火電廠熱動系統(tǒng)節(jié)能減排措施分析

劉春平

【摘 要】在火電廠發(fā)電與供電的過程中會產(chǎn)生大量能源損耗，存在發(fā)電成本高、污染排放量大等缺陷。本文分析了火電廠熱能動力聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的應用原理，圍繞熱動系統(tǒng)機組改造、鍋爐排煙余熱回收利用、鍋爐排污水與熱能再利用、蒸汽凝結水回收系統(tǒng)改造四個層面，探討了火電廠熱動系統(tǒng)節(jié)能減排的具體措施，以供參考。

【關鍵詞】火電廠;熱動系統(tǒng);節(jié)能減排

中圖分類號： TM621 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）21-0059-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.21.026

Analysis on Energy Saving and Emission Reduction Measures of Thermal Power System in Thermal Power Plant

LIU Chun-ping

（Guangdong Yudean Xinhui Power Generation Co.， Ltd. Jiangmen Guangdong 529149， China）

【Abstract】In the process of power generation and power supply in thermal power plants， a large amount of energy loss will occur， and there are defects such as high power generation cost and large pollution emissions. This paper analyzes the application principle of thermal power cogeneration system in thermal power plant， and discusses the thermal power plant unit transformation， boiler waste heat recovery and utilization， boiler sewage and heat energy reuse， steam condensate recovery system transformation Specific measures for energy saving and emission reduction of thermal systems are for reference.

【Key words】Thermal power plant; Thermal system; Energy saving

0 引言

火電廠作為傳統(tǒng)高能耗企業(yè)中的代表，在電廠日常運行的過程中會產(chǎn)生大量能耗，對電廠經(jīng)濟與社會效益的提升構成了一定的阻礙作用。通過采用節(jié)能減排措施針對熱動系統(tǒng)機組運行方式、運行參數(shù)與真空系統(tǒng)進行改造，并強化對余熱、污水的循環(huán)利用，可以有效提高能源轉換效率，實現(xiàn)節(jié)能減排目標。

1 火電廠熱能動力聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的應用原理分析

1.1 能量階梯利用理論

熱能動力聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)在卡諾定律的基礎上進行了優(yōu)化，基于燃料化學品味、熱能品味、自由品味之間的關聯(lián)性，建立起對控制化學能、轉換聯(lián)產(chǎn)等理論的深化認知，經(jīng)由大量試驗分析對比后明確提煉出能量轉換與組成轉化二者間的耦合關系，基于能量階梯利用理論進行熱能動力聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)設計，促使能量在化工側、動力側間實現(xiàn)均衡分配，保障熱動系統(tǒng)的正常運轉[1]。

1.2 能量轉換原理

能量轉換原理主要將CO2污染控制與能量轉換利用進行一體化設計，在熱動系統(tǒng)運行狀態(tài)下針對增填脫除流程進行CO2脫除的控制，降低CO2的排放量，同時回收CO2氣體后提取出清潔H2氣體，以此優(yōu)化氣體合成流程，實現(xiàn)節(jié)約能耗、減少溫室氣體排放與能量轉換利用的多重目標。

2 火電廠熱動系統(tǒng)節(jié)能減排的具體措施探討

2.1 熱動系統(tǒng)機組改造

從調(diào)節(jié)機組的運行參數(shù)層面入手，在機組運行前6個月執(zhí)行單閥運行模式，此后改為順序閥運行模式，可節(jié)約1.6g/kWh的煤耗。在機組運行過程中需針對運行參數(shù)進行調(diào)節(jié)，依照設計值進行主、再蒸汽溫度的設計，可節(jié)約0.7kWh的供電煤耗。同時，需針對加煤量與加煤速度進行把控，依照操作規(guī)程控制機組啟停過程中的水溫，針對高溫加熱系統(tǒng)及熱管進行定期檢修維護，降低熱能損失。此外，還需保障水室的焊接密封性能，防范在汽輪機蒸汽加壓時引發(fā)高壓蒸汽泄漏問題，導致機組啟動時間延長。

從真空系統(tǒng)改造層面入手，通常300MW機組的汽輪機排氣壓力相較于標準值會增加1%，相應使得機組熱耗率的相對變化率增加1%以上，對此應保障凝結器處于最佳真空狀態(tài)，以此提高機組運行效率。一方面，應指派專人每月至少開展2次真空嚴密性試驗，配合凝結器灌水查漏試驗，保障機組具備良好的真空密封性能;另一方面，針對凝結器銅管/鈦管內(nèi)水質(zhì)進行檢測，定期清洗銅管避免因存在水垢而加大熱水交換過程中的能耗，提高機組運行效率。

此外，針對變頻調(diào)速系統(tǒng)進行節(jié)電改造，通過調(diào)節(jié)擋板、液力耦合器、水電阻、高壓變頻器等裝置，運用低壓、高壓變頻技術降低系統(tǒng)能耗;針對蒸汽管道系統(tǒng)進行改造，依托高壓輸送原則減少蒸汽管道的散熱損失，結合低壓使用原則充分挖掘蒸汽中的熱潛能，使排放冷凝水的溫度有所下降，進而降低蒸汽消耗量，實現(xiàn)節(jié)能目標;采用節(jié)流配汽-噴嘴配汽聯(lián)合方式運行，降低機組能源損耗;針對汽輪機進行改造，從凝汽器入手進行運行性能的調(diào)節(jié)，以此提高冷端設備運行效率、節(jié)約發(fā)電成本，實現(xiàn)節(jié)能降耗目標。由于在火電廠熱動系統(tǒng)運轉過程中，機組深調(diào)峰時風機效率與滿負荷狀態(tài)下的運行效率間具有約40%的差距，導流器效率差值約為57%，風機運行效率較低，且節(jié)流損失較大。因此還需針對火電廠現(xiàn)有發(fā)電調(diào)度模式進行調(diào)整，針對熱力系統(tǒng)進行優(yōu)化設計（如圖1所示），以此實現(xiàn)節(jié)能減排目標。同時進行配電網(wǎng)的合理規(guī)劃，結合具體運行需求進行變壓器數(shù)量、配網(wǎng)結構的調(diào)節(jié)，優(yōu)化無功配置與功率布置情況，以此降低綜合線損、提高燃煤發(fā)電效率，實現(xiàn)節(jié)能減排的設計目標。

2.2 鍋爐排煙余熱的回收利用

通常火電廠鍋爐排煙的余熱最高可達到200°C以上，由此產(chǎn)生嚴重的熱能浪費問題，因此需基于節(jié)能環(huán)保原則進行鍋爐結構改造，最大限度降低熱能損失，實現(xiàn)能源的充分利用。在此可選取節(jié)能器安裝在熱動系統(tǒng)中，實現(xiàn)鍋爐排出余熱的循環(huán)利用，同時還可以在鍋爐尾部的引水位置安裝低壓省煤器，既能實現(xiàn)余熱的充分收集，還能夠節(jié)約煤炭資源、提高鍋爐運行效率。當前我國在鍋爐排煙余熱回收技術的研發(fā)層面已取得一定的進展，借助預熱助燃空氣提高熱動系統(tǒng)設備的運行效能，配合防腐蝕管式換熱器、煙氣回熱加熱器等設備協(xié)同工作，能夠進一步提高余熱回收利用效率，實現(xiàn)節(jié)能減排目標[2]。

2.3 鍋爐排污水與熱能再利用

通?；痣姀S設有兩種排污模式，分別為連續(xù)排污與定期排污，當前我國火電廠普遍采用單級排污系統(tǒng)，結合火電廠的污水排放規(guī)律實現(xiàn)定期排污處理，但在連續(xù)排污處理方面僅能利用排污處理器直接處理擴容后的污水，在此過程中將會涉及到大量的水資源浪費與熱量損耗，甚至會引發(fā)環(huán)境污染問題。對此需針對火電廠熱動系統(tǒng)進行改造，圍繞鍋爐排污水環(huán)節(jié)布設鍋爐熱量回收節(jié)能裝置，減少排污過程中的熱量損失，實現(xiàn)熱量回收利用。同時還應在鍋爐污水排放端設置鍋爐疏水排污熱廢水回收器，以此實現(xiàn)擴容污水的循環(huán)利用，踐行節(jié)能減排目標，提高能源利用率。

2.4 蒸汽凝結水回收系統(tǒng)改造

采用蒸汽凝結水回收技術進行低壓蒸汽的再利用，通過收集水蒸氣凝結水的余熱，為鍋爐的運轉提供能量補償，實現(xiàn)節(jié)能與效益目標的兼顧。當前普遍采用加壓回收技術進行凝結網(wǎng)處理，將凝結水進行充分利用，使生成的熱量得到充分回收，進而通過加壓提升換熱系統(tǒng)的運轉效能，還有助于進一步加快蒸汽的流動、轉換效率，降低高壓蒸汽管道堵塞的機率，減少因故障維修帶來的額外成本支出，提高設備運維效率。通常可選取以下兩種方法進行蒸汽凝結水的回收：其一是加壓回水方式，主要利用氣動凝結水加壓泵裝置針對凝結水進行加壓處理，進而實現(xiàn)凝結水的輸送，保障系統(tǒng)的安全運行;其二是背壓回水方式，利用疏水閥輸送蒸汽與凝結水，利用二次閃蒸汽壓力提高加熱設備的運行效能，并實現(xiàn)蒸汽凝結水的回收再利用，實現(xiàn)節(jié)約能耗與降低排放的雙重目標。

3 結論

當前能源短缺與需求擴大已成為全世界發(fā)電企業(yè)面臨的現(xiàn)實矛盾，火電廠熱動系統(tǒng)的節(jié)能降耗潛力仍有待挖掘。對此電廠還需結合自身熱動系統(tǒng)的實際運行情況制定相應的節(jié)能減排計劃，配合變頻調(diào)速系統(tǒng)、蒸汽管道系統(tǒng)、汽輪機的節(jié)能改造，進一步優(yōu)化發(fā)電調(diào)度模式、降低綜合線損，推動火電廠的可持續(xù)發(fā)展。

【參考文獻】

[1]張海瑞，張俊杰.如何推進火電廠熱能與動力工程改革發(fā)展[J].智能城市，2017，（04）：204.

[2]楊超.發(fā)電廠熱能動力系統(tǒng)優(yōu)化與節(jié)能改造探討[J].科技創(chuàng)新與應用，2018，No.240，（20）：151-152.