淺析火力發(fā)電廠熱動系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化措施

文_任英峰 北京國際電氣工程有限責(zé)任公司

1 我國火力發(fā)電廠能源消耗現(xiàn)狀分析

目前我國火力發(fā)電廠平均供電煤耗、輸電線損率和裝機耗水率等指標(biāo)分別比世界先進水平高出30g、2%和40%。因此，從我國目前火電廠的運行現(xiàn)狀來看，主要能耗指標(biāo)與世界先進水平差距較大，能源嚴(yán)重浪費，而且造成較大的經(jīng)濟損失。此外，火電機組的結(jié)構(gòu)設(shè)置不合理，中低壓參數(shù)機組數(shù)據(jù)比例較大，發(fā)電設(shè)備技術(shù)比較落后。2015年全國6MW的火電機組約為5000臺，總?cè)萘繛?.8億kW，平均機組的容量可以達到55MW。其中300MW以上的機組容量占42%，高效率的機組僅占火電總裝機總量的2%。同期同等級容量的國產(chǎn)機組供電煤耗與進口機組也存在較大差別，在生產(chǎn)管理機制與運行水平一致的情況下，供電煤耗量差主要是由于我國發(fā)電設(shè)備制造技術(shù)落后和技術(shù)不完善所導(dǎo)致的。因此，不斷提高國產(chǎn)發(fā)電設(shè)備的制造技術(shù)水平是實現(xiàn)企業(yè)節(jié)能環(huán)保的重要途徑。

2 火電廠熱動系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化的現(xiàn)實必要性

目前我國每年發(fā)電以及熱電聯(lián)廠多消耗1.2億tce，直接經(jīng)濟損失可達人民幣720億元，節(jié)約能源消耗的經(jīng)濟效益是十分可觀的。其次，節(jié)約能源對促進減排作用明顯。對于火電行業(yè)來說，二氧化硫是主要的排放污染源，脫硫設(shè)備在運行過程中可以減少二氧化硫的排放量，相比未安裝脫硫設(shè)備的火電廠來說，可以減排二氧化硫1.13萬t。通過不斷引入高科技技術(shù)對熱動系統(tǒng)技術(shù)進行優(yōu)化，使蒸汽系統(tǒng)和供熱系統(tǒng)更具科學(xué)化，高效性，能夠利用鍋爐余熱從根本上減少能源輸出和降低尾氣排放量，使電廠的運營效率得以提高，既能夠減于能源消耗，降低生產(chǎn)成本，還能改善生態(tài)環(huán)境，實現(xiàn)經(jīng)濟效益的雙贏。

3 利用計算機智能系統(tǒng)實現(xiàn)自動化發(fā)電

目前我國的火電機組中，采用比較多的是DCS。利用這種方法能夠?qū)崿F(xiàn)安全性和經(jīng)濟性，大大節(jié)約能源消耗。隨著DCS以及PC客戶端的發(fā)展，基于計算機平臺上一些可視化軟件，在實際操作過程中方法更加簡便。PLC與DCS的聯(lián)系緊密，使很多PLC上存在通信接口可以直接實現(xiàn)與DCS的連接。在對DCS進行信息化管理時，先將數(shù)據(jù)信息和參數(shù)送到MIS中，對數(shù)據(jù)進行二次加工，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的共享。近年來，在DCS中加入了部分電氣單元并取得了良好的效果。針對我國火電廠中火電機組的配置，以及經(jīng)常存在故障，如煤消耗量大、自動投入率低。日常運行中儀表準(zhǔn)確性能差等問題，可以采取積極有效的措施，提高輔助設(shè)備的性能，進而提升機組的整體性能。

4 火電廠熱動系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化舉措

4.1 降低補水率

通過分析，我們發(fā)現(xiàn)影響機組補水率較大的原因主要是熱力系統(tǒng)的管道和閥門的泄漏，因此在機組運行過程中需要對機組中的系統(tǒng)管道和閥門進行檢查，對于存在異常運行情況的閥門進行及時登記，利用機組停運檢修進行修理和更換，對于選型不合理的閥門和布局不合理的閥門、管道提出優(yōu)化措施，并進行及時改正。提高檢修工藝，閥門、管道連接處是否存在質(zhì)量問題，要做好檢修后的質(zhì)量檢查工作。對加熱器的運行方式進行有效調(diào)整，以減少各個加熱器的排氣損失。在機組運行穩(wěn)定之后需要投入加氧運行。關(guān)閉各個加熱器的啟動排氣和連續(xù)排氣門。定期對各個加熱器連續(xù)排氣措施進行執(zhí)行，在保證汽水取樣品質(zhì)的情況下，適當(dāng)關(guān)小取樣手動門，并定期對其進行檢查。

4.2 降低煤耗量

火力發(fā)電廠的鍋爐系統(tǒng)余熱回收主要可以包括兩個方面：余熱回收和排污水的回收。節(jié)能器作為特殊的熱力交換裝置，能夠?qū)⑾到y(tǒng)的余熱充分利用起來，安裝的低壓省煤器能夠通過相互之間的并串聯(lián)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)明顯的節(jié)能效果。鍋爐的排污水余熱回收采用多級別的排污系統(tǒng)，能夠有效回收蒸汽熱量，大大節(jié)省了燃煤量。除此之外，受新能源及核電快速發(fā)展的影響，我國能源結(jié)構(gòu)加速調(diào)整優(yōu)化，同時加快清潔高效技術(shù)的改進，淘汰落后產(chǎn)能，嚴(yán)控增量，國家采取嚴(yán)控煤電新建規(guī)模，積極化解過剩產(chǎn)能，建立煤電建設(shè)風(fēng)險預(yù)警機制，促進煤電健康有序發(fā)展。

4.3 降低汽耗量

影響汽輪發(fā)點機組發(fā)電汽耗高的主要原因是，近期參數(shù)測量儀表不準(zhǔn)確，射水池水溫較高，熱電廠操作規(guī)定射水池的溫度應(yīng)當(dāng)控制在35℃以下，如果溫度超標(biāo)，則會導(dǎo)致降低射水抽氣器的工作效率，進而導(dǎo)致機組的凝汽器真空度降低。此外，熱水井水位較高，汽輪機真空主要是由于大量的蒸汽進入凝汽器快速冷卻形成的，這一過程需要依靠銅管中的循環(huán)水實現(xiàn)熱交換完成，如果凝汽器熱水井水位較高，則會淹沒進行熱交換的銅管，減少熱交換的換熱面積，降低凝汽器內(nèi)部真空，影響發(fā)電汽耗量。

4.4 降低廠用電率

首先可以加強機組廠的技術(shù)改造，降低機組廠用電率最有效的方法就是對用電設(shè)備進行變頻改造，尤其是調(diào)節(jié)一些負(fù)荷較大，使用頻繁的機械設(shè)備，通過改造變頻器的頻率來實現(xiàn)電動機的轉(zhuǎn)速改變，通過轉(zhuǎn)速改變對風(fēng)機的流量和水泵壓力實現(xiàn)節(jié)能處理，最終達到節(jié)約能源的目的。變頻改造之后，能夠?qū)㈦娫磦?cè)的功率因數(shù)提高到0.95以上，降低無用功的能源消耗，節(jié)約機械設(shè)備在運行過程中的能源消耗。其次變頻調(diào)節(jié)的工作原理是通過降低轉(zhuǎn)速來達到能源減少的目的，變頻改造之后，設(shè)備運行的電流降低到了電機額定電流的1.2倍，在降低能耗的同時也能夠確保電機正常運行。為了能夠降低機組的廠用電率，需要對機械設(shè)備進行質(zhì)量提升和檢修工藝提高，從運行管理方面要嚴(yán)格依照運行參數(shù)設(shè)定，禁止任何超額定參數(shù)設(shè)備的使用，確保每臺設(shè)備都處于正常運行狀態(tài)，防止個別機械故障而導(dǎo)致整個機組的運行參數(shù)超標(biāo)，造成大量的能源消耗。檢修管理角度來看，也需要嚴(yán)格按照檢修的工藝進行設(shè)備檢修，保證設(shè)備能夠正常投入運行。根據(jù)過去的設(shè)備檢修經(jīng)驗來看，檢修設(shè)備過程中涉及到的安全管理。質(zhì)量管理和技術(shù)管理等工作，只要每項管理都能得到高效優(yōu)質(zhì)的完成，就能確保整個機組的正常運行。

4.5 實現(xiàn)火電廠創(chuàng)新管理

可以創(chuàng)新電氣自動化技術(shù)在火力發(fā)電中的運用，實現(xiàn)機-電控制一體化向。通過機-爐-電一體化的單元制運行監(jiān)控方式轉(zhuǎn)化。能夠使發(fā)電廠中集散控制系統(tǒng)通過機爐電單元制的運行方式，實現(xiàn)對火電機組的所有運行參數(shù)狀態(tài)信息進行匯總，最大程度地提高電廠的發(fā)電潛力。并發(fā)揮特有的控制功能，縮小控制室，實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)的簡化。這樣能夠大大降低成本造價，同時統(tǒng)一運行單元爐機組，便于采集電廠信息，實現(xiàn)火電電網(wǎng)的統(tǒng)一運行和管理。

5 小結(jié)

鑒于我國資源緊張，生態(tài)環(huán)境惡化的現(xiàn)狀，需要優(yōu)化火電廠的熱動系統(tǒng)，合理利用能源，減少能源消耗，降低污染物排放，使企業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)性發(fā)展。