燃煤發電機組能耗過高原因及節能改造研究

晨一新

（西山煤電（集團）有限責任公司，山西 太原030053）

0 引言

熱力發電是現代電力生產方式之一，其利用燃燒產出熱能后轉變為電能，保持地區供電運輸作業的穩定性。發電機組是熱力發電的核心設備，其能耗系數不僅關系著電廠運營收益，也影響著地區實際供配電效率。為了避免能耗過高帶來的不利影響，可根據實際情況對發電機組實施節能改造，創建更加優越的燃煤發電生產環境。節能改造不是盲目地調整機組運行結構，而是要根據發電廠現有的生產條件，建設符合廠內發電要求的節能控制平臺。

1 燃煤發電機組原理及發展趨勢

1.1 機組原理

燃煤發電改造帶動著工業生產活動，使發電設備相關制造行業獲得了顯著發展，這與發電行業配套設施的進步有著密切關聯。燃煤發電機組（圖1）是電力生產的核心設備，其工作原理如下：將煤燃燒產生的熱能通過發電動力裝置（電廠鍋爐、汽輪機和發電機及其輔助裝置等）轉換成電能。

圖1 燃煤機組結構

1.2 發展趨勢

燃煤發電在國內已發展較長時間，也是電力生產最基本的模式。作為電力行業生產的主要方式，燃煤發電長期以來為國內用戶提供了大量電能，保證了區域用電資源的可持續分配。發電機組是電廠建設與改造的重點對象，堅持機組結構與控制方式先進化改造，將成為燃煤發電機組發展的必然趨勢。未來，從“節能、綠色、高效”等方面考慮，應綜合提升燃煤發電機組的可操控性，降低燃煤機組運行階段的能耗。因此，電廠要增加節能技術項目投資，將先進工藝設備用于機組能耗控制與調整，實現燃煤發電產業的綠色化、節能化。

2 燃煤發電機組能耗過高的原因

發電機組是發電廠的核心設備，既影響著電能生產效率，同時也對發電廠運營收益水平產生決定性作用。燃煤發電機是電力生產常用設備，以燃燒原理為基礎產出能量作為發電來源，維持了區域用電生產一體化建設進程。受主客觀因素影響，發電機組運行期間出現的能耗過高現象，導致了機組發電效能達不到預定水平，進而阻礙了發電廠日常發電作業狀態，不利于區域用電的最優化運行。下面結合實踐分析燃煤發電機組能耗過高的原因。

2.1 客觀原因

燃煤發電機組是利用熱能發電的生產設備，其內外結構性能對機組能耗有著直接影響，也是阻礙電力生產流程的一大因素。當前，國內燃煤發電機組主要由燃燒系統、汽水系統、電氣系統、控制系統等組成，若其中某個部分出現故障則會影響發電生產效率。例如，燃燒系統、汽水系統負責產生高溫高壓蒸汽；電氣系統實現由熱能、機械能到電能的轉變；控制系統保證各系統安全、合理、經濟運行。燃煤發電示意圖如圖2所示，燃燒不足會減少蒸汽量，鍋爐燃燒不充分會影響發電機運轉效率，電氣系統故障會影響熱能與機械能的轉換效率，這些都會提高機組的能耗系數。

圖2 燃煤發電示意圖

2.2 主觀原因

除了發電機組設備外，發電廠日常生產與管理方式也會影響機組能耗，這是不可忽略的主觀原因。首先，值班人員對發電機組的操控技能不足，實際操控缺乏專業知識為指導，導致機組運行階段故障率偏高，阻礙了燃煤熱能的產出量；其次，電站對機組設備缺少嚴格的管理措施，不注重機組維修維護、組件磨損、零件老化等問題，同樣對機組能耗有直接影響。此外，設備更新、在線監控、故障防護等對機組能耗系數均有明顯的影響。

3 新時期燃煤發電機組節能改造的措施

現代電力行業已步入新的發展階段，節能降耗成為行業運營的先進思想，用其指導電力生產模式改革具有多方面意義，可全面提升電力行業的市場競爭力。為了解決燃煤發電機組能耗超標問題，企業要注重發電機組節能改造控制，以先進科技為支撐優化設備性能，共同創建現代化燃煤發電生產平臺。筆者認為，發電機組節能改造措施包括優化管理、技術改造、設備升級、在線監測等多項內容，需技術人員按照電廠實際運行情況提出改造措施。

具體如下：

3.1 優化管理

新時代節能思想廣泛應用于發電行業，燃煤機組改造需堅持集約化原則，合理應用節能技術，控制廠內的能耗量。發電廠擬定機組運行管理方案，可最大限度抑制各種能耗問題，維持機組處于相對高效的運行狀態。一般來說，燃煤發電機組管理包括：開展專項監督工作，如合理安排發電機組開機組合、選擇高質原煤作為燃料（表1）等，同時優化燃煤機組發電運行方式，科學提高燃煤機組發電負荷率；合理確定系統旋轉備用容量，促進可再生能源消納，促進節能減排和優化調度，實現資源優化利用。應用節能技術對發電廠燃煤發電機組運行進行優化管理，可明顯降低電能消耗，構建節能化發電生產模式。

表1 煤料使用標準

3.2 技術改造

燃煤發電作為一種傳統的發電方式也有其弊端和不足之處，如煤炭直接燃燒排放的SO2、NOx等酸性氣體不斷增長，使得我國的酸雨量增加，粉塵污染給人們的生活及植物的生長造成不良影響。因此，要不斷改進燃煤發電生產方案，利用各種技術提高發電效率，減輕各種因素產生的能耗問題。例如，對煙塵采用脫硫除塵處理或改燒天然氣，汽輪機改用空氣冷卻。燃煤發電是現代電力生產的主要形式，燃煤發電機組結構設計關系著作業效率。節能改造是發電工程規劃改造的第一步，融入節能降耗思想對燃煤發電機組結構進行改良，可大大降低機組生產能耗，實現節能發電。

3.3 設備升級

重點推進現役燃煤發電機組大氣污染物達標排放環保改造，燃煤發電機組必須安裝高效脫硫脫硝和除塵設施，未達標排放的要加快實施環保設施改造升級，確保滿足最低技術出力以上全負荷、全時段穩定達標排放要求。發電廠可定期檢查設備運行狀態是否符合標準，及時調整燃煤機組內外結構狀態，對機組做好充分的結構改造計劃，適應熱力發電控制要求。節能理念貫穿于燃煤發電機組升級的全過程，可從工藝上改良發電機的配套設備，提高固有能源的綜合利用率，如采用無功補償裝置、節能型配電變壓器等。

3.4 在線監控

在線監控系統是發電廠主要監測裝置，它能對燃煤發電機組的運行情況進行實時監控，從而及時發現機組存在的異常。工業計算機是監控系統的主控設備，計算機程序可定向收集機組數據，然后借助數字模型分析機組運行動態，從而提前做好節能降耗控制工作。隨著生產規模的擴大化，煤電公司應增加技術項目投資，既考慮到燃煤發電生產需要，同時遵循電廠運行監測操作標準，安裝高精度監測設備，以便及時掌控燃煤機組工作狀態。例如，遠程遙控是發電廠內區域監控的常用技術，由遠程網絡、攝像頭等構成定向監控平臺，24h傳遞機組工作數據，為值班人員監控分析提供真實依據。

4 結語

發電機組是電氣工程的重要組成部分，也是發電廠負責電能生產的主要設備，對其實施改造可體現出節能技術的應用優勢。隨著國內用電需求持續增加，燃煤發電機組在普及應用過程中也出現一些問題，尤其是機組能耗系數偏大造成的各種生產問題，阻礙了發電廠生產計劃的有序實施，影響了企業最終的運營收益。分析發電機組能耗問題，應從主客觀條件展開研究，總結符合燃煤機組運行實況的影響因素，為機組節能控制提供科學依據，這樣才能建立更適應時代需求的燃煤發電模式。

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