熱電聯產機組節能措施及效益

孫 飛

（山東恒通化工股份有限公司，山東 臨沂 276100）

火力發電廠節能的主要任務是節煤、節電、節汽、節水、節油，熱電廠在節能實踐中，結合機組設備的實際情況，通過技術改造、加強管理，降低了生產成本。以下即是熱電聯產機組在節能降耗方面的具體措施。

一、回收鍋爐排污水及熱量

公司熱電廠外供蒸汽約200t/h，這部分蒸汽在化肥和化工生產中受到污染，蒸汽冷凝液不能回收利用，因此鍋爐補給水量很大，鍋爐排污率將近2%。五臺鍋爐排污水量達到20t/h，溫度約80℃，表1是鍋爐排污水與一次水的的分析結果。

表1

比較分析結果可以看出，鍋爐排污水的大部分指標都優于一次水，可以將這部分水回收處理后供鍋爐使用。為回收排污水及熱量，先將這部分水集中起來，與一次水混合降溫后，經過機械過濾器、陰陽浮床、混床離子交換處理合格后，重新供鍋爐補水，1年能夠節約一次水16萬t，回收熱量40 128GJ，折合標煤1 369t。

二、適當降低給水溫度，降低鍋爐排煙溫度，提高鍋爐熱效率

排煙熱損失是鍋爐熱損失中比例最大的熱損失，根據資料顯示，對于大型的循環流化床鍋爐來說，排煙熱損失占整個熱損失的6%～8%，排煙熱損失的大小決定于排煙溫度和排煙容量。一般排煙溫度提高約10℃時，排煙熱損失約增加1%。240t/h鍋爐設計排煙溫度140℃，給水溫度215℃。由于設計、煤質等各方面的原因，鍋爐實際運行排煙溫度達到160℃，排煙熱損失增大，鍋爐效率降低。經過研究，鍋爐給水溫度由215℃降低到195℃，這樣省煤器的溫度場梯度增大，煙氣余熱得到充分利用，排煙溫度由160℃降到140℃，提高了鍋爐熱效率。經鍋爐熱工測試，鍋爐效率由83.3%提高到84.8%。運行實踐表明，雖然降低給水溫度高壓加熱器的利用率降低，對于汽輪機回熱循環而言熱效率降低了，但是大大提高了鍋爐效率。

三、汽輪機單閥調節改為順序閥調節，降低節流損失，提高汽輪機效率

50MW汽輪機共有四只高調門調節進汽量和負荷，高調門采用DEH控制，DEH系統對高調門有單閥控制和順序閥控制兩種管理方式。單閥控制是蒸汽通過所有的調節閥進入噴嘴室，全周進汽，所有調節閥同時開啟和關閉，以節流方式控制汽輪機轉速和負荷；順序閥控制則是調節閥按照一定的順序逐個開啟和關閉，蒸汽以部分進汽的方式進入噴嘴室。在機組開機期間，一般采取全周進汽（節流調節）運行方式，便于控制汽輪機轉子和定子的溫差，減小熱應力，有效控制機組熱膨脹，縮短啟動時間，延長機組壽命。因單閥運行時四只高壓調節閥都參與開度調節，并且調節閥的開度不大，蒸汽通過調節閥時有比較大的節流損失，汽輪機效率降低。經過運行比較，當汽輪機負荷達到30MW后，將單閥調節方式改為順序閥調節方式運行，能夠有效減少節流損失，提高汽輪機效率，發電標煤耗降低3.7g/kW·h。

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四、改造汽輪機汽封裝置，減少漏汽量，提高汽輪機效率

熱電廠汽輪機汽封裝置是傳統的迷宮式汽封，依靠汽封疏齒與軸套凸凹臺階逐步節流降壓實現密封。前汽封漏汽比較嚴重，能量損失大，汽輪機熱耗偏高，經濟性差。后汽封密封效果不好，真空嚴密性差。接觸式汽封是傳統汽封的更新換代產品，能夠很好地解決軸封漏汽問題。接觸式汽封與迷宮汽封的最大不同在于，汽封內環采用復合材料制成，耐溫、耐磨，始終以一定的彈性跟蹤大軸，與軸接觸并且始終同心，不會因為汽輪機的振動改變間隙的大小，故其密封性能更加優越。

改造為接觸式汽封后，前汽封漏汽量明顯減少，機組效率提高，后汽封真空嚴密性提高，達到350Pa/min。經測試，發電煤耗降低1.1g/kW·h，全年三臺機組按照運行8 000h總負荷15萬kW計算，可以減少煤耗1 320t。

五、回收除氧器乏汽及熱量

目前，火力發電廠用于鍋爐給水除氧工藝大多采用熱力除氧的方法，為了達到良好的除氧效果，除氧水必須被加熱到除氧器壓力下的飽和溫度，提供氣體從水中分離出來的必要條件，并且要及時將水中分離出來的氣體排到設備以外，使汽氣空間中氧氣的分壓力減小，所以除氧器的對空排汽門要保持一定開度，在排出不凝結氣體過程中不可避免地將大量蒸汽也一同排出，造成了工質和熱量的損失。熱力除氧器的排汽俗稱除氧器乏汽，其主要成分是低壓水蒸汽和微量的不凝結氣體（O2、CO2、N2等），是一個重要的低位熱源。

熱電廠現有260t/h除氧器五臺，正常生產時運行四臺，操作壓力0.4～0.5MPa，出水溫度150℃，總負荷800t/h，按3‰排空率，除氧器每年運行8 000h計算，共排放水蒸氣1.92萬t，排放到大氣中的總熱焓值為22 722GJ，浪費很大。為了回收這部分余熱，采用混和式換熱器作為除氧器排汽回收的冷卻裝置，回收裝置中裝有效率較高的模塊，以射水抽汽技術回收低壓力蒸汽，利用乏汽熱量加熱作為鍋爐補給用的脫鹽水。這樣每年回收凝結水1.92萬t，回收的熱量折合標準煤775t。

六、安裝前置陰陽床回收利用廢酸堿，降低制備脫鹽水的酸堿消耗

鍋爐補給水的除鹽采用雙室雙層浮動床+混床離子交換處理工藝，其具體流程是：一次水——緩沖罐——機械過濾器——陽床——除碳器——陰床——混床。在陽雙室浮床、陰雙室浮床、混床中分別裝有001×7FC、D113-ⅢFC、201×7FC、D301-ⅢFC，D113MB、D301MB型樹脂，當交換器失效后用鹽酸和燒堿再生。

陰陽床采用逆流再生，混床采用同時再生，再生后的廢酸堿送到中和池自行中和后排放。長期以來，再生酸堿消耗量大，制備1t脫鹽水需要耗30%鹽酸1.03kg，耗30%燒堿0.85kg。為降低酸堿消耗，經考察論證，在機械過濾器后、陽床之前加設前置陽床，在除碳器與陰床之間設前置陰床，前置陰陽床內裝比D113、D301酸堿性還要弱的特制樹脂，工作交換容量大，很容易再生。改造后，利用陰陽床和混床再生后的酸堿廢液就可以徹底再生前置陰陽床樹脂，不但回收利用了廢酸堿，減少酸堿用量，并且由于前置陰陽床已經除去了部分陰陽離子，減輕了陰陽浮床的負擔，增加了陰陽浮床的周期制水量，延長了樹脂使用壽命。現噸水耗酸0.96kg，噸水耗堿0.7kg，全年制備脫鹽水350萬t，可節約30%鹽酸245t、30%燒堿525t。

七、努力提高凝汽器真空，降低汽輪機汽耗

凝汽器真空是影響汽輪機效率的主要因素，據有關資料顯示，真空改善1%，汽耗降低1%～1.5%。因此，提高凝汽器真空是提高機組效率、降低汽耗最有效的手段，主要采取了以下幾方面的措施。

1.合理控制循環水濃縮倍率，加強加藥管理，防止凝汽器銅管結垢與腐蝕；定期投運膠球清洗裝置，保持銅管清潔；利用檢修機會，通過機械除垢、化學除垢等措施消除銅管結垢，從而提高凝汽器效率和真空，降低端差。

2.加強涼水塔管理，采用高效的淋水填料和噴濺裝置，更換損壞的噴頭和淋水填料，提高冷卻效果，降低循環水溫。

3.在夏季，通過經濟性比較后，增開循環水泵以增加循環水量，提高凝汽器真空。

4.降低射水箱水溫，加強射水箱的補水與排水，提高射水抽氣器的抽吸能力。

5.保持真空系統嚴密，每月進行一次真空嚴密性試驗，達到400Pa/min以下的要求。

八、鍋爐啟停爐排放蒸汽回收

熱電廠五臺鍋爐主蒸汽系統采用母管制，所產蒸汽供三臺C50-8.83/1.57型抽凝汽輪發電機組使用，汽輪機啟動采用定壓啟動。鍋爐啟動，當爐溫達到900℃左右時，鍋爐開始進行升壓操作。升壓過程是以汽包壓力為主，通過調節燃料量和過熱器集箱上的對空排汽閥開度，控制升壓速度＜1.5MPa/h，使汽溫、汽壓同步上升，待蒸汽參數接近額定參數時，開啟并汽閥，將啟動爐蒸汽并入母管，同時關閉對空排汽閥。鍋爐停爐時，關閉并汽閥后，需要打開對空排汽閥降壓。以上啟停爐過程均需打開對空排汽閥，持續較長時間的排汽，浪費了大量工質和熱量。

由于設備故障、負荷波動等原因，鍋爐啟停爐次數較多。根據系統現狀和實際運行情況，將現有的主蒸汽系統進行改造，將鍋爐啟停過程中產生的高溫高壓蒸汽通過減溫減壓裝置后并入汽輪機抽汽管道，供熱用戶使用。減少能源浪費，提高整體供熱能力。某臺鍋爐點火啟動過程中，相應的并汽閥關閉，當蒸汽溫度壓力高于汽輪機抽汽溫度壓力時，投運減溫減壓裝置，將這部分蒸汽并入外供抽汽管道，當啟動爐蒸汽溫度壓力達到并爐條件時，按照鍋爐規程并爐，同時退出減溫減壓器。某臺鍋爐停爐時，將停運鍋爐并汽閥關閉，同時將停運鍋爐余汽導入減溫減壓器，供熱用戶使用，當停運鍋爐余汽壓力溫度低于外供蒸汽母管壓力時，退出減溫減壓器。

全年每臺鍋爐開停爐三次，每次開停爐可回收蒸汽約400t，全年回收蒸汽約6 000t，節約標煤760t，節約脫鹽水6 000t。

九、將機械霧化油槍改造為氣泡霧化油槍，減少鍋爐啟動點火用油

熱電廠鍋爐啟動點火油采用0#輕柴油，點火油槍采用的是機械霧化式油槍，共五只，其中床上燃燒室布置三只，油槍出力為400kg/h；床下風室布置兩只，油槍的出力為500kg/h。油槍存在的主要問題是，啟動點火冒黑煙，燃燒不充分，耗油量大，鍋爐點火啟動一次用油平均達13t。改造為氣泡霧化油槍后，利用壓縮空氣霧化燃油，霧化顆粒度更細，燃燒充分，火焰剛性強，每次啟動用油只需要10t左右。按照每臺鍋爐每年啟動三次計算，每年節約柴油45t。

十、減少輔機設備用電量，降低廠用電率

1.鍋爐風機由擋板調節改造為變頻調節。每臺240t/h鍋爐有六臺6kV風機電機，總額定功率3 140kW，風機全部采用進口擋板的節流調節，節流損失大，并且設計時選型偏大，滿負荷運行時，部分風機擋板開度只有30%～60%，風機運行效率偏低。改造前，鍋爐滿負荷運行，消耗功率約2 282kW，改為變頻調節后，消耗功率約1 814kW，其節電效果為20.5%，全年五臺鍋爐每臺運行7 000h，節約電能1 638萬kW·h。

2.改善泵的流道特性，減少摩擦損失，提高泵的運行效率。水泵大多部件是鑄件，包括泵體、導流部件、葉輪、密封環等，其表面較粗糙，增加了水流阻力，通過涂覆陶瓷涂層的辦法，減少管路損失，節電1%。

3.改造結構不合理、效率低的射水抽氣器。將單管短喉部抽氣器更換為多通道高效能抽氣器，配用射水泵電機功率由75kW降低到45kW。

十一、降低一次水消耗，加強冷凝水的回收

1.循環冷卻水系統的節水。在熱電廠，循環冷卻水系統的補充水量占電廠總耗水量的80%。涼水塔循環冷卻水在運行中，水會發生蒸發損失、風吹損失、排污損失，為了保持涼水塔液位，需要相應補充一次水。風吹損失很小，僅占循環水量的0.1%，蒸發損失是無法避免的，由于鹽類的濃縮，必須排污，排污損失則和水質及藥劑處理的允許濃縮倍數有關。要降低補給水量，必須要減少排污水量，即提高循環水的濃縮倍率。根據一次水質分析，引進新型水處理藥劑，將濃縮倍率由三倍提高到四倍，排污率由1.1%降到0.6%。三臺機組總循環水量約15 000m3/h，每年節約一次水60萬t。

2.加強水務管理，節約用水，減少廢水排放量，重視廢水處理和回收利用，最大限度地提高水的重復利用率。如回收涼水塔排污水，集中后供泵與風機的軸承冷卻，最后作為脫硫系統的煙氣減溫水和沖廁用水，實現了梯級用水。

3.制作加熱器，回收供暖蒸汽冷凝水。家屬區及辦公區冬季取暖，供熱蒸汽耗量大，用汽輪機0.5MPa抽汽作為加熱蒸汽，與一次水混合換熱制備高溫熱水，加熱蒸汽凝結水作為補充水，不能回收利用，造成高品質凝結水的浪費。為了回收凝結水，自行制作供暖熱網加熱器，采用表面式換熱方式制備熱水，以一次水作為補充水。每月取暖用汽量8 000t，全年取暖期按3個月計算，可以節約凝結水24 000t。

4.減少各種汽水損失，合理降低鍋爐排污率，控制正常汽水損失率（不包括鍋爐排污、機組啟動而增加的汽水損失，以及供熱用汽不回收部分）小于鍋爐額定蒸發量的3%。

十二、其他

1.開展小指標的競賽和考核，以小指標保證大指標的完成。除發電量、供熱量、供電煤耗、廠用電率外，根據實際情況考核。鍋爐運行考核效率、汽溫、汽壓、排污率、煙氣氧含量、排煙溫度、鍋爐漏風率、飛灰和爐渣可燃物、風機單耗、點火用油等指標。汽機運行考核熱（汽）耗、真空度、凝汽器端差、冷卻水過冷卻度、給水泵單耗、高加投入率等指標。化學水制備考核自用水率、補給水率、再生酸堿消耗等指標。

2.選用優質的管道保溫材料，保持熱力設備、管道、閥門的保溫良好，采用新材料、新工藝努力降低散熱損失，保證室溫25℃，保溫層外表面溫度低于50℃。

3.加強鍋爐聲波吹灰裝置的維護與管理，定期檢查吹灰器與脈沖閥，提高吹灰器的完好率和投入率，防止受熱面積灰，保持鍋爐尾部受熱面的清潔。降低排煙溫度和排煙熱損失，提高鍋爐效率。

4.提高鍋爐操作人員技術水平，優化燃燒工況，針對不同煤種與負荷及時調整和組織燃燒，合理控制入爐總風量、燃燒溫度及一二次風量配比，保證爐渣可燃物含量小于3%，飛灰可燃物含量小于15%，降低鍋爐機械不完全燃燒熱損失，提高鍋爐熱效率。

5.加強密封管理，通過檢修消除“七漏”，即漏汽、漏水、漏風、漏煤、漏灰、漏熱、漏油。消除鍋爐本體、空氣預熱器、電除塵器漏風，降低送風機、引風機耗電量，保證鍋爐本體和預熱器漏風率小于5%，除塵器漏風率小于3%。過量空氣系數小于1.5。

6.采用冷渣器回收鍋爐高溫灰渣熱量。循環流化床鍋爐的排渣溫度一般在900℃左右，含熱量高，通過高溫爐渣加熱鍋爐補給脫鹽水，可以使爐渣溫度降低到100℃以下，并且回收了鍋爐灰渣熱損失，間接地提高了鍋爐熱效率。鍋爐全年爐渣產量8萬t，爐渣比熱按照0.96kJ/kg·K，回收爐渣余熱61 440GJ，可以節約標煤2 095t。

7.除鹽水補水從除氧器補入改為從凝汽器補入。除鹽水補水原設計是從除氧器塔頭補入，除鹽水溫度20℃，要加熱到150℃，需要消耗一定量高品位的加熱蒸汽。改造為從凝汽器補入，通過噴淋裝置直接與汽輪機排汽混合換熱，不但回收了一定份額的排汽熱量、減少了高壓除氧器的耗汽量，并且降低了排汽溫度，改善了機組真空。

恒通化工熱電廠采用先進技術推廣節能措施，對生產設備進行一系列革新與改造，改進生產工藝，提高了能源利用的效率水平。在管理上，制定節能管理制度，加大節能降耗工作力度，強化生產運行管理，開展運行指標競賽，杜絕浪費。在節能降耗工作中取得明顯成效，提升了企業的經濟效益，促使各項能耗指標達到了先進水平。