大型火電機組節(jié)能減排技術(shù)研究

王宏遠

摘 要：火電廠是能源消耗的大戶，隨著國家節(jié)能環(huán)保計劃和措施的穩(wěn)步推行，節(jié)能降耗與發(fā)電企業(yè)的生存與發(fā)展密切相關(guān)，降低發(fā)電成本、提高經(jīng)濟效益已成為發(fā)電企業(yè)的迫切需要。而國內(nèi)電廠能耗偏高的原因是汽輪機基礎(chǔ)設(shè)備、技術(shù)和主輔機的落后所致，我國早期設(shè)計制造的汽輪機組制造工藝落后、運行設(shè)備老化等，汽輪機內(nèi)效率低、熱耗率高，造成很大的能源浪費和環(huán)境污染。因此，對汽輪機組設(shè)備進行改造，探索節(jié)能減排的技術(shù)方向，提高大型火電機組的生產(chǎn)效率、提高電廠的經(jīng)濟效益有效方法。本文對大型火電機組節(jié)能減排技術(shù)進行了研究分析。

關(guān)鍵詞：大型火電機組 節(jié)能減排 技術(shù)研究

我國自20世紀(jì)80年代后期開始重視和研究汽輪機組技術(shù)改造工作，主要圍繞提高效率和效益、改善環(huán)境、降低成本而展開，已取得了很可觀的成績；然而，在能源的充分可持續(xù)利用上與西方國家仍有較大差距。因此節(jié)能降耗減排仍然是國內(nèi)大型火電機組的工作重點，在機組安全穩(wěn)定運行基礎(chǔ)上，提高節(jié)能意識，利用一切技術(shù)手段來提高汽輪機的運行效率，降低發(fā)電成本，這是電廠不容忽視的、長期的技術(shù)管理課題。

一、我國當(dāng)下火電機組在運行過程中節(jié)能減排效率低下

我國大部分火電機組在發(fā)電過程中所引用的均為直接燃料耗能模式，這種模式不僅使得燃煤的能利用率低下，而且火電機組設(shè)備也使得排放污染物處理不達標(biāo)，低于國家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。

此外，還有小火電機組問題。發(fā)達國家平均供電耗煤為每度300g，而我們中國平均供電耗煤量為每度400g，導(dǎo)致數(shù)據(jù)的相差過大，主要原因是部分小火電機組煤耗量非常巨大，比我國平均耗煤量都要高出25%左右。因此，我們應(yīng)該嚴(yán)格限制小火電機組使用頻率，轉(zhuǎn)向效果更好的火電機組設(shè)備。

二、大型火電機組節(jié)能過程自動控制分析

自動控制過程在我國的工程行業(yè)，軍事領(lǐng)域和大型建筑科技領(lǐng)域都有非常廣泛應(yīng)用，對我國經(jīng)濟各個行業(yè)都發(fā)揮著重要作用。尤其是在發(fā)電行業(yè)中，在我國大部分發(fā)電公司自動控制原理作用更為突出，在大型火電機組工作過程中，通過自動控制環(huán)節(jié)，可以有效解決相關(guān)的系統(tǒng)控制方面的難題，并且可以從源頭使能量資源損耗得到進一步的降低，實現(xiàn)一定程度節(jié)能。其中主要通過反饋環(huán)節(jié)，達到自動控制循環(huán)過程，從而影響大型火電機組的能量損耗。大型火電機組工作過程中，主要應(yīng)用閉環(huán)控制系統(tǒng)實現(xiàn)對大型發(fā)電機組的耗能方面與污染物排放方面進行檢測、反饋、自動修正、達到最優(yōu)化狀態(tài)等，進而實現(xiàn)大型火電機組節(jié)能減排自動控制閉環(huán)，使得大型火電機組耗能資源與排放污染物維持在一個綜合因素最優(yōu)的數(shù)值變化范圍內(nèi)。

在大型火電機組的耗能裝置周邊安裝檢測傳感器，實現(xiàn)對耗能資源周邊區(qū)域的實時能量消耗總量與消耗速率檢測，通過有線傳送過程，把檢測到的信號傳送至控制系統(tǒng)與微機平臺，控制系統(tǒng)和預(yù)先計算好并且設(shè)定好的最優(yōu)化能源參考值進行比較，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)數(shù)值不一致時，系統(tǒng)自動通過預(yù)先安裝的調(diào)控裝置，將能源消耗速率進行相關(guān)程度調(diào)控操作命令傳送至控制終端，控制終端做出相應(yīng)答復(fù)，并且及時對大型火電機組耗能速率進行修正，修正之后，這樣就實現(xiàn)了對消耗能源環(huán)節(jié)檢驗反饋環(huán)節(jié)，檢測裝置再次進行大型火電機組耗能速率檢測，然后把檢測的信息送至控制系統(tǒng)里，控制系統(tǒng)再次對收到溫度信息和系統(tǒng)默認(rèn)值進行對比，這樣周而復(fù)始，實現(xiàn)對耗能環(huán)節(jié)自動控制環(huán)節(jié)。對于污染物產(chǎn)出方面，原理大致相同，通過數(shù)學(xué)建模過程對大型火電機組污染物產(chǎn)出進行模擬計算，并預(yù)先輸入最優(yōu)狀態(tài)參數(shù)值，自動控制系統(tǒng)對產(chǎn)出污染物進行實時監(jiān)測，并且通過自動反饋過程實現(xiàn)對大型火電機組工作狀態(tài)與產(chǎn)出污染物的速率進行有效控制，這樣就能夠在一定程度上對大型火電機組做到節(jié)能與減排同在。

其中控制系統(tǒng)的輸入量分為給定輸入量和擾動輸入量。給定輸入量是自動控制系統(tǒng)能夠工作的唯一動力，倘若沒有給定輸入量，系統(tǒng)將會處于無法工作的狀態(tài)。通常情況下，給定輸入量只有一個（在大型火電機組的工作過程中，特指預(yù)先設(shè)定好的相關(guān)參數(shù)值）。但是擾動量一般較多，多指對耗能量、耗能速率、污染物產(chǎn)出速率等檢測環(huán)節(jié)中的其他無關(guān)變量，比如濕度、溫度、靜電量等等，這些都會對相關(guān)檢測造成一定的誤差。因此，減小擾動量存在，能夠在一定程度上消除對反饋環(huán)節(jié)帶來的不利影響，一個好的自動控制系統(tǒng)應(yīng)該具備減小擾動量的輸入、放大給定量的測量功能。

三、有效解決節(jié)能減排的技術(shù)措施

（1）機組升級參數(shù)：機組升級參數(shù)就是通過改善火電機組的相關(guān)參數(shù)，通過預(yù)設(shè)排放污染物目標(biāo)和燃料損耗比而調(diào)制出最優(yōu)化的數(shù)據(jù)參數(shù)，對傳統(tǒng)火電機組進行改進升級。通過火電機組的參數(shù)升級，可以有效做到節(jié)能減排。據(jù)北京一家資深的研究院的實驗報告數(shù)據(jù)顯示，改造后，機組將出力達到880MW，增容10%，最大負(fù)荷達到900MW，供電煤耗下降近40克，預(yù)計年可節(jié)約標(biāo)煤32.8萬噸，折合燃料成本將會達到近2億元。

（2）汽輪機通流部分改造：汽輪機通流部分改造即在氣體的流動環(huán)節(jié)中進行相關(guān)處理，通過改變氣體的流速而影響機組在運行過程中的耗能情況和排放污染源的情況。對于13.5、20萬千瓦汽輪機和2000年前投運的30和60萬千瓦亞臨界汽輪機，通流效率低，熱耗高。采用全三維技術(shù)優(yōu)化設(shè)計汽輪機通流部分，采用新型高效葉片和新型汽封技術(shù)改造汽輪機，節(jié)能提效效果明顯。預(yù)計可降低供電煤耗10～20g/kWh。

（3）循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化運行：循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化運行是根據(jù)流體力學(xué)與熱交換原理，分析電業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)能量輸配與交換效率，并采用先進節(jié)能控制方法結(jié)合智慧閥門技術(shù)、工業(yè)變頻技術(shù)，對電業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)中水泵、閥門與管網(wǎng)、終端熱交換器、冷卻塔等單元進行優(yōu)化控制，提高發(fā)電業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)整體能效，達到綜合節(jié)能目標(biāo)預(yù)計可以節(jié)省能源在20%-40%以內(nèi)。

結(jié)束語

通過以上對我國當(dāng)下火電機組現(xiàn)狀和效果較為明顯節(jié)能減排技術(shù)研究，并且對一些較為可行的節(jié)能減排技術(shù)的效果進行了預(yù)估，相關(guān)公司和企業(yè)要走的路任重而道遠，希望發(fā)電行業(yè)能夠為我國的經(jīng)濟發(fā)展和節(jié)能減排事業(yè)做出更大的貢獻。

參考文獻

[1] 孫栓柱，代家元，高進，等.江蘇省火電機組節(jié)能減排在線監(jiān)測系統(tǒng)的開發(fā)及應(yīng)用[J].電力科技與環(huán)保，2014（01）.

[2] 于連海.超（超）臨界機組節(jié)能減排技術(shù)分析[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2013（05）.