基于節(jié)能環(huán)保理念的火電廠熱機設(shè)備選型優(yōu)化

王瑋平

摘 要：當(dāng)前由于環(huán)境污染和能源緊張等問題愈加突出，全社會的電力消耗量增大，這就需要以節(jié)能環(huán)保理念為基礎(chǔ)，優(yōu)化熱機設(shè)備的選型，提高熱機設(shè)備的效率與環(huán)保性能，實現(xiàn)良好的社會經(jīng)濟效益。本文就對基于節(jié)能環(huán)保理念的火電廠熱機設(shè)備選型優(yōu)化進行分析和探究。

關(guān)鍵詞：節(jié)能環(huán)保理念；火電廠；熱機設(shè)備；選型優(yōu)化

中圖分類號：TM621 文獻標志碼：A

在電力市場迅猛發(fā)展的背景下，對火力發(fā)電機組運行的環(huán)保性、經(jīng)濟性、安全性等提出了更高的要求，大容量、高參數(shù)、高效率的機組在電力建設(shè)中占據(jù)著越來越大的比例。現(xiàn)階段，如何做好大容量機組的節(jié)能環(huán)保與優(yōu)化選型工作，使其與環(huán)保要求相符，已經(jīng)成為火電廠增強核心競爭力、節(jié)能增效的迫切需求，直接影響著機組投產(chǎn)后的發(fā)電能耗水平。

1 汽輪機主設(shè)備的選型優(yōu)化

汽輪機主設(shè)備的選型優(yōu)化表現(xiàn)在諸多方面，如：中、低壓汽缸參數(shù)的確定；機型選型的精準化；結(jié)構(gòu)性能條件的優(yōu)化；調(diào)節(jié)方式的比選等，所以火電廠需要做好基礎(chǔ)管理工作。同時在技術(shù)人員管理層面，必須要從小指標考核、能耗分析等方面進行管理與考核，及時整改和調(diào)節(jié)運行參數(shù)，促進發(fā)電過程中機組效率的提升。當(dāng)然在汽輪機主設(shè)備的選型優(yōu)化過程中，必須要注意如下幾點：

①在確定汽輪機銘牌出力過程中，可以采用指定汽輪機末級葉片尺寸、額定背壓等方式，通過恰當(dāng)選擇參數(shù)，用環(huán)保的模式和手段實現(xiàn)設(shè)備選型的優(yōu)化目標，促進汽輪機銘牌出力的提升。

②優(yōu)化調(diào)試結(jié)構(gòu)性能時，應(yīng)該在節(jié)流和噴嘴調(diào)節(jié)等角度進行優(yōu)化創(chuàng)新，選擇科學(xué)合理的調(diào)節(jié)方式，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)性能的優(yōu)化目標。

③在選擇調(diào)節(jié)方式方面，可以通過降低閥門節(jié)流損失、調(diào)節(jié)速度等方式，找準平衡點，加強專門的冷卻保護措施，確保設(shè)備的安全穩(wěn)定運行。

④要想保證設(shè)備汽輪機主設(shè)備機型的精準化，應(yīng)該以高壓缸的結(jié)構(gòu)形態(tài)為依據(jù)，對形變漏氣危險進行清晰預(yù)測，避免因溫度、內(nèi)部壓力等參數(shù)變化而產(chǎn)生的運行風(fēng)險，更好地應(yīng)對不同壓力和溫度環(huán)境帶來的變化。

1.1 主要輔助設(shè)備的選型優(yōu)化

對于主要輔助設(shè)備而言，其選型優(yōu)化涉及復(fù)雜而煩瑣的內(nèi)容，包括除塵設(shè)備、引風(fēng)機、磨煤機、高/低壓加熱器、凝汽器等，也涵蓋各環(huán)節(jié)的優(yōu)化操作，因此在設(shè)備選型優(yōu)化過程中，需要注意如下問題：

第一，除塵設(shè)備方面。隨著環(huán)保理念的發(fā)展，對煙塵排放的要求越來越嚴格，傳統(tǒng)的除塵器已經(jīng)無法滿足要求，這就需要選擇新型環(huán)保節(jié)能的除塵設(shè)備，如布袋除塵器、電除塵器、移動電極、新型電源等。提高除塵效率的有效路徑之一就是降低電除塵器入口煙氣溫度，以低溫電除塵器技術(shù)為例，利用水作熱媒借助熱交換器降溫，然后通過熱水加熱排放脫硫后的煙氣，實現(xiàn)預(yù)期的效果。

第二，引風(fēng)機方面。引風(fēng)機的設(shè)置能有效克服脫硫、脫硝系統(tǒng)和鍋爐的煙氣阻力，并且該系統(tǒng)具有運行電耗低、投資少、調(diào)節(jié)性好、可靠性高、配置簡單等優(yōu)勢，逐漸發(fā)展為火電廠建設(shè)的首選。很多引風(fēng)機都是采用電動+靜葉可調(diào)，低負荷時的運行效率低。將其改為汽動變速調(diào)節(jié)，有利于促進引風(fēng)機低負荷效率的提升。當(dāng)然要想確保系統(tǒng)布置的簡單，在條件許可下可直接從鍋爐中抽取引風(fēng)機汽源，排汽可直接引至除氧器或蒸汽回系統(tǒng)，而小汽機可選擇背壓式，避免設(shè)置循環(huán)水管道和凝汽器。

第三，磨煤機方面。根據(jù)煤種特性選擇數(shù)量不同的進出口，盡量減少機電設(shè)備的耗能；或者是從市場化的采購因素出發(fā)，恰當(dāng)選擇磨煤機。當(dāng)前大型鍋爐配套使用的磨煤機包括雙進雙出干球磨煤機（煤種適應(yīng)性最好、電耗高）、MPS型磨煤機（煤種適應(yīng)性較好、電耗高）、HP型磨煤機（煤種適應(yīng)性差、電耗低）等；一般可磨性差時選擇雙進雙出磨煤機，市場化采購因素多且煤源不穩(wěn)定時選擇MPS型磨煤機，可磨性較好且煤穩(wěn)定時選擇HP型磨煤機。

第四，高/低壓加熱器和凝汽器方面。要想高效利用抽氣的過熱度，需要恰當(dāng)設(shè)置蒸汽冷卻器，注重回?zé)嵝屎徒o水溫度，尤其是給水內(nèi)的飽和欠焓，以避免鍋爐省煤器出現(xiàn)沸騰現(xiàn)象。此外，凝汽器的排管方式和種類的選擇需要專業(yè)技術(shù)人員進行研究，要注重循環(huán)水流量、凝汽器面積等指標，科學(xué)選擇排管方式，保證凝汽器換熱管的傳熱效率。實際上，不同的廠家在凝汽器排管方式上有所不同，有時傳熱效率相差較大，這就需要在設(shè)備選型時研究不同的排管方式，降低投運后凝結(jié)水過冷度和凝汽器端差。

2 鍋爐設(shè)備的選型優(yōu)化

首先，選擇恰當(dāng)?shù)呐艧煖囟?。選擇排煙溫度時，應(yīng)該綜合考慮各項指標，如鍋爐工作效率、金屬消耗量、空氣預(yù)熱器低溫腐蝕效應(yīng)等，精準分析溫度的影響；若排煙溫度下降10℃，鍋爐的運行效率會提升0.5%?，F(xiàn)階段，隨著電力行業(yè)的快速發(fā)展，節(jié)能理念越來越深入人心，排煙溫度的下降已成為重要發(fā)展態(tài)勢。雖然排煙溫度的降低可能會腐蝕發(fā)電環(huán)節(jié)的下游設(shè)備，但在主動降低排煙溫度的同時，通過優(yōu)化空氣預(yù)熱器和煙囪防腐層的材料選擇，可有效防止冷凝酸霧對設(shè)備的影響。可以說，采取科學(xué)的方式來降低排煙溫度，不僅不會腐蝕設(shè)備，還會有效地提高鍋爐效率，降低機組單位發(fā)電煤耗。

其次，優(yōu)化選取鍋爐型號。目前我國高參數(shù)鍋爐按鍋爐的燃燒方法和燃燒器的布置，細分為對沖旋流燃燒模式、塔式切圓燃燒模式、多重分級燃燒模式。其中塔式切圓燃燒模式在具體的應(yīng)用中能避免煙溫差效應(yīng)的影響，擁有較高的可靠性，內(nèi)部空氣動力場的結(jié)構(gòu)相對簡單，但該模式在燃燒中會造成過分依賴于單個燃燒器而影響運行，繼而對其內(nèi)部空氣動力場的混合強度進行抑制。

針對這種情況，鍋爐規(guī)模會趨向于大型化，提高單個燃燒器的熱負荷，科學(xué)控制鍋爐整體燃燒強度。同時塔式切圓燃燒模式會在燃燒室上面布置鍋爐的受熱面，對U型管疏水不通的問題以及煙氣拐角問題進行消除，并且在燃燒強度較高的前提下，能有效控制與調(diào)節(jié)煙溫差。通常將塔式切圓鍋爐的布置形式應(yīng)用于風(fēng)扇磨煤機燃燒鍋爐時，適用性較強，該模式已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在歐洲國家。另外，切圓燃燒模式具有強大的空氣動力場混合性能，在實際運用中能增強鍋爐的燃燒效率，加快廢氣排放的速度，然而該模式的控制組織運行難度較大，具體操作中可能出現(xiàn)偏差，引發(fā)煙溫差現(xiàn)象。當(dāng)然設(shè)計壁溫過程中，高參數(shù)鍋爐采用的材料在余量方面較小，因此采用切圓燃燒模式時可能會影響煙溫差的控制工作。

最后，優(yōu)化設(shè)計爐水啟動循環(huán)泵系統(tǒng)。當(dāng)前很多超臨界鍋爐都配備有啟動循環(huán)泵系統(tǒng)，旨在啟動鍋爐時回收熱量與工質(zhì)，使啟動的速度加快，但系統(tǒng)配置往往會帶來諸多問題，如：在進口設(shè)備方面的供貨不及時，循環(huán)泵系統(tǒng)未到貨而新建機組已面臨投產(chǎn)；循環(huán)泵運行維護相對麻煩，修理費用和故障率較高；投資大且系統(tǒng)復(fù)雜。為解決這些問題，可以將汽機和鍋爐作為整體，即將啟動循環(huán)泵系統(tǒng)取消，借助原疏水?dāng)U容系統(tǒng)的疏水泵，將疏水排入除氧器，從而回收大部分的熱量與工質(zhì)。

結(jié)語

隨著電力市場的迅猛發(fā)展，火電廠發(fā)電機組運行中對生態(tài)環(huán)保、經(jīng)濟安全的控制提出了更高的要求，許多大容量、高參數(shù)和高運轉(zhuǎn)效率的機組被廣泛用于火電廠中，逐步發(fā)展為火電廠的主力機組架構(gòu)，所以優(yōu)化火電廠熱機設(shè)備選型至關(guān)重要。當(dāng)前環(huán)保節(jié)能理念與可持續(xù)發(fā)展理念深入人心，在火電廠熱機設(shè)備選型方面，人們開始意識到節(jié)能環(huán)保的重要性，以節(jié)能環(huán)保為基礎(chǔ)，從汽輪機主設(shè)備、主要輔助設(shè)備、鍋爐設(shè)備等方面優(yōu)化設(shè)備選型，進而降低能量的損失，避免破壞生態(tài)環(huán)境，提高火電廠的能效水平，實現(xiàn)良性發(fā)展。

參考文獻

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