淺析火力發電廠熱動系統節能優化措施

文_任英峰 北京國際電氣工程有限責任公司

1 我國火力發電廠能源消耗現狀分析

目前我國火力發電廠平均供電煤耗、輸電線損率和裝機耗水率等指標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狀來看，主要能耗指標與世界先進水平差距較大，能源嚴重浪費，而且造成較大的經濟損失。此外，火電機組的結構設置不合理，中低壓參數機組數據比例較大，發電設備技術比較落后。2015年全國6MW的火電機組約為5000臺，總容量為2.8億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機組供電煤耗與進口機組也存在較大差別，在生產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電設備制造技術落后和技術不完善所導致的。因此，不斷提高國產發電設備的制造技術水平是實現企業節能環保的重要途徑。

2 火電廠熱動系統節能優化的現實必要性

目前我國每年發電以及熱電聯廠多消耗1.2億tce，直接經濟損失可達人民幣720億元，節約能源消耗的經濟效益是十分可觀的。其次，節約能源對促進減排作用明顯。對于火電行業來說，二氧化硫是主要的排放污染源，脫硫設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對熱動系統技術進行優化，使蒸汽系統和供熱系統更具科學化，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，降低生產成本，還能改善生態環境，實現經濟效益的雙贏。

3 利用計算機智能系統實現自動化發電

目前我國的火電機組中，采用比較多的是DCS。利用這種方法能夠實現安全性和經濟性，大大節約能源消耗。隨著DCS以及PC客戶端的發展，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的聯系緊密，使很多PLC上存在通信接口可以直接實現與DCS的連接。在對DCS進行信息化管理時，先將數據信息和參數送到MIS中，對數據進行二次加工，實現了數據的共享。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。日常運行中儀表準確性能差等問題，可以采取積極有效的措施，提高輔助設備的性能，進而提升機組的整體性能。

4 火電廠熱動系統節能優化舉措

4.1 降低補水率

通過分析，我們發現影響機組補水率較大的原因主要是熱力系統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量問題，要做好檢修后的質量檢查工作。對加熱器的運行方式進行有效調整，以減少各個加熱器的排氣損失。在機組運行穩定之后需要投入加氧運行。關閉各個加熱器的啟動排氣和連續排氣門。定期對各個加熱器連續排氣措施進行執行，在保證汽水取樣品質的情況下，適當關小取樣手動門，并定期對其進行檢查。

4.2 降低煤耗量

火力發電廠的鍋爐系統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。節能器作為特殊的熱力交換裝置，能夠將系統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結構實現明顯的節能效果。鍋爐的排污水余熱回收采用多級別的排污系統，能夠有效回收蒸汽熱量，大大節省了燃煤量。除此之外，受新能源及核電快速發展的影響，我國能源結構加速調整優化，同時加快清潔高效技術的改進，淘汰落后產能，嚴控增量，國家采取嚴控煤電新建規模，積極化解過剩產能，建立煤電建設風險預警機制，促進煤電健康有序發展。

4.3 降低汽耗量

影響汽輪發點機組發電汽耗高的主要原因是，近期參數測量儀表不準確，射水池水溫較高，熱電廠操作規定射水池的溫度應當控制在35℃以下，如果溫度超標，則會導致降低射水抽氣器的工作效率，進而導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水實現熱交換完成，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，降低凝汽器內部真空，影響發電汽耗量。

4.4 降低廠用電率

首先可以加強機組廠的技術改造，降低機組廠用電率最有效的方法就是對用電設備進行變頻改造，尤其是調節一些負荷較大，使用頻繁的機械設備，通過改造變頻器的頻率來實現電動機的轉速改變，通過轉速改變對風機的流量和水泵壓力實現節能處理，最終達到節約能源的目的。變頻改造之后，能夠將電源側的功率因數提高到0.95以上，降低無用功的能源消耗，節約機械設備在運行過程中的能源消耗。其次變頻調節的工作原理是通過降低轉速來達到能源減少的目的，變頻改造之后，設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，需要對機械設備進行質量提升和檢修工藝提高，從運行管理方面要嚴格依照運行參數設定，禁止任何超額定參數設備的使用，確保每臺設備都處于正常運行狀態，防止個別機械故障而導致整個機組的運行參數超標，造成大量的能源消耗。檢修管理角度來看，也需要嚴格按照檢修的工藝進行設備檢修，保證設備能夠正常投入運行。根據過去的設備檢修經驗來看，檢修設備過程中涉及到的安全管理。質量管理和技術管理等工作，只要每項管理都能得到高效優質的完成，就能確保整個機組的正常運行。

4.5 實現火電廠創新管理

可以創新電氣自動化技術在火力發電中的運用，實現機-電控制一體化向。通過機-爐-電一體化的單元制運行監控方式轉化。能夠使發電廠中集散控制系統通過機爐電單元制的運行方式，實現對火電機組的所有運行參數狀態信息進行匯總，最大程度地提高電廠的發電潛力。并發揮特有的控制功能，縮小控制室，實現監控系統的簡化。這樣能夠大大降低成本造價，同時統一運行單元爐機組，便于采集電廠信息，實現火電電網的統一運行和管理。

5 小結

鑒于我國資源緊張，生態環境惡化的現狀，需要優化火電廠的熱動系統，合理利用能源，減少能源消耗，降低污染物排放，使企業實現可持續性發展。