發電廠節能減排策略研究

申家慧

【摘 要】節能減排是國家的一項重要政策措施，發電廠尤其是火力發電廠是節能減排的重點領域，通過提高發電環節的能源利用效率，減少能源的消耗更是發電廠的重要責任。本文以火力發電廠為研究重點，以節能減排為研究方向，分析了發電廠的九項關鍵技術，并就技術改造及節能減排措施提供了策略和建議，試圖為發電廠節能減排提供相關參考。

【關鍵詞】發電廠 節能技術 節能減排

1 發電廠節能減排的重要意義

在國家節能減排的重要領域和行業之中，電力行業是節能減排的大戶，對于控制節能減排的指標和國家節能減排目標的實現具有非常重要的支撐作用。當前，火力發電是我國發電廠的主流，占有發電廠的很大比例，火力發電的原料是只要是煤炭，在發電過程中消耗掉大量的煤炭資源，如果不能潔凈利用和潔凈燃燒，會對大氣環境和自然環境造成非常大的影響，對于周圍居民的生命健康影響巨大。當然，發電廠實施的節能減排的相關措施如脫硫與廢氣利用等也產生了一定的效果，但是，節能減排的壓力和任務依然嚴峻，同時，在節能減排的技術和措施上也存在很多問題，比如脫硫副產品的再利用率很低，脫硫設備的故障多發等等。

從宏觀層面來看，我國的化石能源是最要能源，但是化石能源又是不可再生能源，而且就人均資源量來看，我國的人均資源量處于世界的中等國家水平，比較低。從能源資源的總體情況看，存在分布不均衡，運輸不方面，工業化水平較低，高耗能為主，煤炭是主要能源，潔凈開發利用的程度不深等方面的問題，所有這些，更為我們開展發電廠節能減排提供了大的背景和要求，更需要發電廠在節能減排上做出改革和提升，為能源戰略的實施提供基礎。

從技術角度看，火力發電廠利用各種燃料燃燒提供電力能源，是從化學能轉化為熱能、熱能轉為機械能、機械能再轉為電能，在能源轉化的過程中能源的消耗和浪費是非常大的，因此火力發電廠是節能減排的重點之一。

2 發電廠節能減排主要技術與節能減排策略

2.1 關于氣體燃料的節能燃燒技術

相對來講，氣體燃料在燃燒時產生的效率時非常高的，但是在技術應用中也要注意的問題是，其一對于火焰的穩定性的控制，對于不同火焰的情況采取相應的措施；其二選用合適的燃燒器，對于不同型號的燃燒器要能夠準確把握其中的操作特點和要求；其三對燃燒器的結構參數和流動參數進行有效的控制和運用，熟練操作各種參數之間的變化；其四在燃燒器的現有基礎上進行適當的改革和創新，運用新的技術改造燃燒器，降低污染和資源的消耗。

2.2 關于油的節能燃燒技術

油的沸點很低，低于著火的溫度，是在油蒸汽的情況下進行燃燒的。影響油燃燒質量的重要因素是關于油的霧化，霧化質量的高低就成為了油燃燒的關鍵，那么在優化技術的過程中，選擇合適的是非常重要的，簡單式壓力霧化噴油嘴就是一種非常好的選擇。不同的噴油嘴噴出的油量不同，對于油壓的調節可以實現噴油量的調節，高負荷的時候油壓將會升高，霧化的質量水平也相應會提高，這樣的噴嘴就就基本負荷鍋爐的需要。回油式壓力霧化噴油嘴則適用于負荷變動較大的情況下，回油式壓力霧化噴油嘴有回油道，它可以通過回油壓力的變化實現對流量的調節，這個過程中，油的旋流強度基本保持不變。

2.3 關于煤粉的穩定節能燃燒技術

我國資源結構特點決定了我國電力結構主要是以火電為主，在火力發電廠中粉煤鍋爐是最常見的設備，對于粉煤鍋爐的延燒技術的改造和技術優化非常我國資源機構的特點決定了我國發電廠以火力發電為主，重要。在進行技術優化過程中，要降低污染燃燒與穩定相結合，運用高濃度煤粉燃燒技術，盡量節約煤炭的消耗，減少燃燒造成的污染，為鍋爐的安全運行和調峰創造必要的條件。而且，在節能技術中，要提高燃燒效率防止結渣，并能夠在低負荷情況下實現穩定燃燒，采用新型的燃燒器就是很好的策略選擇，一次性設備的投資可以實現后期相關節能的實現與優化。在鈍體燃燒器中，它的主要組成部分是風管、上下聯扳和縫隙鈍體等幾個主要部分。它在燃燒時能夠有效提高火焰的穩定性，而且四流區能夠獲得穩定的起源能力，這種設備非常適合于在劣質煤的燃燒過程中采用，非常適用于各種煤氣爐以及煤粉爐。

2.4 關于提高蒸汽參數技術

常規超超臨界機組的典型參數是25-26.25MPa/600℃/600℃，通過提高汽輪機進汽參數就可以直接提高機組的運行效率。當主蒸汽的壓力大于27MPa時，通過提高1MPa進汽的壓力，就可以降低0.1%左右的汽機熱耗。熱再熱蒸汽溫度每當提高10℃時，就可以降低0.15%的熱耗。這預計相比于常規超超臨界機組即可降低1.5～2.5克/千瓦時的供電煤耗。這種技術比較成熟，可適用于66、100萬千瓦的超超臨界機組的設計優化。當新的鎳基耐高溫材料研發成功后，蒸汽參數就可提高至700℃，大幅提高機組熱效率供電煤耗預計可達到246克/千瓦時。

2.5 關于二次再熱技術

在常規一次再熱的基礎上，汽輪機排汽二次進入鍋爐進行再熱。汽輪機增加超高壓缸，超高壓缸排汽為冷一次再熱，其經過鍋爐一次再熱器加熱后進入高壓缸，高壓缸排汽為冷二次再熱，其經過鍋爐二次再熱器加熱后進入中壓缸。比一次再熱機組熱效率高出2%～3%，可降低供電煤耗8～10克/千瓦時技術較成熟。美國、德國、日本、丹麥等國家部分30萬千瓦以上機組已有應用。國內有100萬千瓦二次再熱技術示范工程。

2.6 關于汽輪機改造技術

通過全三維技術優化設計汽輪機通流的部分，采用新型高效葉片和新型汽封技術改造汽輪機，節能提效效果明顯。預計可降低供電煤耗10～20g/kWh。適用于13.5～60萬千瓦各類型機組，此項技術比較成熟。汽輪機部分普遍存在著汽缸運行效率較低或者高壓缸效率隨運行時間增加不斷下降的情況和問題，其中的主要原因是由于汽輪機通流部分不完善、汽封間隙過大、汽輪機內缸接合面存在嚴重漏汽、級間漏汽以及蒸汽短路的現象。通過對汽輪機本體技術進行改造，提高其運行缸的效率，節能提效效果就非常顯著。預計可以降低供電煤耗2～4g/kWh，這種技術改造適用于30～60萬千瓦的各類型機組，并且此項技術比較成熟。

2.7 關于汽機主汽濾網結構型式優化策略研究

為了減少主再熱蒸汽固體顆粒和異物對汽輪機中通流部分的損傷，主再熱蒸汽閥門均裝有濾網裝置。常見濾網孔徑均為φ7，并已開有倒角。這樣可以減少蒸汽壓降以及熱耗，暫時不能降低供電煤耗估算值。此項技術適用于各級容量機組，并且此項技術比較成熟。

2.8 關于鍋爐改造技術

加裝煙氣冷卻器在空預器之后脫硫塔之前煙道的合適位置，用來加熱凝結水、鍋爐送風或城市熱網低溫的回水，回收部分的熱量，從而達到節能提效以及節水的效果和目的。通過采用低壓省煤器技術，若排煙溫度每降低30℃，機組供電煤耗就可以降低1.8g/kWh，脫硫系統耗水量就可以減少70%。此項技術適用于排煙溫度比設計值偏高20℃以上的機組情況，并且此項技術比較成熟。鍋爐普遍存在著排煙溫度高以及風機耗電高的情況，通過對其進行改造，就可以降低其排煙的溫度以及風機的電耗。采用的具體措施一般是：對一次風機、引風機、增壓風機葉輪進行改造或者變頻改造；對鍋爐的受熱面或者對省煤器進行改造。預計這可以降低1.0～2.0g/kWh煤耗。此項技術適用于30萬千瓦的亞臨界機組、60萬千瓦的亞臨界機組以及超臨界機組，此項技術比較成熟。電廠在實際燃用煤種與設計煤種差異較大的時候，就會對鍋爐燃燒造成很大的影響。通過開展鍋爐燃燒以及制粉系統的優化試驗，確定其合理的風量、風粉比以及煤粉細度等，這有利于電廠的優化運行。這項技術預計可降低0.5～1.5g/kWh的供電煤耗。現役的各級容量機組均可以普遍采用，并且此項技術比較成熟。

2.9 關于汽輪機優化技術

通過對汽輪機不同順序開啟規律下配汽不平衡汽流力的計算，以及機組軸承承載情況的綜合分析，采用閥門開啟順序重組及優化技術，解決機組在投入順序閥運行時的瓦溫升高、振動異常問題，使機組能順利投入順序閥運行，從而提高機組的運行效率。預計可降低供電煤耗2～3g/kWh。適用于20萬千瓦以上機組，此項技術比較成熟。汽輪機冷端性能差，表現為機組真空低。通過采取技術改造措施，提高機組運行真空，可取得很好的節能提效效果。預計可降低供電煤耗0.5～1.0g/kWh。適用于30萬千瓦亞臨界機組、60萬千瓦亞臨界機組和超臨界機組，此項技術比較成熟。

3 結語

發電廠尤其是火力發電廠在節能減排中具有非常重要的作用，承擔著節能減排的主要目標責任。本文從宏觀層面、節能層面以及技術層面就節能減排進行分析，對于發電廠的燃料燃燒技術以及電廠用電技術進行匯總分析，提出了較為可行的改進及優化措施，這對于發電廠健康科學發展提供了很好的支撐。

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