火電廠熱動系統節能優化措施

王旭陽

摘要：人們的生活水平正在不斷的提高，科技正在不斷的進步，對于能源的需求量也逐漸的增加，目前社會中關注的重點問題就是綠色、節能、環保。電廠作為能源消耗最大產業，其熱動系統作為重要組成部分，節能減排成為當務之急。對此，筆者根據實踐經驗，就火電廠熱動系統節能減排的方法進行簡要分析。

關鍵詞：火電廠熱動系統;節能優化

我國是一個能源使用大國，因為人口基數大，在能源耗用上也是巨大的。但在人均能源消耗上并未居于世界前列。所以，電廠熱動系統節能減排成為重要發展內容，對此，提出較多節能措施與系統優化方法。這對我國可持續發展具有深遠影響，有著重要研究價值。

1 火力發電廠熱動系統節能優化的重要意義

1.1 火電廠熱動系統節能優化的必要性

火電廠發電是我國目前主要的發電方式，但是我國火電廠工藝系統的系統結構在世界范圍內還處于二三流的水平，較之于西方發達國家，我國的火電廠生產技術水平還存在非常大的差異性。此外部分環保水平以及環保意識比較落后的火電廠對于周邊環境、群眾的生命健康也會造成嚴重的影響。通過對熱動系統進行節能優化改造，能夠促使煤炭得到有效的燃燒利用，對煤炭燃燒后產生的尾氣進行有效的回收和利用，借此緩解火電廠在生產過程中對于大氣、土地以及周圍生態系統所造成的污染。

1.2 技術創新的大勢所趨

新時期，人們進入節能環保新時代，節能環保需要創新性技術的支持，通過對熱動系統進行節能升級、優化改造，逐漸研發出適應時代發展的節能型技術，充分依賴并利用這一技術來推動熱動系統從粗放式運轉向集約型運行轉變，通過積極、大膽的技術創造與創新來不斷研發出新型技術、高端節能科技，從而實現火電廠熱動系統的節能化升級與改造，這是迎合時代發展的需要，是技術創新與發展的大勢所趨。

1.3 生態環保的需要

火力發電廠熱動系統是一個高能耗、高排放、高污染的熱動系統，實際運行過程中會產生多項污染，加劇空氣污染危機，甚至釀成嚴重的環境問題。通過對熱動系統進行節能化改造，為其提供一個安全、環保、生態的運行環境，利用先進的節能化技術達到對該系統的節能化改造，才能在一定程度上提高系統運行效率，減少不良污染的排放，從而營造出一個安全、環保的環境，實現熱動系統的低碳、節能運行。通過節能優化與改造，火電廠周圍環境不會受到太大的影響，環境污染指數能夠達到規定的合格指標，緩解了環境壓力，從整體上提高了熱動系統運行的經濟效益與環境效益。

2. 火電廠節能優化措施

2.1 汽輪機通流部分改造技術

采用先進的汽輪機三維流場設計技術，結合四維精確設計，對汽輪機通流部分及汽封系統進行優化，從而提高缸效率，降低機組熱耗率。由于當時設計、制造水平等因素限制，國內 300～600 MW 機組其性能指標比目前國外同類型機組供電煤耗高出20～30 g/kWh。針對這些機組采用現代汽輪機設計和制造先進技術，對汽機通流進行改造，改造主要包含幾點內容：第一，高中壓缸以及低壓缸通流整體設計優化。第二，高壓缸調節級，采用子午面收縮靜葉柵;壓力級隔板靜葉，采用新型優化高效靜葉葉型。第三，中、低壓缸隔板靜葉，全部采用彎扭靜葉片。第四，采用新型動葉葉型，改善速度分布，減少動葉損失。第五，增加各級動葉頂部汽封齒數，減少漏汽損失。第六，提高末級葉片的抗水蝕能力。第七，提高末級根部反動度，改善末級氣動性能等。

2.2 汽輪機汽封改造技術

在傳統的設計汽機汽封結構中，還存在有結構不合理、間隙過大等問題，對于汽輪機的運行效率也造成了比較大的影響，這也就需要對現有的汽輪機汽封技術進行改造優化，以提升機組的運行效率。

1）在對投運汽輪機汽封設計問題進行解決時，需要結合葉片葉頂汽封、高中壓缸汽封環結構和變形、磨損情況，對結果技術對比分析，采用彈性可調汽封、蜂窩式汽封等技術對汽機汽封進行改造，以提高汽機熱效率。

2）對于彈性可調汽封技術，例如布萊登汽封，其特點是采用合理的彈簧設計、可靠的材料特性以及良好的加工工藝，解決了傳統汽封存在的機組開、停機過程中轉子過臨界時振動過大而造成汽封碰摩等問題。

3）蜂窩汽封的技術特點是在于將傳統汽封低齒車削，由蜂窩狀汽封取代。與傳統汽封相比，由于齒數量相對增加很多，從而密封效果大大提高。在電力行業，蜂窩汽封主要安裝在汽輪機低壓缸的末級葉片的頂部密封上，不僅可以提高效率，而且用蜂窩的網孔可以吸附水滴，從而有效除濕、保護葉片。一般通過汽封改造，高壓缸效率可提高 1%～3%，中壓缸效率可提高 1%～2%。

2.3 鍋爐空預器柔性接觸式密封改造技術

在早期生產的回轉式空預器之中，一般選用較大間隙的硬密封，漏風量多是在 8%～16%這一范圍內。柔性接觸式密封改造技術采用的是迷宮密封原理，能夠對運動部件以及靜止部件的間隙起到良好的覆蓋效果。此外在這一新型密封結構中還有著良好的彈性跟柔性，并能夠結合不同負荷密封間隙改變的情況進行變形量的控制，借此來獲得全方位的密封效果。將空預器在各個方向的漏風降到最低，能夠很好地保障其密封效果，而且全新的密封結構還有著非常高的靈活性，在各種結構上的回轉式空預器中也能夠獲得良好的應用效果。柔性接觸式密封系統主要選用的是工廠化生產模式，單個密封元件均是在車間進行組裝，能夠降低原有轉子平行度以及橢圓度等，還能夠對現場安裝的工藝程序起到一定的簡化效果，具備有工期短、效果好的應用優勢。一般改造后運行一年內漏風率≤6%;一個大修期（5 a）內漏風率≤8%。某廠空預器進行柔性接觸式密封改造后，漏風情況得到較大的改善，漏風率由改造前的 12%降低到改造后的 5.5%，節能效果明顯。

2.4 0號高壓加熱器改造技術

在汽輪機現有的補汽閥后導汽管上進行三通的設置，這樣在機組負荷運行狀態下，高壓缸第 5 級后的蒸汽還會順著三通到設置的 0 號高加內，加熱給水。經過計算之后，發現當機組負荷超過了 40%，可以將給水溫度控制在 290 ℃以上。0 號高加的投入會促使機組負荷運行時的給水溫度得到進一步的提升，就回熱角度進行分析，能夠讓汽輪機熱耗得到大幅度降低;但對鍋爐而言，排煙溫度的升高將導致鍋爐熱效率下降。二者影響大體相當。如果同時配置低溫省煤器，則節能效果會比較明顯。0 號高加的投入可導致鍋爐省煤器出口（即脫硝設備進口）煙溫相應升高，使脫硝設備一直在最佳的工況下運行，提高脫

硝效率。通常按平均負荷考慮，0 號高加改造與低溫省煤器搭配使用，可以使機組的煤耗降低約 1 g/kWh。

2.5 增加高加外置蒸冷器改造技術

在省煤器入口增設一個蒸汽冷卻器，用三段抽汽先加熱進入省煤器入口的高壓給水，然后蒸汽再進入 3 號高加繼續加熱給水，最終提高進入鍋爐的給水溫度，提高機組熱效率。通過改造，汽機熱耗可減少約 15 J/kWh，單臺機組標煤耗能減少約 0.5 g/kWh，初投資增加不到 200 萬元，回收期不到 1.5 a。

2.6 一次風冷卻器節能回熱系統改造技術

一次風冷卻器采用凝結水作為冷卻介質，加熱后的熱水回注到除氧器，從而可以排擠部分汽輪機的加熱抽汽量，從而在燃煤量不變的情況下，機組多發電，降低機組的供電煤耗。國內首次提出通過加裝換熱器來調節磨煤機入口風溫，避免或減少了冷、熱風的直接摻混這種熵增過程，達到節能降耗的目的。對應不同的煤種及運行情況，其節能潛力在 1.2～2.0 g/kWh。

3 結語

綜合分析，電廠熱動系統節能優化方法能夠提升電廠生產效率、確保運行穩定性，增加電廠經濟效益。另一方面，進行節能減排工作，也有利于環境保護，防止環境污染，實現可持續發展。

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