韋洪榆

（廣西華磊新材料有限公司，廣西 平果 531399）

0 引言

隨著全球社會對于環(huán)境污染以及資源短缺問題的重視，在各類生產(chǎn)過程中也在日益要求節(jié)能減排，尤其是在燃煤火電廠，由于煤炭是一種不可再生資源，貯存量有限，所以如何合理降低煤炭消耗量，對于火力發(fā)電企業(yè)而言是非常重要的一個研究課題[1]。

目前，我國的新能源發(fā)電技術(shù)發(fā)展極快，為了給新能源發(fā)電技術(shù)留出市場，當(dāng)日間內(nèi)光伏發(fā)電和風(fēng)力產(chǎn)生的電能較多的情況下，就要求火力發(fā)電機組降低負(fù)荷調(diào)峰工作，這就使得其處于低負(fù)荷運行狀態(tài)[2]。

需要注意的是低負(fù)荷運營下雖然機組的發(fā)電總量降低了，但是各機組零部件依舊處于運轉(zhuǎn)狀態(tài)。各零部件在運轉(zhuǎn)時就必須要足夠的能源作為支撐，因此發(fā)電的經(jīng)濟(jì)性受到了影響；同時由于各機組不是處于標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷下的運營狀態(tài)，因此其安全性也會顯著降低。具體來說，低負(fù)荷下所鍋爐爐膛、SCR 入煙口的溫度都會降低，使得燃燒的穩(wěn)定性大打折扣，同時SCR 脫銷效率顯著降低，造成逃逸氨逸增加，空預(yù)器堵灰更加嚴(yán)重[3]。

1 影響燃煤發(fā)電機組能耗的主要因素

燃煤發(fā)電機組是一個把煤炭在燃燒過程中產(chǎn)生的熱量轉(zhuǎn)變成機械能并最終轉(zhuǎn)化為電能的裝置。機械設(shè)備自身的運行狀態(tài)對電能的轉(zhuǎn)化效果影響很大，但是除此以外，還有許多其他的因素也制約了功率，包括能源本身的穩(wěn)定性、熱機組的排煙程度、冷端系統(tǒng)的加熱器組等各種因素。下面將就上述各種因素加以研究與討論。

1.1 燃料本身的特性對能耗的影響

煤炭本身具有不同的品質(zhì)，高品質(zhì)的煤炭在燃燒的過程中可以產(chǎn)生更多的熱量，且燃燒效率更高。煤炭深埋在地下，主要由碳、水分以及揮發(fā)分等組成。一般來收，揮發(fā)分含量越高，煤炭燃燒的越充分，燃燒的效率也越高。而煤炭中含有的水分和雜質(zhì)等含量越高，由于它們都不屬于可燃物質(zhì)，煤炭燃燒的質(zhì)量會越差。而低品質(zhì)的煤炭中含有較多的雜質(zhì)，如水分、金屬、無機物等，這些雜質(zhì)的存在使得煤炭的燃燒效率降低，導(dǎo)致機組的能耗增加。因此，燃料本身的質(zhì)量會對機組整體能耗造成較大的影響[4]。

1.2 機組中排煙溫度對能耗的影響。

煤炭在燃燒過程中會形成許多煙氣，但因為煙塵的溫度相當(dāng)高，在排出過程中，會帶走一些熱能。例如，若某機組的排煙溫度是300℃，如果下降到200℃之后排出，則節(jié)約下來的熱量仍能供機組有效地使用，這部分的功率損失就會減少約30%。所以，合理降低排煙的溫度，也有利于發(fā)電機組的能源下降。但是，由于當(dāng)排煙溫度下降時，會對空氣預(yù)熱器造成不良作用，甚至?xí)鹂諝忸A(yù)熱器的銹蝕問題，這將會直接威脅到發(fā)電機組的安全運轉(zhuǎn)。所以，如何選取恰當(dāng)?shù)呐艧煖囟龋诎l(fā)電機組運轉(zhuǎn)的安全與發(fā)電機組能源這二者尋找平衡點，就成為十分關(guān)鍵的研究課題。

1.3 冷端系統(tǒng)對能耗的影響

冷端系統(tǒng)主要由凝結(jié)水系統(tǒng)和逆流熱交換系統(tǒng)所構(gòu)成。由于冷凝器的壓力，直接反映了冷端系統(tǒng)的各個設(shè)備的性能指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，和機組內(nèi)部的溫度變化也相關(guān)，這部分的功率損失基本不可控。

1.4 加熱器組對能耗的影響

在燃煤機組運行中，利用加熱器中的溫度來控制的端差。加熱器的溫度必須要維持在一個合適的范圍內(nèi)，溫度過高或過低都會影響到機組正常運行。因此保持火電機組溫度處于正常的范圍內(nèi)，同時端壓差也保持在恒定，這樣就可以有效減少水加熱器的功率損失。

2 影響機組低負(fù)荷安全經(jīng)濟(jì)運行因素

2.1 影響機組安全運行的因素

從燃燒方面考慮，在低電壓時易引起高壓鍋爐溫度的不穩(wěn)定，燃煤鍋爐的溫度變差時，熱穩(wěn)定性和抗擾動特性也變差，易導(dǎo)致鍋爐的MFT 啟動。低溫度時，脫硝反應(yīng)器的煙溫降低，最低的溫度可能會降到只有280℃左右，在此低溫下催化劑的活性得不到充分的發(fā)揮。為了能很好地對煙筒出口氮的氧化物含量進(jìn)行控制，會提高噴氨量，由此導(dǎo)致空預(yù)器的堵塞問題更嚴(yán)重[5]。

2.2 影響機組經(jīng)濟(jì)運行的因素

低負(fù)荷運行對機組燃煤鍋爐的工作溫度、以及其主輔機的經(jīng)濟(jì)性都有重要影響。首先，在低負(fù)荷時期，由于燃煤鍋爐中高溫的空氣系數(shù)偏大，將相應(yīng)增加燃煤鍋爐中高溫的排煙能量損失；其次，因為受全球煤炭市場環(huán)境影響，目前進(jìn)廠的煤炭質(zhì)量也參差不齊。同時由于各輔機均運行在極限范圍內(nèi)，不僅降低了輔機壽命，且造成電耗增加。此外，在機組低負(fù)荷期間，再熱汽溫度也很低，最低可達(dá)350℃，從而嚴(yán)重地降低了機組經(jīng)濟(jì)性。而在深調(diào)峰運行時期，因為燃燒溫度不穩(wěn)，又需要投油穩(wěn)火，所需要使用的燃料總量又較大，因此燃油消耗也很大。當(dāng)給水泵的總流量超過大于給水泵最小流量閥的開啟值時，給水泵循環(huán)重塑性調(diào)門就會在10%～30%的最小開度范圍內(nèi)發(fā)生變化，不但造成了給水的前裝泵電流密度增加，供電成本也增加，而且由于調(diào)門的開啟范圍較小，給水會對給水泵再循環(huán)調(diào)門閥體造成沖刷，造成調(diào)門不嚴(yán)，增加后期維修成本。

3 改善機組在低負(fù)載安全經(jīng)濟(jì)運行的能力對策

3.1 工質(zhì)側(cè)安全運行措施

分離器出口過熱量也是鍋爐安全工作的關(guān)鍵指標(biāo)參數(shù)，經(jīng)過研究后認(rèn)為，將“機組負(fù)荷＜400MW 且任一儲水箱水位高＞16.04m 且分離器出口過熱度＜8℃，鍋爐MFT”，負(fù)荷降低。經(jīng)過與給水泵廠家的探討，以及經(jīng)過汽機專家研究后決定在保證給水泵正常運行安全的情況下，對原給水泵循環(huán)再造門的邏輯進(jìn)行調(diào)整，在優(yōu)化前給水泵流量等于500t/h 時循環(huán)再造門全部開啟、等于700t/h 時循環(huán)再造門全閉，在調(diào)整后的給水泵流量等于400t/h 時循環(huán)再造門全部開啟、等于500t/h 時循環(huán)再造門全閉，同時還將原裝泵的給水泵的最小流量跳閘限值由400t/h 改為350t/h，通過這些邏輯調(diào)整措施，實現(xiàn)了即使在目前的350MW 的調(diào)峰運行區(qū)間內(nèi)，給水泵的再循環(huán)調(diào)門都不開啟，以保證出水流量穩(wěn)定，給水流能力均衡，同時避免了給水泵的自動停機或高壓鍋爐溫度MFT 的風(fēng)險下降，這樣可以保證受熱面不超溫。

3.2 汽機側(cè)經(jīng)濟(jì)運行措施

機組內(nèi)一共有3 臺凝結(jié)水泵。在機組正常運行的過程中，其中兩臺凝結(jié)水泵是處于變頻工作狀態(tài)的，第3 臺則是處于備用狀態(tài)。為了降低水泵的整體耗能，可以進(jìn)行如下調(diào)整：首先，當(dāng)負(fù)荷不高時，應(yīng)該盡可能保持只有一臺水泵處于變頻工作狀態(tài)，另外兩臺處于準(zhǔn)備狀態(tài)。且3 臺設(shè)備之間的切換不應(yīng)該過于頻繁，因為每次開啟設(shè)備都意味著能量的耗用，一般來說運行時間的間隔必須掌握在不少于4h；同時，在日常運行時二臺運行凝結(jié)水泵的機器之間必須交叉進(jìn)行自動啟停操作，以避免只對單臺凝水泵頻繁的自動啟停操作；在機組低負(fù)荷時，尤其是冬天，可以將逆流熱交換由全塔配水改為半塔配水，而除在夏季，或當(dāng)機組負(fù)荷在260MW以下時，且當(dāng)逆流熱交換供水溫度大于26.5℃，逆流熱交換的運行方式也應(yīng)該倒成二機三泵的運行方式，從而減少了整廠用電，在其余情況下，也可以維持單機單泵的方式運行。機組低負(fù)載時，當(dāng)冷卻水流入汽輪機之后低壓缸的蒸發(fā)能力減弱，而凝汽器則繼續(xù)處于最大真空度以下，而此時冷凝液的過冷量也相應(yīng)增加。在低負(fù)荷時候可以停運一臺總電壓在6kV 級以上的煙氣冷凝水泵機組這樣就減少了用電率，也就是當(dāng)機組短時升高負(fù)荷，排煙溫度上升時，就能夠利用短時的低溫節(jié)省煤機的煙溫，從而滿足煙囪出口溫度上升的需要。配電間設(shè)備安裝后，帶空調(diào)供電系統(tǒng)的額定溫度為均24℃，并依據(jù)變配電間溫度相應(yīng)變化空調(diào)的運行方式；變配電間軸流風(fēng)機則依據(jù)變配電間的溫度進(jìn)行適當(dāng)開啟和停機，并結(jié)合實際需求適當(dāng)變化運行方式以達(dá)到節(jié)電效果。

3.3 管理端安全與節(jié)能措施

3.3.1 優(yōu)化生產(chǎn)環(huán)節(jié)的減排增效

毫無疑問，運行質(zhì)量對節(jié)能減排帶來了非常關(guān)鍵的作用。在燃煤發(fā)電機組的運營中，要從生產(chǎn)環(huán)節(jié)來進(jìn)行調(diào)整以達(dá)到降低建設(shè)成本同時保證輸送的電力穩(wěn)定性的目標(biāo)。當(dāng)前，我國所有火力發(fā)電廠的燃料物質(zhì)的采購與使用成本大約占據(jù)了總生產(chǎn)成本的40%以上。且這部分成本屬于前期成本，無論發(fā)電效率如何這部分成本都是已支出的。因此，如果煤炭的品質(zhì)不過關(guān)，那么在燃燒的過程中效率將會大打折扣，無法將煤炭能源充分轉(zhuǎn)化為所需要的電能。而要獲得足夠的發(fā)電量，那么就必須要投入更多的原料，這無疑會使得生產(chǎn)成本進(jìn)一步上升。因此，想要在生產(chǎn)環(huán)節(jié)實現(xiàn)節(jié)能增效就必須要從源頭進(jìn)行把控，即采購優(yōu)質(zhì)煤炭，或者在煤炭采購回來后采用相關(guān)技術(shù)進(jìn)行品質(zhì)的提升。

從能源消耗方面來看，在燃煤發(fā)電機組中消耗能源最大比例的設(shè)備是高壓鍋爐。如果能夠優(yōu)化鍋爐的燃燒效率，就可以大幅減少對燃煤能量的耗費，可促進(jìn)節(jié)能減排目標(biāo)的實現(xiàn)。為此可從以下方面來進(jìn)行調(diào)整：①提高進(jìn)爐時的空氣溫度，并保證混入空氣與燃煤的良好比例，以確保在鍋爐溫度內(nèi)實現(xiàn)完全燃煤化，也可將燃煤研磨成細(xì)粉，以讓其在鍋爐溫度內(nèi)與空氣完全接觸。②采用質(zhì)量上比較先進(jìn)的建筑保溫等形式，以增加在鍋爐高溫附近的空氣溫度，以減少因為建筑溫度差所產(chǎn)生的熱能損失。

3.3.2 建立組織架構(gòu)，開展監(jiān)督管理全覆蓋

無論是如何先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)和優(yōu)質(zhì)的煤炭燃料，都必須要在人員的監(jiān)管下才能夠發(fā)揮出最大的效益。從實際的生產(chǎn)中來看，很多一線生產(chǎn)人員并不具有充足的節(jié)能減排思維，在工作中對很多細(xì)節(jié)問題視而不見，因此造成了大量的能源損耗。為了改變這一現(xiàn)狀就必須要建立起完善的組織架構(gòu)，對日常的生產(chǎn)進(jìn)行嚴(yán)密的控制與監(jiān)督。一旦發(fā)現(xiàn)存在生產(chǎn)上的人為因素導(dǎo)致的能源消耗，就必須要及時介入并督促其進(jìn)行修整。同時為保證國家可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的成功實現(xiàn)，可以在生產(chǎn)基地中成了減排目標(biāo)與節(jié)能科技服務(wù)中心，在政策法規(guī)研究方面比較深入地和全面的開展了節(jié)能減排有關(guān)法律法規(guī)的研究，同時大力推廣節(jié)能減排新科技，對廢熱火力發(fā)電企業(yè)的相關(guān)節(jié)能減排新科技進(jìn)行調(diào)查摸底研究，對有關(guān)信息加以搜集和分類研究，為節(jié)能科技的發(fā)展研究方向提供了數(shù)據(jù)支撐。此外，加強各國間的科技交流與協(xié)作，推動節(jié)能減排科學(xué)技術(shù)的開發(fā)。

3.3.3 建立健全試驗檢測手段，監(jiān)督管理不間斷

要邀請相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)專家到生產(chǎn)基地中進(jìn)行調(diào)研與考察，找出當(dāng)前生產(chǎn)過程中存在的技術(shù)原因或者管理原因?qū)е碌陌踩┒匆约澳茉磽p耗。并在專家的指導(dǎo)之下進(jìn)行技術(shù)升級或者管理制度的優(yōu)化。以建立并健全企業(yè)節(jié)能減排的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，同時，企業(yè)還需要健全對節(jié)能的監(jiān)測方法，為確保企業(yè)節(jié)能產(chǎn)品的有效使用和推廣，企業(yè)監(jiān)察部門也要出臺相應(yīng)要求，除要建立節(jié)能減排的目標(biāo)值之外，還要不定期開展現(xiàn)場確認(rèn)工作開展對節(jié)能的現(xiàn)場檢測，以提高監(jiān)測的準(zhǔn)確性。

3.3.4 全面落實節(jié)能減排管理措施

節(jié)能減排工程是一個大項目且具有復(fù)雜性，涉及燃煤發(fā)電過程中從燃料采購、燃料存儲、燃料品質(zhì)升級、生產(chǎn)技藝、人員管理等各個方面。要想對這些方面進(jìn)行統(tǒng)籌的管理就必須要借助科學(xué)的管理制度與措施。要對火電廠的設(shè)備進(jìn)行技術(shù)信息的搜集和總結(jié)、研究找出當(dāng)前存在的不足并制定具有針對性的解決方案。同時，還需要關(guān)注世界范圍內(nèi)的先進(jìn)技術(shù)，成立專門的技術(shù)調(diào)研團(tuán)隊，以保證第一時間掌握最新的節(jié)能減排的技術(shù)，使火電廠能夠采用最新的科技、最新的技術(shù)和最新的裝備，進(jìn)行發(fā)電的正常運行。除此以外，還要不斷完善節(jié)能減排科技管理的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，為工作的開展奠定基礎(chǔ)。

4 結(jié)語

綜上所述，火力發(fā)電在我國電力生產(chǎn)的領(lǐng)域中占據(jù)著重要的地位，火力發(fā)電的效益以及安全性至關(guān)重要。隨著科技的發(fā)展，新能源發(fā)電業(yè)取得了一定的發(fā)展，但是目前為止新能源發(fā)電的總量尚不足以滿足人們的用電需求。且潮汐能、風(fēng)能、太陽能等發(fā)電形式還受到環(huán)境因素的制約，因此火力發(fā)電依舊是我國電力生產(chǎn)的主流。當(dāng)發(fā)動機組處于低負(fù)荷運行狀態(tài)下時，要從工藝、技術(shù)、物料來源、人員管理等方面進(jìn)行管理，切實降低不必要的能源損耗，以提升火力發(fā)電的效益。