發(fā)電廠節(jié)能減排設(shè)計分析

孟春煒

【摘 要】 節(jié)能減排是貫徹落實科學(xué)發(fā)展觀、構(gòu)建社會主義和諧社會的重大舉措，是建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的必然選擇。本文對我國當(dāng)前發(fā)電廠節(jié)能減排情況作了簡要的介紹，討論了現(xiàn)代發(fā)電設(shè)計中的主要節(jié)能減排措施，為今后的發(fā)電廠節(jié)能減排設(shè)計奠定基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】 節(jié)能減排 發(fā)電廠 設(shè)計

節(jié)能減排就是節(jié)約能源、降低能源消耗、減少污染物排放。隨著經(jīng)濟的發(fā)展和社會的進步，經(jīng)濟的發(fā)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(fā)展的一個嚴重的問題。建立節(jié)能減排機制，減少能源的浪費，確保經(jīng)濟的快速發(fā)展，具有十分重要的意義。

1 發(fā)電廠節(jié)能減排概況

中國政府的工作報告對我國能源發(fā)電提出了明確的要求，要提高非化石能源發(fā)電的比重，發(fā)展智能電網(wǎng)和分布式能源，鼓勵發(fā)展風(fēng)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(yīng)用。

截止到2013年底，我國電力總規(guī)模居世界第一，全國發(fā)電裝機容量已經(jīng)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(jīng)下降到70%以下，水電、風(fēng)電、核電、太陽能發(fā)電、燃氣發(fā)電等清潔能源發(fā)電裝機是4.61萬億千瓦，比重達到37%，隨著國民經(jīng)濟中高速增長以及生態(tài)文明建設(shè)等外部環(huán)境的要求，煤電裝機比重將保持持續(xù)下降的態(tài)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(fā)達國家平均312 g/kW·h還有差距。

近年來空氣質(zhì)量問題備受社會廣泛關(guān)注。中電聯(lián)統(tǒng)計結(jié)果顯示，2013年電力行業(yè)大氣污染物減排能力繼續(xù)增強，排放總量持續(xù)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(shè)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(yīng)用比例進一步提高。盡管火電發(fā)電量同比增長約7.05%，但中電聯(lián)預(yù)計，電力行業(yè)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(yīng)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(fā)電廠節(jié)能減排設(shè)計

2.1 高容量大參數(shù)發(fā)電機組

采用大容量超臨界、超超臨界參數(shù)鍋爐和汽輪發(fā)電機組，熱效率高，具有良好的節(jié)能減排效益。國內(nèi)1000MW級超超臨界機組的供電煤耗為284—295g/kW·h，國內(nèi)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(shù)、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(lián)產(chǎn)機組

由于熱電聯(lián)產(chǎn)機組的綜合發(fā)電效率要高于純凝機組，因此其發(fā)電和供熱標煤耗以及污染物的排放量均低于熱電分產(chǎn)方案，因此在熱負荷比較集中的地區(qū)，應(yīng)優(yōu)先選用熱電聯(lián)產(chǎn)機組。目前我國600MW級的供熱機組已在建設(shè)中，300MW級的工業(yè)和采暖用的雙抽機組已有運行業(yè)績。

2.3 燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組

燃機-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電作為一種能源綜合利用技術(shù)，相對于蒸汽輪機發(fā)電技術(shù)有如下優(yōu)點：熱效率高，在同等功率條件下，聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組比蒸汽輪機發(fā)電機組效率要高出15%以上；環(huán)保性能好，燃機-聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組的一氧化碳（CO）、氮氧化物（NOx）排放少；投資??；用水少，僅為常規(guī)蒸汽輪機發(fā)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(qū)發(fā)展。

2.4 空冷技術(shù)

在我國北方地區(qū)，水資源的缺乏嚴重制約著區(qū)域經(jīng)濟的發(fā)展。電廠的汽輪機的排汽冷卻采用空氣冷卻系統(tǒng)，比常規(guī)濕冷系統(tǒng)可節(jié)節(jié)約水量約75%一80%，空冷機組在我國北方地區(qū)已廣泛采用，寧夏靈武發(fā)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(jié)水約3600m3，全年節(jié)約用水約2500萬m3。

2.5 熱泵技術(shù)回收循環(huán)水余熱供熱

當(dāng)前，火力發(fā)電廠是主要的能源消耗者和環(huán)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(huán)水散失到環(huán)境中，同時帶來環(huán)境污染。將循環(huán)水余熱作為低位熱源，通過熱泵技術(shù)吸取這部分能量用于建筑供暖或生活供熱乃至預(yù)熱電廠凝結(jié)水，不僅節(jié)能，更能提高能源利用率，這是火電廠節(jié)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(zhuǎn)化和傳遞環(huán)節(jié)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(fā)量的前提下，在考慮汽泵少發(fā)電約2×15MW等因素后，經(jīng)多個工程計算比較，汽泵多出環(huán)節(jié)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(jié)能角度，300MW及以上容量機組的鍋爐給水泵應(yīng)優(yōu)先采用汽動泵。

2.7 變頻調(diào)速

我國火力發(fā)電廠中，各類泵和風(fēng)機的用電量占火力發(fā)電廠自用電量的85%左右，日負荷變化較大的主要輔機設(shè)備有引風(fēng)機、送風(fēng)機、一次風(fēng)機、循環(huán)水泵、凝結(jié)水泵、給水泵、灰渣（漿）泵、排粉機、熱網(wǎng)循環(huán)水泵等。如采用變頻調(diào)速，節(jié)電率可達30%-40%。

2.8 新型節(jié)能產(chǎn)品應(yīng)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(jié)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(jié)省50%以上，但是初投資卻要高出近30%。

發(fā)電廠配置高效節(jié)能光源以及太陽能路燈，以一個常規(guī)2×300MW發(fā)電廠為例，每年可節(jié)省電費近18萬。

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

3 結(jié)語

通過對發(fā)電廠節(jié)能減排措施的分析研究可以發(fā)現(xiàn)：在現(xiàn)代化的發(fā)電廠設(shè)計中，有許多有效措施達到節(jié)能減排的目的。在今后的設(shè)計工作中，應(yīng)積極響應(yīng)國家“十二五”規(guī)劃節(jié)能減排的號召，認真分析比選發(fā)電廠設(shè)計過程中的節(jié)能減排措施，保障發(fā)電廠節(jié)能減排目標的完成。

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