家實(shí)施節(jié)約與開發(fā)并舉、把節(jié)約放在首位的能源發(fā)展戰(zhàn)略。”因此，我國必須在燃煤電廠實(shí)施科學(xué)的節(jié)能措施，必須明確燃煤電廠的能源因素，挖掘節(jié)能潛力，實(shí)施具體的節(jié)能措施，以達(dá)到節(jié)能效果，提高經(jīng)濟(jì)效益。

3 鍋爐因素分析

鍋爐熱效率是反映鍋爐運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的一項(xiàng)綜合指標(biāo)。鍋爐熱效率越高，熱量損失就越少，電廠熱經(jīng)濟(jì)性就越好。具體有如下指標(biāo)：

(1)排煙溫度：排煙溫度過高，將直接導(dǎo)致熱損失增大，鍋爐的熱效率降低。

(2)鍋爐氧量：鍋爐氧量影響燃燒的穩(wěn)定性和燃燒效率。氧量不合格，不僅會造成燃煤損失，而且影響生產(chǎn)效率。

(3)飛灰和灰渣可燃物：一般情況下，300MW燃煤機(jī)組鍋爐飛灰可燃物含量每升高1%，鍋爐熱效率降低約0.3%，機(jī)組供電煤耗升高1.11g/(kw·h)左右［3］。

(4)煤粉細(xì)度：煤粉過粗，鍋爐排煙溫度升高；煤粉過細(xì)，增加了受熱面積灰的幾率，同時(shí)也增加了制粉系統(tǒng)電耗。

(5)空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率：空氣預(yù)熱器漏風(fēng)會導(dǎo)致鍋爐排煙增多，使空氣直接進(jìn)入煙道被引風(fēng)機(jī)抽走排向大氣，由于排煙量增大，使引風(fēng)機(jī)的電耗增加。

(6)吹灰器投入率：經(jīng)長期運(yùn)行，吹灰可降低鍋爐的排煙熱損失，送、引風(fēng)機(jī)電耗也明顯降低。

(7)鍋爐主蒸汽壓力/溫度：汽溫過高會加快金屬材料的蠕變產(chǎn)生額外的熱應(yīng)力，縮短設(shè)備的使用壽命。汽溫過低則會加劇侵蝕汽輪機(jī)葉片，長期運(yùn)行甚至損壞設(shè)備，使發(fā)電廠的經(jīng)濟(jì)性降低。

(8)鍋爐再熱蒸汽溫度：再熱蒸汽溫度每降低1℃，熱耗將增加0.025%，機(jī)組供電煤耗增加0.07g/(kw·h)左右。

(9)過熱器減溫水流量：對于過熱器和再熱器，隨著減溫水量的增加，機(jī)組煤耗率都近似線性增加。

(10)鍋爐排污率：排污率越高，爐內(nèi)廢渣結(jié)垢越少，鍋爐熱效率就越高，能量損失越少。

4 汽輪機(jī)因素分析

汽輪機(jī)組熱耗率即汽輪機(jī)從外部熱源取得的熱量與其輸出功率之比，單位為：KJ/(KW·h)。熱耗率越大，則汽輪機(jī)熱損失越嚴(yán)重，能源利用率就越低。詳細(xì)指標(biāo)如下：

(1)凝汽器真空：國產(chǎn)引進(jìn)型300MW機(jī)組普遍存在真空度偏低的問題，凝汽器真空度在91%到94%之間，比設(shè)計(jì)值低3到6個(gè)百分點(diǎn)，使機(jī)組供電煤耗增加8.16g/(kw·h)。

(2)真空嚴(yán)密性：當(dāng)漏入真空系統(tǒng)的空氣需增加射水抽氣器或真空泵的負(fù)荷，浪費(fèi)廠用電及工業(yè)用水。

(3)凝汽器端差：凝器設(shè)備汽輪機(jī)排汽溫度降低的同時(shí)會降低排氣壓力，機(jī)組的真空度就越好，汽輪機(jī)熱效率就越高。

(4)凝結(jié)水過冷度：凝結(jié)水過冷度會增加冷源損失，增大汽輪機(jī)熱耗率，增加生產(chǎn)成本。同時(shí)，過冷度會引起凝結(jié)水的含氧量增大，從而加劇凝汽器內(nèi)換熱管及相關(guān)管道閥門的腐蝕，縮短設(shè)備的使用壽命。

(5)給水溫度：中間再熱能有效降低冷凝器的冷源損失，同時(shí)回?zé)峒訜崾拐羝奈鼰崃繙p少。

(6)加熱器端差：端差增大會降低出水溫度，增加抽氣量和鍋爐吸熱量。

(7)高加投入率：高加投入率偏低會造成高加泄漏，能源浪費(fèi)，增加檢修工期，換熱管使用壽命降低。

5 主要綜合因素分析

5.1 發(fā)電煤耗

發(fā)電煤耗作為一項(xiàng)重要的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，不僅反映發(fā)電廠電力生產(chǎn)時(shí)的能源消耗，有利于發(fā)電廠進(jìn)行節(jié)能改造，而且也能說明電力生產(chǎn)的技術(shù)水平，便于與世界先進(jìn)國家作比較。

(1)入廠煤與入爐煤熱值差：分析入廠煤與入爐煤熱值差，有助于了解煤場存煤損失，同時(shí)也便于對煤質(zhì)進(jìn)行檢驗(yàn)，收集燃煤管理的相關(guān)資料。入廠煤與入爐煤熱值差應(yīng)控制在502J/g之內(nèi)。

(2)配煤合格率：合格率越高，配煤越能滿足生產(chǎn)條件，燃燒越充分，能源利用率就越高。

(3)燃料其他管理因素：應(yīng)充分考慮煤炭全水分、入爐煤質(zhì)合格率、燃料到貨率、虧噸率、索賠率、檢斤率、檢質(zhì)率和煤場存損率。

5.2 供電煤耗

供電煤耗是火電廠每向用戶提供1KW·h電量所需要消耗的標(biāo)準(zhǔn)煤量，單位g/(kw·h) 。供電煤耗是反映火電廠能源轉(zhuǎn)化效率的綜合指標(biāo)，是火電廠生產(chǎn)經(jīng)營情況的綜合體現(xiàn)。

5.3 廠用電率

按照目前發(fā)電廠的通用統(tǒng)計(jì)方法，廠用電率可以分為綜合廠用電率、發(fā)電廠用電率和輔助廠用電率三種。其中發(fā)電廠用電率約占全廠綜合廠用電量的90%左右［4］。

5.4 發(fā)電水耗

火電廠在生產(chǎn)過程中需要消耗一定量的水，用于化學(xué)補(bǔ)給水，循環(huán)冷卻用水的補(bǔ)充水及其他工藝用水等。提高機(jī)組負(fù)荷率、循環(huán)水濃縮倍率可降低發(fā)電水耗。

6 結(jié)語

通過以上研究分析得出以下幾條結(jié)論：

(1)我國的電力生產(chǎn)一直以火電為主，在以后不短的時(shí)期內(nèi)，火力發(fā)電廠仍會在中國電力行業(yè)中占據(jù)重要地位。

(2)燃煤電廠生產(chǎn)過程的特點(diǎn)決定了其是高耗能企業(yè)。因此，在燃煤電廠的節(jié)能勢在必行。

(3)通過對煤炭火力發(fā)電廠能源因素的識別分析，在實(shí)際生產(chǎn)中，抓住主要耗能方面，控制主要能源因素，有效的降低能源消耗，提高能源利用率。

參考文獻(xiàn):

[1]程剛.火電廠主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的節(jié)能控制與監(jiān)督原理[J].電力技術(shù)經(jīng)濟(jì),2005.

[2]李勇.能源審計(jì)及其在燃煤電廠的實(shí)施[J].吉林電力,2009, 37(1): 6-9.

[3]周寶欣.火力發(fā)電廠生產(chǎn)技術(shù)管理[M].北京:中國電力出版社, 2005.122-157.

[4]郭玉安.凝泵變頻在發(fā)電廠的應(yīng)用及其經(jīng)濟(jì)性分析[J].電力學(xué)報(bào), 2010.249-272.