大型火電機組節能減排技術研究實踐及效益探究

張浩

摘 要：在發電行業中，我國很多公司在發電過程中都存在大型火電機組耗能高、排放大、工作效率低下等問題，文章主要從對大型火電機組的節能減排技術進行了探討和研究，并對其經濟效益進行簡要分析。

關鍵詞：大型火電機組；節能減排；效益分析

1 概述

鑒于我國的發電公司對環境所造成的影響和對發電資源的利用率以及發電產出率情況，我國的火力發電相關公司和相關企業要從技術方面不斷提高、不斷進行改良，才能使得發電公司對我國電力行業的貢獻做得更大，對環境的影響降低到最小程度。

2 大型火電機組的相關節能減排技術分析

2.1 我國當下火電機組在運行過程中節能減排效率低下

我國大部分火電機組在發電過程中所引用的均為直接燃料耗能模式，這種模式不僅使得燃煤的能利用率低下，而且火電機組設備也使得排放污染物處理不達標，低于國家規定標準。

此外，還有小火電機組問題。發達國家平均供電耗煤為每度300g，而我們中國平均供電耗煤量為每度400g，導致數據的相差過大，主要原因是部分小火電機組煤耗量非常巨大，比我國平均耗煤量都要高出25%左右。因此，我們應該嚴格限制小火電機組使用頻率，轉向效果更好的火電機組設備。

2.2 數學方法在大型火電機組技術方面的應用

從一定角度來講，發電行業中所需的大型火電機組發電原理物理過程與其他事物一樣，具有質的方面和量的方面規定性，是質和量的統一，運用數學方法對反映大型火電機組的工作過程方式及與之相對應物理輸入輸出關系進行量分析，將有助于幫助我們對大型火電機組認識的深化和相關理論與技術的實際應用。尤其是，數學方法要比單純的文章說明、推理更為方便、簡潔、精確、更具有說服力，大量規范標準的數學模型描述、算式推導，使得發電行業的專家對大型火電機組的節能技術和減少排放方面的表述和分析更加簡潔、清楚。

在對大型火電機組節能減排技術研究過程中使用數學方法的內容之一，便是使用數學方法來進行表述、研究與論證耗能現象及產出方面的相互聯系，這是比較可行的科學研究方法。當下物理學與數學相結合的研究方法較為常見，尤其是在微觀物理學中引入博弈論之后，學術界對微觀物理不確定性的分析取得了突破性進展。

2.3 大型火電機組節能過程自動控制分析

自動控制過程在我國的工程行業，軍事領域和大型建筑科技領域都有非常廣泛應用，對我國經濟各個行業都發揮著重要作用。尤其是在發電行業中，在我國大部分發電公司自動控制原理作用更為突出，在大型火電機組工作過程中，通過自動控制環節，可以有效解決相關的系統控制方面的難題，并且可以從源頭使能量資源損耗得到進一步的降低，實現一定程度節能。其中主要通過反饋環節，達到自動控制循環過程，從而影響大型火電機組的能量損耗。大型火電機組工作過程中，主要應用閉環控制系統實現對大型發電機組的耗能方面與污染物排放方面進行檢測、反饋、自動修正、達到最優化狀態等，進而實現大型火電機組節能減排自動控制閉環，使得大型火電機組耗能資源與排放污染物維持在一個綜合因素最優的數值變化范圍內。

在大型火電機組的耗能裝置周邊安裝檢測傳感器，實現對耗能資源周邊區域的實時能量消耗總量與消耗速率檢測，通過有線傳送過程，把檢測到的信號傳送至控制系統與微機平臺，控制系統和預先計算好并且設定好的最優化能源參考值進行比較，當系統發現數值不一致時，系統自動通過預先安裝的調控裝置，將能源消耗速率進行相關程度調控操作命令傳送至控制終端，控制終端做出相應答復，并且及時對大型火電機組耗能速率進行修正，修正之后，這樣就實現了對消耗能源環節檢驗反饋環節，檢測裝置再次進行大型火電機組耗能速率檢測，然后把檢測的信息送至控制系統里，控制系統再次對收到溫度信息和系統默認值進行對比，這樣周而復始，實現對耗能環節自動控制環節。對于污染物產出方面，原理大致相同，通過數學建模過程對大型火電機組污染物產出進行模擬計算，并預先輸入最優狀態參數值，自動控制系統對產出污染物進行實時監測，并且通過自動反饋過程實現對大型火電機組工作狀態與產出污染物的速率進行有效控制，這樣就能夠在一定程度上對大型火電機組做到節能與減排同在。

其中控制系統的輸入量分為給定輸入量和擾動輸入量。給定輸入量是自動控制系統能夠工作的唯一動力，倘若沒有給定輸入量，系統將會處于無法工作的狀態。通常情況下，給定輸入量只有一個（在大型火電機組的工作過程中，特指預先設定好的相關參數值）。但是擾動量一般較多，多指對耗能量、耗能速率、污染物產出速率等檢測環節中的其他無關變量，比如濕度、溫度、靜電量等等，這些都會對相關檢測造成一定的誤差。因此，減小擾動量存在，能夠在一定程度上消除對反饋環節帶來的不利影響，一個好的自動控制系統應該具備減小擾動量的輸入、放大給定量的測量功能。

2.4 大型火電機組整體評價與效益分析

文中提到大型火電機組通過使用針對排放過程中多污染物高效協同控制技術，對發電行業中現有的硝化物處理設備、硫化物處理設備和除塵設備進行改良，而且增加新一代環保設備和領先的環保技術對汞、三氧化硫、二氧化硫、一氧化氮等污染物進行更加精確的去除處理，從而使得使電廠的大型火電機組所排放的粉塵顆粒、二氧化硫、一氧化硫、混合氮氧化物、汞和三氧化硫等污染物質低于國家所規定的污染物清潔排放標準。

相比國內其他發電公司，這項基于自動控制系統的大型火電機組更加高效化、低耗能化。在目前來看，本文所說的大型火電機組工作方法所帶來的經濟效益也將是非常可觀，對發電企業來講，降低了大型火電機組的耗能成本、污染物處理成本。

3 幾種有效解決節能減排的技術措施

（1）機組升級參數：機組升級參數就是通過改善火電機組的相關參數，通過預設排放污染物目標和燃料損耗比而調制出最優化的數據參數，對傳統火電機組進行改進升級。通過火電機組的參數升級，可以有效做到節能減排。據北京一家資深的研究院的實驗報告數據顯示，改造后，機組將出力達到880MW，增容10%，最大負荷達到900MW，供電煤耗下降近40克，預計年可節約標煤32.8萬噸，折合燃料成本將會達到近2億元。

（2）汽輪機通流部分改造：汽輪機通流部分改造即在氣體的流動環節中進行相關處理，通過改變氣體的流速而影響機組在運行過程中的耗能情況和排放污染源的情況。對于13.5、20萬千瓦汽輪機和2000年前投運的30和60萬千瓦亞臨界汽輪機，通流效率低，熱耗高。采用全三維技術優化設計汽輪機通流部分，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。

（3）循環水系統優化運行：循環水系統優化運行是根據流體力學與熱交換原理，分析電業循環水系統能量輸配與交換效率，并采用先進節能控制方法結合智慧閥門技術、工業變頻技術，對電業循環水系統中水泵、閥門與管網、終端熱交換器、冷卻塔等單元進行優化控制，提高發電業循環水系統整體能效，達到綜合節能目標預計可以節省能源在20%-40%以內。

4 結束語

通過以上對我國當下火電機組現狀和效果較為明顯節能減排技術研究，并且對一些較為可行的節能減排技術的效果進行了預估，相關公司和企業要走的路任重而道遠，希望發電行業能夠為我國的經濟發展和節能減排事業做出更大的貢獻。

參考文獻

[1]孫栓柱，代家元，高進，等.江蘇省火電機組節能減排在線監測系統的開發及應用[J].電力科技與環保，2014（01）.

[2]于連海.超（超）臨界機組節能減排技術分析[J].企業技術開發，2013（05）.