針對(duì)火電廠熱力系統(tǒng)節(jié)能分析及改進(jìn)措施

朱麒軒

摘 要：火力發(fā)電是生產(chǎn)電能的主要方式之一，火電廠作為火力發(fā)電的單位，能源消耗大，污染排放嚴(yán)重，這并不符合當(dāng)前綠色發(fā)展理念下生態(tài)文明建設(shè)的要求。在火電廠中，熱力系統(tǒng)承擔(dān)著將熱能轉(zhuǎn)化為電能的責(zé)任，其轉(zhuǎn)化過程對(duì)能源的消耗尤甚。通過對(duì)火電廠熱力系統(tǒng)節(jié)能重要性與問題的分析，提出相應(yīng)的改進(jìn)措施，對(duì)減少火力發(fā)電能源消耗問題有重要作用。

關(guān)鍵詞：火電廠;熱力系統(tǒng);節(jié)能;改進(jìn)措施

引言

在新的時(shí)代背景下，風(fēng)電、水電、核電等發(fā)電方式的出現(xiàn)讓我國電力行業(yè)發(fā)電呈現(xiàn)多元化的發(fā)展趨勢(shì)。但從宏觀角度來看，火力發(fā)電仍然是我國主要應(yīng)用的發(fā)電方式。由于火力發(fā)電主要依靠煤炭，因此我國每年對(duì)煤炭的消耗量巨大。受到熱力系統(tǒng)設(shè)備技術(shù)的限制，所消耗的煤炭中有很多是不必要消耗的。對(duì)于火電廠而言，應(yīng)當(dāng)明確熱力系統(tǒng)節(jié)能的重要性，把握當(dāng)前熱力系統(tǒng)節(jié)能中存在的問題，基于此，對(duì)熱力系統(tǒng)各部分子系統(tǒng)進(jìn)行合理改進(jìn)，以減少煤炭能源的消耗，同時(shí)提高能源的有效利用率，進(jìn)一步推動(dòng)自身持續(xù)性發(fā)展。

一、火電廠熱力系統(tǒng)節(jié)能分析

（一）節(jié)能重要性分析

火電廠熱力系統(tǒng)節(jié)能改進(jìn)，是在原有設(shè)備設(shè)施的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，需要改造的部分較少，具有容易實(shí)現(xiàn)、投資金額少、效果顯著的特點(diǎn)，這有利于節(jié)約火電廠運(yùn)行維護(hù)管理成本。而且，熱力系統(tǒng)承擔(dān)著將熱能轉(zhuǎn)化為電能的責(zé)任，這一過程中的熱力損失會(huì)增大煤炭能源的消耗。若通過節(jié)能改進(jìn)熱力系統(tǒng)減少其熱力損失，提高熱能的有效轉(zhuǎn)化率，那么煤炭能源的消耗就能得到合理控制，煤炭燃燒對(duì)環(huán)境的污染也會(huì)減少。因此，火電廠熱力系統(tǒng)節(jié)能改進(jìn)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

（二）節(jié)能問題分析

從宏觀角度來看，我國火電廠熱力系統(tǒng)節(jié)能改進(jìn)仍然存在較大問題。其一，缺少全局性、動(dòng)態(tài)性的節(jié)能分析方法。就當(dāng)前的節(jié)能研究而言，理論上可以數(shù)學(xué)原理為基礎(chǔ)，借助計(jì)算機(jī)分析熱力系統(tǒng)的節(jié)能性能，并根據(jù)需要對(duì)其整體性能進(jìn)行優(yōu)化。而熱力系統(tǒng)包含多個(gè)子系統(tǒng)，不同子系統(tǒng)有特定的功能作用，整個(gè)系統(tǒng)所應(yīng)用的技術(shù)設(shè)備也會(huì)不斷發(fā)展，變得更加復(fù)雜，因此需要從多個(gè)角度進(jìn)行動(dòng)態(tài)研究。然而，目前的研究大多采取局部研究法、穩(wěn)態(tài)研究法，缺少全局性的、動(dòng)態(tài)的節(jié)能分析方法。其二，節(jié)能意識(shí)不足，缺乏有力經(jīng)驗(yàn)。不少火電廠的工作人員不具有節(jié)能意識(shí)，難以認(rèn)識(shí)到節(jié)能改進(jìn)的積極作用。而部分火電廠人員具有節(jié)能意識(shí)，但由于缺乏有力經(jīng)驗(yàn)，再加上管理者對(duì)節(jié)能計(jì)劃落實(shí)的不重視，節(jié)能效果并不明顯。其三，完整節(jié)能體系尚未形成。多數(shù)火電廠尚未形成完整的節(jié)能體系，無論是對(duì)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的選擇，還是對(duì)機(jī)組的改進(jìn)，亦或者是熱力潛能的挖掘，都存在不足之處。對(duì)于火電廠而言，有必要對(duì)全局性、動(dòng)態(tài)性的節(jié)能分析方法進(jìn)行深入研究，并建立在職員工的節(jié)能意識(shí)，積累有用的節(jié)能經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)推動(dòng)自身形成完整的節(jié)能體系。

二、火電廠熱力系統(tǒng)節(jié)能改進(jìn)措施

（一）鍋爐系統(tǒng)改進(jìn)

鍋爐系統(tǒng)改進(jìn)主要從兩方面入手：一是空氣預(yù)熱器，二是燃燒系統(tǒng)。前者在結(jié)構(gòu)、運(yùn)行特性的限制下，會(huì)有漏風(fēng)現(xiàn)象，這會(huì)對(duì)風(fēng)機(jī)運(yùn)行產(chǎn)生影響，并增加鍋爐排煙熱損失，進(jìn)一步降低鍋爐效率。對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，先完成周期性的重要指標(biāo)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與其變化趨勢(shì)分析工作，具體包括空氣系數(shù)、排煙溫度、二氧化硫濃度、風(fēng)煙測(cè)壓差等，再在大數(shù)據(jù)支持下，采取線性回歸方法構(gòu)建漏風(fēng)率與其各影響因素的關(guān)系模型，然后進(jìn)行設(shè)備性能試驗(yàn)，驗(yàn)證模型誤差，以此為參照優(yōu)化熱工控制。后者運(yùn)行中也存在諸多問題，如“四管”爆漏、爐壁腐蝕、管道形變等，這會(huì)造成較大的熱損失。對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，先收集系統(tǒng)長期運(yùn)行數(shù)據(jù)、電網(wǎng)負(fù)荷數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)信息，再以時(shí)間、環(huán)境、負(fù)荷、運(yùn)行計(jì)劃等為重要因素建立樣本模型，借助大數(shù)據(jù)技術(shù)測(cè)算燃燒運(yùn)行功率，并根據(jù)測(cè)算結(jié)果對(duì)燃燒系統(tǒng)進(jìn)行合理改造。

（二）汽輪機(jī)系統(tǒng)改進(jìn)

汽輪機(jī)系統(tǒng)的性能結(jié)構(gòu)相對(duì)成熟，其優(yōu)化改造空間較小，但其運(yùn)行中仍然存在許多細(xì)節(jié)性問題有待改進(jìn)。以抽汽回?zé)釣槔?，許多火電廠都為大容量機(jī)組配備了SIS系統(tǒng)，可通過該系統(tǒng)收集機(jī)組長期運(yùn)行的歷史數(shù)據(jù)，在等效焓降原理的指導(dǎo)下，分析各加熱器的抽氣量，并計(jì)算其端差耗差，基于此構(gòu)建抽汽回?zé)嵯到y(tǒng)與熱耗、媒耗的關(guān)系模型，借此優(yōu)化抽汽回?zé)嵯到y(tǒng)性能，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的。

（三）除氧器系統(tǒng)改進(jìn)

除氧器系統(tǒng)改進(jìn)重點(diǎn)考慮在保障除氧效果的基礎(chǔ)上如何減少工質(zhì)、熱量的浪費(fèi)。該系統(tǒng)在工作中會(huì)排出一定量帶有壓力、溫度的蒸汽，這部分蒸汽可用作熱能。為實(shí)現(xiàn)對(duì)蒸汽的有效利用，在此改進(jìn)中，可于適當(dāng)位置安裝余熱冷卻器，并在化學(xué)補(bǔ)充水的幫助下吸收蒸汽余熱。

（四）化學(xué)補(bǔ)充水系統(tǒng)改進(jìn)

化學(xué)補(bǔ)充水系統(tǒng)的主要作用在于保障系統(tǒng)啟動(dòng)與運(yùn)行中對(duì)水的需要，同時(shí)調(diào)節(jié)凝汽器、除氧器容量。對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，重點(diǎn)考慮對(duì)汽輪機(jī)所排蒸汽的回收與利用。在此過程中，可在凝汽器適當(dāng)位置安裝霧化裝置。這樣，當(dāng)補(bǔ)充水溫度低于汽輪機(jī)排氣溫度時(shí)，廢熱就能得到有效的回收與利用。另外，在低壓加熱器上補(bǔ)水可實(shí)現(xiàn)逐級(jí)加熱的目的，可減少高位能的蒸汽量，從而達(dá)到節(jié)能。

（五）電氣系統(tǒng)改進(jìn)

電氣系統(tǒng)為熱力系統(tǒng)運(yùn)作提供充足的電力保障，對(duì)電力系統(tǒng)改造，重點(diǎn)考慮如何運(yùn)用現(xiàn)代電氣技術(shù)對(duì)關(guān)鍵設(shè)備的變頻、調(diào)速及運(yùn)行等方面進(jìn)行改造。根據(jù)相關(guān)學(xué)者的研究，可將電氣系統(tǒng)中所用的聯(lián)軸器替換為永磁調(diào)速器。研究結(jié)果表明，對(duì)600MW的脫硫系統(tǒng)水泵進(jìn)行如上所示的電氣改造后，電機(jī)對(duì)負(fù)荷變化的追蹤效果明顯提升，而汽蝕現(xiàn)象的發(fā)生也得到了明顯減少，設(shè)備損耗得到有效緩解，系統(tǒng)耗電率降低了40%。由此可見，合理的電氣改造是十分必要的。

結(jié)語

綜上所述，火電廠熱力系統(tǒng)節(jié)能改造具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，然而從宏觀角度來看其節(jié)能改造中仍然存在許多問題，具體包括缺乏全局性、動(dòng)態(tài)性的節(jié)能分析方法，節(jié)能意識(shí)不足、缺乏有力經(jīng)驗(yàn)，尚未形成完整的節(jié)能體系等。對(duì)于火電廠而言，面對(duì)更加嚴(yán)峻的國內(nèi)外能源形勢(shì)與愈發(fā)嚴(yán)格的節(jié)能要求，應(yīng)當(dāng)立足于實(shí)際，充分把握系統(tǒng)節(jié)能中存在的問題，吸收先進(jìn)節(jié)能理論、技術(shù)、經(jīng)驗(yàn)，在綠色發(fā)展理念的指導(dǎo)下進(jìn)行各方面的熱力系統(tǒng)節(jié)能改造，從而達(dá)到節(jié)能目的，進(jìn)一步推動(dòng)自身持續(xù)性發(fā)展。

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