基于節能環保理念的火電廠熱機設備選型優化

王瑋平

摘 要：當前由于環境污染和能源緊張等問題愈加突出，全社會的電力消耗量增大，這就需要以節能環保理念為基礎，優化熱機設備的選型，提高熱機設備的效率與環保性能，實現良好的社會經濟效益。本文就對基于節能環保理念的火電廠熱機設備選型優化進行分析和探究。

關鍵詞：節能環保理念；火電廠；熱機設備；選型優化

中圖分類號：TM621 文獻標志碼：A

在電力市場迅猛發展的背景下，對火力發電機組運行的環保性、經濟性、安全性等提出了更高的要求，大容量、高參數、高效率的機組在電力建設中占據著越來越大的比例。現階段，如何做好大容量機組的節能環保與優化選型工作，使其與環保要求相符，已經成為火電廠增強核心競爭力、節能增效的迫切需求，直接影響著機組投產后的發電能耗水平。

1 汽輪機主設備的選型優化

汽輪機主設備的選型優化表現在諸多方面，如：中、低壓汽缸參數的確定；機型選型的精準化；結構性能條件的優化；調節方式的比選等，所以火電廠需要做好基礎管理工作。同時在技術人員管理層面，必須要從小指標考核、能耗分析等方面進行管理與考核，及時整改和調節運行參數，促進發電過程中機組效率的提升。當然在汽輪機主設備的選型優化過程中，必須要注意如下幾點：

①在確定汽輪機銘牌出力過程中，可以采用指定汽輪機末級葉片尺寸、額定背壓等方式，通過恰當選擇參數，用環保的模式和手段實現設備選型的優化目標，促進汽輪機銘牌出力的提升。

②優化調試結構性能時，應該在節流和噴嘴調節等角度進行優化創新，選擇科學合理的調節方式，實現結構性能的優化目標。

③在選擇調節方式方面，可以通過降低閥門節流損失、調節速度等方式，找準平衡點，加強專門的冷卻保護措施，確保設備的安全穩定運行。

④要想保證設備汽輪機主設備機型的精準化，應該以高壓缸的結構形態為依據，對形變漏氣危險進行清晰預測，避免因溫度、內部壓力等參數變化而產生的運行風險，更好地應對不同壓力和溫度環境帶來的變化。

1.1 主要輔助設備的選型優化

對于主要輔助設備而言，其選型優化涉及復雜而煩瑣的內容，包括除塵設備、引風機、磨煤機、高/低壓加熱器、凝汽器等，也涵蓋各環節的優化操作，因此在設備選型優化過程中，需要注意如下問題：

第一，除塵設備方面。隨著環保理念的發展，對煙塵排放的要求越來越嚴格，傳統的除塵器已經無法滿足要求，這就需要選擇新型環保節能的除塵設備，如布袋除塵器、電除塵器、移動電極、新型電源等。提高除塵效率的有效路徑之一就是降低電除塵器入口煙氣溫度，以低溫電除塵器技術為例，利用水作熱媒借助熱交換器降溫，然后通過熱水加熱排放脫硫后的煙氣，實現預期的效果。

第二，引風機方面。引風機的設置能有效克服脫硫、脫硝系統和鍋爐的煙氣阻力，并且該系統具有運行電耗低、投資少、調節性好、可靠性高、配置簡單等優勢，逐漸發展為火電廠建設的首選。很多引風機都是采用電動+靜葉可調，低負荷時的運行效率低。將其改為汽動變速調節，有利于促進引風機低負荷效率的提升。當然要想確保系統布置的簡單，在條件許可下可直接從鍋爐中抽取引風機汽源，排汽可直接引至除氧器或蒸汽回系統，而小汽機可選擇背壓式，避免設置循環水管道和凝汽器。

第三，磨煤機方面。根據煤種特性選擇數量不同的進出口，盡量減少機電設備的耗能；或者是從市場化的采購因素出發，恰當選擇磨煤機。當前大型鍋爐配套使用的磨煤機包括雙進雙出干球磨煤機（煤種適應性最好、電耗高）、MPS型磨煤機（煤種適應性較好、電耗高）、HP型磨煤機（煤種適應性差、電耗低）等；一般可磨性差時選擇雙進雙出磨煤機，市場化采購因素多且煤源不穩定時選擇MPS型磨煤機，可磨性較好且煤穩定時選擇HP型磨煤機。

第四，高/低壓加熱器和凝汽器方面。要想高效利用抽氣的過熱度，需要恰當設置蒸汽冷卻器，注重回熱效率和給水溫度，尤其是給水內的飽和欠焓，以避免鍋爐省煤器出現沸騰現象。此外，凝汽器的排管方式和種類的選擇需要專業技術人員進行研究，要注重循環水流量、凝汽器面積等指標，科學選擇排管方式，保證凝汽器換熱管的傳熱效率。實際上，不同的廠家在凝汽器排管方式上有所不同，有時傳熱效率相差較大，這就需要在設備選型時研究不同的排管方式，降低投運后凝結水過冷度和凝汽器端差。

2 鍋爐設備的選型優化

首先，選擇恰當的排煙溫度。選擇排煙溫度時，應該綜合考慮各項指標，如鍋爐工作效率、金屬消耗量、空氣預熱器低溫腐蝕效應等，精準分析溫度的影響；若排煙溫度下降10℃，鍋爐的運行效率會提升0.5%?，F階段，隨著電力行業的快速發展，節能理念越來越深入人心，排煙溫度的下降已成為重要發展態勢。雖然排煙溫度的降低可能會腐蝕發電環節的下游設備，但在主動降低排煙溫度的同時，通過優化空氣預熱器和煙囪防腐層的材料選擇，可有效防止冷凝酸霧對設備的影響?？梢哉f，采取科學的方式來降低排煙溫度，不僅不會腐蝕設備，還會有效地提高鍋爐效率，降低機組單位發電煤耗。

其次，優化選取鍋爐型號。目前我國高參數鍋爐按鍋爐的燃燒方法和燃燒器的布置，細分為對沖旋流燃燒模式、塔式切圓燃燒模式、多重分級燃燒模式。其中塔式切圓燃燒模式在具體的應用中能避免煙溫差效應的影響，擁有較高的可靠性，內部空氣動力場的結構相對簡單，但該模式在燃燒中會造成過分依賴于單個燃燒器而影響運行，繼而對其內部空氣動力場的混合強度進行抑制。

針對這種情況，鍋爐規模會趨向于大型化，提高單個燃燒器的熱負荷，科學控制鍋爐整體燃燒強度。同時塔式切圓燃燒模式會在燃燒室上面布置鍋爐的受熱面，對U型管疏水不通的問題以及煙氣拐角問題進行消除，并且在燃燒強度較高的前提下，能有效控制與調節煙溫差。通常將塔式切圓鍋爐的布置形式應用于風扇磨煤機燃燒鍋爐時，適用性較強，該模式已經被廣泛應用在歐洲國家。另外，切圓燃燒模式具有強大的空氣動力場混合性能，在實際運用中能增強鍋爐的燃燒效率，加快廢氣排放的速度，然而該模式的控制組織運行難度較大，具體操作中可能出現偏差，引發煙溫差現象。當然設計壁溫過程中，高參數鍋爐采用的材料在余量方面較小，因此采用切圓燃燒模式時可能會影響煙溫差的控制工作。

最后，優化設計爐水啟動循環泵系統。當前很多超臨界鍋爐都配備有啟動循環泵系統，旨在啟動鍋爐時回收熱量與工質，使啟動的速度加快，但系統配置往往會帶來諸多問題，如：在進口設備方面的供貨不及時，循環泵系統未到貨而新建機組已面臨投產；循環泵運行維護相對麻煩，修理費用和故障率較高；投資大且系統復雜。為解決這些問題，可以將汽機和鍋爐作為整體，即將啟動循環泵系統取消，借助原疏水擴容系統的疏水泵，將疏水排入除氧器，從而回收大部分的熱量與工質。

結語

隨著電力市場的迅猛發展，火電廠發電機組運行中對生態環保、經濟安全的控制提出了更高的要求，許多大容量、高參數和高運轉效率的機組被廣泛用于火電廠中，逐步發展為火電廠的主力機組架構，所以優化火電廠熱機設備選型至關重要。當前環保節能理念與可持續發展理念深入人心，在火電廠熱機設備選型方面，人們開始意識到節能環保的重要性，以節能環保為基礎，從汽輪機主設備、主要輔助設備、鍋爐設備等方面優化設備選型，進而降低能量的損失，避免破壞生態環境，提高火電廠的能效水平，實現良性發展。

參考文獻

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