發電廠節能減排設計分析

孟春煒

【摘 要】 節能減排是貫徹落實科學發展觀、構建社會主義和諧社會的重大舉措，是建設資源節約型、環境友好型社會的必然選擇。本文對我國當前發電廠節能減排情況作了簡要的介紹，討論了現代發電設計中的主要節能減排措施，為今后的發電廠節能減排設計奠定基礎。

【關鍵詞】 節能減排 發電廠 設計

節能減排就是節約能源、降低能源消耗、減少污染物排放。隨著經濟的發展和社會的進步，經濟的發展與資源的矛盾日益突出，能源浪費和污染成為影響社會發展的一個嚴重的問題。建立節能減排機制，減少能源的浪費，確保經濟的快速發展，具有十分重要的意義。

1 發電廠節能減排概況

中國政府的工作報告對我國能源發電提出了明確的要求，要提高非化石能源發電的比重，發展智能電網和分布式能源，鼓勵發展風能、太陽能，開工一批水電、核電項目，加強天然氣、煤層氣、頁巖氣勘探開采的應用。

截止到2013年底，我國電力總規模居世界第一，全國發電裝機容量已經達到12.47億千瓦，居世界第一。我國煤電裝機容量占總裝機容量的比例已經下降到70%以下，水電、風電、核電、太陽能發電、燃氣發電等清潔能源發電裝機是4.61萬億千瓦，比重達到37%，隨著國民經濟中高速增長以及生態文明建設等外部環境的要求，煤電裝機比重將保持持續下降的態勢。2013年，供電煤耗達到321 g/kW·h，居世界的先進水平，但是與目前發達國家平均312 g/kW·h還有差距。

近年來空氣質量問題備受社會廣泛關注。中電聯統計結果顯示，2013年電力行業大氣污染物減排能力繼續增強，排放總量持續下降。截至2013年底，具備脫硫能力的燃煤機組比例接近100%，脫硫設施運行可靠性水平進一步提高；近2億千瓦機組完成煙氣脫硝改造，全國脫硝機組投入容量接近4.3億千瓦，煤電脫硝比例接近55%；煤電機組除塵器加大改造力度，高效電袋除塵器、袋式除塵器的應用比例進一步提高。盡管火電發電量同比增長約7.05%，但中電聯預計，電力行業煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放量將分別下降約6%、約7%、12%，排放量將分別降至約142萬噸、820萬噸、834萬噸，相應的單位千瓦時污染物排放績效分別下降約12%、約13%、約18%。

2 發電廠節能減排設計

2.1 高容量大參數發電機組

采用大容量超臨界、超超臨界參數鍋爐和汽輪發電機組，熱效率高，具有良好的節能減排效益。國內1000MW級超超臨界機組的供電煤耗為284—295g/kW·h，國內600MW級超超臨界機組供電煤耗在301g/kW·h左右，超臨界機組供電煤耗在315g/kW·h左右，亞臨界機組供電煤耗在325g/kW·h左右。

高參數、大容量機組在有效降低能耗的同時也明顯的減少了污染物的排放量，超超臨界機組與亞臨界機組相比其煙塵、SO：的排放量能減少約10%，還可以減少CO2的排放，通常電站效率每提高1%，CO2的排放就能減少2%。

2.2 熱電聯產機組

由于熱電聯產機組的綜合發電效率要高于純凝機組，因此其發電和供熱標煤耗以及污染物的排放量均低于熱電分產方案，因此在熱負荷比較集中的地區，應優先選用熱電聯產機組。目前我國600MW級的供熱機組已在建設中，300MW級的工業和采暖用的雙抽機組已有運行業績。

2.3 燃氣-蒸汽聯合循環發電機組

燃機-蒸汽聯合循環發電作為一種能源綜合利用技術，相對于蒸汽輪機發電技術有如下優點：熱效率高，在同等功率條件下，聯合循環發電機組比蒸汽輪機發電機組效率要高出15%以上；環保性能好，燃機-聯合循環發電機組的一氧化碳（CO）、氮氧化物（NOx）排放少；投資省；用水少，僅為常規蒸汽輪機發電廠的30%左右；運行可靠，高度自動化，運行人員少。但是由于成本和資源等原因，燒天然氣的電廠在我國只能在局部地區發展。

2.4 空冷技術

在我國北方地區，水資源的缺乏嚴重制約著區域經濟的發展。電廠的汽輪機的排汽冷卻采用空氣冷卻系統，比常規濕冷系統可節節約水量約75%一80%，空冷機組在我國北方地區已廣泛采用，寧夏靈武發電公司二期工程已建成單機容量1000MW超超臨界直接空冷機組。兩臺1000MW空冷機組比濕冷機組每小時就可節水約3600m3，全年節約用水約2500萬m3。

2.5 熱泵技術回收循環水余熱供熱

當前，火力發電廠是主要的能源消耗者和環境污染源，其輸入燃料總熱量的60%以上能量通過鍋爐排煙和凝汽器循環水散失到環境中，同時帶來環境污染。將循環水余熱作為低位熱源，通過熱泵技術吸取這部分能量用于建筑供暖或生活供熱乃至預熱電廠凝結水，不僅節能，更能提高能源利用率，這是火電廠節能增效的有效途徑。

2.6 給水泵配置

電泵方案比汽泵方案多耗的能量主要在轉化和傳遞環節上， 2×600MW超臨界機組，其給水泵軸功率為12000kW（僅給水泵），在相同鍋爐蒸發量的前提下，在考慮汽泵少發電約2×15MW等因素后，經多個工程計算比較，汽泵多出環節的能量消耗與電泵比較折合成供電標煤耗要少約29/kW·h，取計算年利用小時為5500h，年供電量為62億度，則汽泵比電泵少耗標煤約1.24萬噸/年。因此從節能角度，300MW及以上容量機組的鍋爐給水泵應優先采用汽動泵。

2.7 變頻調速

我國火力發電廠中，各類泵和風機的用電量占火力發電廠自用電量的85%左右，日負荷變化較大的主要輔機設備有引風機、送風機、一次風機、循環水泵、凝結水泵、給水泵、灰渣（漿）泵、排粉機、熱網循環水泵等。如采用變頻調速，節電率可達30%-40%。

2.8 新型節能產品應用

采用高效電動機替代相對低效的電動機，是通行的一個主要節電措施，但同等情況下，高效電動機比標準電動機效率提高3%，制造成本卻比標準電機高出30%。

利用非晶合金變壓器替代普通的干式變壓器，變壓器年運行費用可節省50%以上，但是初投資卻要高出近30%。

發電廠配置高效節能光源以及太陽能路燈，以一個常規2×300MW發電廠為例，每年可節省電費近18萬。

新型節能產品的采用，可以節約能源，減少污染排放，但是由于初投資較高，所以應根據電廠實際情況，在資金允許的條件下，采取合適的節能減排措施。

3 結語

通過對發電廠節能減排措施的分析研究可以發現：在現代化的發電廠設計中，有許多有效措施達到節能減排的目的。在今后的設計工作中，應積極響應國家“十二五”規劃節能減排的號召，認真分析比選發電廠設計過程中的節能減排措施，保障發電廠節能減排目標的完成。

參考文獻：

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