火電廠環(huán)保設(shè)施能耗分析與優(yōu)化控制

萬海

摘 要：火電廠在生產(chǎn)運行過程中需要使用除塵、脫銷、脫硫等設(shè)備，進而大幅度增加火電廠的內(nèi)部用電，不利于火電廠落實環(huán)保政策。故此，需要針對火電廠中的環(huán)保設(shè)施進行能耗分析，掌握其關(guān)鍵點，而后采取有效措施對火電廠中的環(huán)保設(shè)施實施改造和管理，從而減低其能耗，優(yōu)化其運行效果。

關(guān)鍵詞：環(huán)保設(shè)施；能耗分析；優(yōu)化控制

中圖分類號：TM621 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）25-0150-02

Abstract： Thermal power plants need dedusting， denitrification and desulphurization in the process of production and operation， therefore they greatly increase the internal power consumption of thermal power plants， which is not conducive to the implementation of environmental protection policies in thermal power plants. Therefore， it is necessary to analyze the energy consumption of environmental protection facilities in thermal power plants， grasp its key points， and then take effective measures to implement the transformation and management of environmental protection facilities in thermal power plants， so as to reduce its energy consumption and optimize its operation effect.

Keywords： environmental protection facilities； energy consumption analysis； optimization control

前言

我國資源特點影響著其格局，而目前依舊是以媒、石油等為主要能源，這樣的能源格局將會大幅度的浪費我國能源。因此，近年來，我國越來越重視開發(fā)新型環(huán)保能源，實施節(jié)能減排等措施，在這樣的情況下，火電廠中的二氧化硫等環(huán)境污染物的排放得到有效控制。但是，火電廠投入使用的環(huán)保設(shè)施會增加內(nèi)部電量的消耗，故此，需要采取有效的改造措施，降低火電廠環(huán)保設(shè)施能耗。

1 火電廠環(huán)保設(shè)施能耗分析

近年來，我國火電廠響應(yīng)環(huán)保號召，使用有效裝置去除煙氣其含有的二氧化硫等化合物，而后通過空氣預(yù)熱器后實現(xiàn)除塵，使用引風機設(shè)備將風壓提高，通過脫硫島之后排放二氧化硫。整個環(huán)節(jié)中，風煙工作系統(tǒng)是受到脫硫和脫硝裝置的影響，故此，需要分析除塵、脫硝以及脫硫裝置的能源消耗。

1.1 電除塵器能耗

在環(huán)境影響的評價中，火電廠中的除塵率需要保證在學生百分之九十九之上，因此，是火電廠的運行中一般使用功率較高的除塵器，而除塵器的用電量一般占火電廠用電總量的3.5%左右。具體原因如下：第一，除塵器是耗能較高的設(shè)備，而除塵器的效果又受到電暈功率的影響。除塵器的效果與電暈的功率為正比例關(guān)系，即除塵器的效果越好，其電暈功率也就越高。第二，目前，火電機組運行過程中的負荷在百分之五十至百分之一百之間發(fā)生波動，而煙氣的變化又會影響到電場內(nèi)的風速變化。但是在固定的模式下除塵器同樣可以正常發(fā)揮作用，卻會造成能源的浪費。第三，除塵器設(shè)置有阻流板，可以有效避免發(fā)生煙氣情況。除塵器的運行中，煙氣流通的部分會出現(xiàn)明顯的掛灰，進而增加除塵器運行的阻力，造成能源浪費。

1.2 脫硝裝置能耗

高效、低溫是催化還原脫硝裝置的主要特點，故此，脫硝裝置在火電廠中得到廣泛使用。通常脫硝裝置設(shè)置在省煤器和空氣預(yù)熱器之間，而在脫硝裝置中會結(jié)合火電廠的實際情況，安全兩層到三層的催化劑，從而有效提高其脫硝效率。但是，在實際使用中，脫硝裝置電能消耗較大，影響火電廠的生產(chǎn)和運行。

1.3 脫硫裝置能耗

按照我國對火電廠運行規(guī)定以及相關(guān)的環(huán)保工作等，我國的大部分火電廠都采取有效的脫硫方法，減少煙氣中的二氧化硫，減少對環(huán)境的污染。然而，脫硫裝置在使用中會影響其電能消耗，增加電能消耗的具體原因如下：第一，脫硫裝置的阻力可以分為三個部分，即吸收塔的阻力、鼓泡塔的阻力、除霧器的阻力。脫硫裝置的這三個組成部分影響著其電能消耗。第二，目前火電廠使用的脫硫設(shè)備存在著堵塞，不僅會影響其運行的穩(wěn)定性和可靠性，并且會影響火電廠使用脫硫裝置的經(jīng)濟效益。脫硫設(shè)備的壓差和時間呈正比例關(guān)系，即時間越是長，其壓差也就越高。因此，在使用過程中可以采取調(diào)小或是增加風機動葉壓力的方式保證脫硫裝置能夠正常運行。第三，脫硫裝置的除霧器在使用過程中會出現(xiàn)堵塞、結(jié)垢，進而增加其運行阻力，增加電能消耗。第四，脫硫裝置的密封風機等也會消耗較大的電能，并且機組處于低負荷運行時也會大量消耗電量[1]。

2 火電廠環(huán)保設(shè)施能耗優(yōu)化控制措施

2.1 加強火電廠熱力系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)研發(fā)

在火電廠的生產(chǎn)和運行中，其熱力系統(tǒng)是高科技與理論結(jié)合的產(chǎn)物，是火電廠邁向節(jié)能領(lǐng)域的重要體現(xiàn)。熱力系統(tǒng)有著非常大的潛力，容易實現(xiàn)，投入的資金少，并且很快能夠看見效果。在火電廠的運行中，大力研發(fā)熱力系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)，對于節(jié)約能源、調(diào)整火電廠的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)以及推動相關(guān)技術(shù)發(fā)展等具有非常重要的意義。目前，熱力系統(tǒng)在火電廠的實際運行中，由于缺少節(jié)能理論作為指導(dǎo)、相關(guān)設(shè)備運行維護等工作不到位等因素的影響，熱力系統(tǒng)機組的經(jīng)濟性大幅度降低，為此，需要結(jié)合火電廠中熱力系統(tǒng)的實際情況，研發(fā)其新技術(shù)，改進熱力系統(tǒng)的運行。例如：在新的熱力系統(tǒng)機組中可以通過優(yōu)化改造、節(jié)能性能診斷以及能源損耗檢測等來實現(xiàn)火電廠的節(jié)能目標；按照熱力系統(tǒng)實現(xiàn)節(jié)能的相關(guān)理論知識來設(shè)計、改造系統(tǒng)，大力推廣和使用回收利用鍋爐排煙余熱技術(shù)、化學補水系統(tǒng)技術(shù)以及回收利用鍋爐排污余熱技術(shù)等，以此改善火電廠中熱力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，優(yōu)化熱力系統(tǒng)的運行效率和質(zhì)量，進而減少火電廠運行中的能源消耗，提高其經(jīng)濟效益[2]。由此可見，在火電廠的運行過程中，為降低環(huán)保設(shè)施能源消耗，可以積極的進行熱力系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)的研發(fā)。

2.2 加強電氣部分設(shè)施的技術(shù)改造

電氣部分是火電廠環(huán)保設(shè)施運行中不可缺少的系統(tǒng)，而在降低環(huán)保設(shè)施能源消耗的技術(shù)改造中，也可以積極的改造電氣設(shè)施。目前，火電廠電氣設(shè)施的改造主要以永磁調(diào)速、變頻調(diào)速將電機改為雙速等措施，并且這些技術(shù)都取得較為明顯的節(jié)能效果。例如：若是電氣系統(tǒng)使用的機組為300MW，其水泵通過變頻調(diào)速后節(jié)約的電能大約可以達到百分之三十五，若是按照這個數(shù)值來計算，大約3年左右的時間火電廠就能夠收回電氣系統(tǒng)改造投入的資金。隨機電氣系統(tǒng)改造技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟，變頻調(diào)速技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，由最初用于改造小型輔機的風機系統(tǒng)，到后來的循環(huán)水泵系統(tǒng)，其節(jié)能效果都非常明顯。但是，變頻技術(shù)在帶給火電廠可觀的經(jīng)濟效益時，其電氣系統(tǒng)也變得更為復(fù)雜，大幅度提升電氣系統(tǒng)的維修成本。因此，在對火電廠環(huán)保設(shè)施的電氣系統(tǒng)進行改造之前，需要全面分析火電廠以及電氣系統(tǒng)的情況，對其展開可行性研究；在改造的過程中，要確定電氣系統(tǒng)的共振轉(zhuǎn)速區(qū)，使變頻器可以快速在該范圍內(nèi)通過；改造之后可能會影響電機的使用壽命，故而需要注意變頻器相關(guān)元器件使用的可靠性[3]。

2.3 加強汽輪機相關(guān)設(shè)施的技術(shù)改造

2.3.1 汽輪機本體技術(shù)改造

對汽輪機的本體進行改造也是降低火電廠環(huán)保設(shè)施能源消耗的主要措施。目前使用比較成熟的汽輪機本體改造技術(shù)為三維流場動靜葉片設(shè)計，很多的火電廠都會使用該項技術(shù)對汽輪機的通流部分實施改造，改造之后汽輪機的熱消耗性能則能夠得到大幅度改善。若是原有設(shè)備的熱消耗比較低，則可以改造汽輪機的汽封系統(tǒng)，主要是對隔板汽封、動靜葉氣封等系統(tǒng)進行改造，這樣可以將氣缸的工作效率提高百分之二至百分之三；同時，在改造汽輪機本體時需要注意其對精度和可靠性的需求，使用的改造技術(shù)要得到汽輪機原廠的認可，且使用的改造技術(shù)也要成熟，具有可靠性，否則不僅難以達到改造要求，很可能會損壞汽輪機。對汽輪機本體實施有效的改造，能夠減少其節(jié)流損失，并消除軸承震動過大的現(xiàn)象。因此，火電廠環(huán)保設(shè)施降低能源消耗的主要措施包含對汽輪機本體的改造。

2.3.2 汽輪機輔機技術(shù)改造

對汽輪機輔機的改造也是降低火電廠環(huán)保設(shè)施能源消耗的重要途徑。汽輪機的輔機系統(tǒng)改造主要包含熱力系統(tǒng)的改造和水泵的改造等。對于輔機系統(tǒng)中水泵壓頭余量大、水泵運行效率低等問題，可以實施葉型優(yōu)化改進措施，使用效率較高的葉輪等方式來降低水泵消耗的電能，進而提高其運行效率。此外，若是在循環(huán)水泵的內(nèi)部涂上一層特殊材料也可以提高其運行效率，從而實現(xiàn)節(jié)約電能的目的。若是火電廠中汽輪機使用的水泵功率為600MW，則在對其進行改革之后，每年從降低能源消耗方面節(jié)省的運行費用大約為20萬元[4]。但是，在水泵的改造中需要注意的是，汽輪機的輸水系統(tǒng)非常復(fù)雜，極容易出現(xiàn)閥門泄露或是安裝錯誤等問題，導(dǎo)致汽輪機組出現(xiàn)嚴重的損失，并且會增加其維修費用，進而影響火電廠的經(jīng)濟效益。為此，火電廠環(huán)保設(shè)施降低能源消耗的改造中，可以從改造汽輪機輔機系統(tǒng)著手，進而優(yōu)化其輔機的運行效率。

3 火電廠使用環(huán)保設(shè)施的意義

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展和社會的進步，環(huán)保問題得到我國政府部門以及群眾的高度重視；同時，政府部門出臺相關(guān)政策、法規(guī)等，避免火電廠過度追求利益而忽視環(huán)保，且火電廠為響應(yīng)環(huán)保號召積極使用環(huán)保設(shè)備，對煙氣等進行脫硫、脫硝處理，提高排放物的質(zhì)量，減少其對環(huán)境的污染。這樣有利于提升火電廠的社會效益[5]。火電廠要想環(huán)保設(shè)施發(fā)揮出作

用，提高自身的市場競爭力，提高經(jīng)濟效益，則需要對環(huán)保設(shè)施進行科學有效的使用和管理。首先，借鑒國內(nèi)外的相關(guān)經(jīng)驗，建立完善的環(huán)保設(shè)備質(zhì)量管理體系，明確環(huán)保設(shè)施使用規(guī)范，并對環(huán)保設(shè)施的供應(yīng)商做出相應(yīng)的規(guī)定，從而保證環(huán)保設(shè)施在火電廠中正常運行。其次，需要做好環(huán)保設(shè)施的維修養(yǎng)護工作，這樣才能保證其運行的可靠性和安全性，從而使火電廠中排除的煙氣符合環(huán)保規(guī)定，提高其社會聲譽。

4 結(jié)束語

總而言之，火電廠要想降低環(huán)保設(shè)施的能源消耗，需要對火電廠熱力系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)、電氣部分設(shè)施技術(shù)以及汽輪機相關(guān)設(shè)施技術(shù)的研發(fā)和改造，進而有效改善其環(huán)保設(shè)施的能源消耗情況，減少火電廠本身對電能的消耗，進而提高火電廠的生產(chǎn)運行效率，并提高其經(jīng)濟效益，促進火電廠發(fā)展的同時，實現(xiàn)對我國能源和環(huán)境的有效保護。

參考文獻：

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[2]劉占林，蘇愛娣，孫琳玲.考慮節(jié)能環(huán)保的火電廠熱機設(shè)備選型[J].通訊世界，2017（23）：193-194.

[3]劉文杰.火電廠煙氣脫硫脫硝技術(shù)應(yīng)用與節(jié)能環(huán)保[J].中小企業(yè)管理與科技（上旬刊），2017（01）：179-180.

[4]張驥.基于節(jié)能環(huán)保的大型火電廠熱機設(shè)備選型優(yōu)化分析[J].山東工業(yè)技術(shù)，2016（09）：169.

[5]葉明玖.EPC理論下火電廠環(huán)保改造項目的風險識別的探討[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2015，34（01）：105-106.