煤炭火力發電廠關鍵節能因素分析

邱智偉(鄭州大學化工與能源學院,河南鄭州 450001)

?

煤炭火力發電廠關鍵節能因素分析

邱智偉
(鄭州大學化工與能源學院,河南鄭州 450001)

【摘 要】隨著世界能源的短缺和中國資源節約型經濟的建設,我國節能減排監管力度的加強,以及企業能源成本的壓力,節約能源在企業生產中占據越來越重要的地位。在此嚴峻形勢下,本文結合煤炭火力發電廠能源利用現狀及其特點,從鍋爐、汽輪機、主要綜合因素等幾大方面重點分析煤炭火力發電廠的關鍵節能因素,為我國煤炭火力發電廠的節能減排提供可行性建議。

【關鍵詞】煤炭火力發電廠 節能 能源因素 鍋爐效率 汽輪機效率

1 引言

能源是人類長久以來賴以生存與發展、社會得以穩定與繁榮的關鍵性物質基礎。目前，我國已經發展成為當今世界排名第二位的能源生產國與能源消費國。其中，煤炭在我國一次能源生產和消費中所占比例一直是70%左右，今后30～50年內，在我國一次能源構成的主導地位不會改變。因此，在我國電力行業中，煤炭火力發電仍會長期占有重要地位［1］。

然而，火力發電廠消耗能源大，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，雖然我國火力發電廠的供電煤耗已接近世界先進水平，但與一些發達國家相比還有很大差距。因此，煤炭火力發電廠的節能就顯得尤為重要。

2 煤炭火力發電廠能源利用現狀

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

3 鍋爐因素分析

鍋爐熱效率是反映鍋爐運行經濟性的一項綜合指標。鍋爐熱效率越高，熱量損失就越少，電廠熱經濟性就越好。具體有如下指標：

(1)排煙溫度：排煙溫度過高，將直接導致熱損失增大，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，而且影響生產效率。

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

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

(5)空氣預熱器漏風率：空氣預熱器漏風會導致鍋爐排煙增多，使空氣直接進入煙道被引風機抽走排向大氣，由于排煙量增大，使引風機的電耗增加。

(6)吹灰器投入率：經長期運行，吹灰可降低鍋爐的排煙熱損失，送、引風機電耗也明顯降低。

(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生額外的熱應力，縮短設備的使用壽命。汽溫過低則會加劇侵蝕汽輪機葉片，長期運行甚至損壞設備，使發電廠的經濟性降低。

(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，機組煤耗率都近似線性增加。

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

4 汽輪機因素分析

汽輪機組熱耗率即汽輪機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，則汽輪機熱損失越嚴重，能源利用率就越低。詳細指標如下：

(1)凝汽器真空：國產引進型300MW機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，比設計值低3到6個百分點，使機組供電煤耗增加8.16g/(kw·h)。

(2)真空嚴密性：當漏入真空系統的空氣需增加射水抽氣器或真空泵的負荷，浪費廠用電及工業用水。

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

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

(5)給水溫度：中間再熱能有效降低冷凝器的冷源損失，同時回熱加熱使蒸汽的吸熱量減少。

(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，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 發電煤耗

發電煤耗作為一項重要的經濟指標，不僅反映發電廠電力生產時的能源消耗，有利于發電廠進行節能改造，而且也能說明電力生產的技術水平，便于與世界先進國家作比較。

(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，同時也便于對煤質進行檢驗，收集燃煤管理的相關資料。入廠煤與入爐煤熱值差應控制在502J/g之內。

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

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

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準煤量，單位g/(kw·h) 。供電煤耗是反映火電廠能源轉化效率的綜合指標，是火電廠生產經營情況的綜合體現。

5.3 廠用電率

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

5.4 發電水耗

火電廠在生產過程中需要消耗一定量的水，用于化學補給水，循環冷卻用水的補充水及其他工藝用水等。提高機組負荷率、循環水濃縮倍率可降低發電水耗。

6 結語

通過以上研究分析得出以下幾條結論：

(1)我國的電力生產一直以火電為主，在以后不短的時期內，火力發電廠仍會在中國電力行業中占據重要地位。

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

(3)通過對煤炭火力發電廠能源因素的識別分析，在實際生產中，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:

[1]程剛.火電廠主要生產環節中的節能控制與監督原理[J].電力技術經濟,2005.

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

[3]周寶欣.火力發電廠生產技術管理[M].北京:中國電力出版社, 2005.122-157.

[4]郭玉安.凝泵變頻在發電廠的應用及其經濟性分析[J].電力學報, 2010.249-272.