火力發(fā)電廠鍋爐節(jié)能降耗的對(duì)策與措施研究

吳榮建

（國(guó)家能源蓬萊發(fā)電有限公司，山東煙臺(tái) 265600）

0.引言

隨著電力體制改革的逐步深入，火力發(fā)電廠生產(chǎn)過(guò)程中采取必要的節(jié)能降耗措施，已經(jīng)成為未來(lái)發(fā)展的主要趨勢(shì)，火力發(fā)電廠運(yùn)行過(guò)程中影響其經(jīng)濟(jì)性的主要因素就包括主機(jī)和輔機(jī)設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的性能指標(biāo)以及經(jīng)濟(jì)性。根據(jù)相關(guān)調(diào)查研究顯示，鍋爐運(yùn)行效率每提升1%，標(biāo)準(zhǔn)煤消耗就會(huì)降低3g/kWh～4g/kWh，結(jié)合電廠生產(chǎn)現(xiàn)狀，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中鍋爐是節(jié)能減排的關(guān)鍵設(shè)備，通過(guò)進(jìn)一步調(diào)整鍋爐的運(yùn)行方式切實(shí)提高其運(yùn)行效率，才能夠真正實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目的。

1.節(jié)能降耗的意義

以往火力發(fā)電廠主要通過(guò)燃燒煤炭來(lái)產(chǎn)生熱量，然后將熱量傳導(dǎo)至鍋爐，通過(guò)加熱鍋爐中的水產(chǎn)生水蒸氣，利用水蒸氣推動(dòng)汽輪機(jī)葉輪旋轉(zhuǎn)，最終產(chǎn)生電能，是一種典型的能量傳遞工程，能夠?qū)⒚禾康哪芰恐鸩睫D(zhuǎn)化為電能。在這一過(guò)程中鍋爐的轉(zhuǎn)換效率以及能源傳遞過(guò)程中產(chǎn)生的消耗是整個(gè)運(yùn)行中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，采取有效的節(jié)能降耗措施能夠切實(shí)提高整個(gè)電廠運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益。結(jié)合我國(guó)提出的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，火力發(fā)電廠運(yùn)行過(guò)程中要求相關(guān)工作人員在設(shè)計(jì)科學(xué)合理的節(jié)能降耗結(jié)構(gòu)時(shí)，重點(diǎn)關(guān)注能源的消耗問(wèn)題，有效控制廢氣、粉塵等污染物質(zhì)的排放，真正實(shí)現(xiàn)各種資源的優(yōu)化配置，既降低了供電成本，又保護(hù)了生產(chǎn)環(huán)境。通過(guò)對(duì)各種資源進(jìn)行科學(xué)的搭配，在滿足社會(huì)發(fā)展的前提下，切實(shí)提高能源的利用率，才能夠促進(jìn)火力發(fā)電廠的良性發(fā)展，需要注意在使用節(jié)能降耗技術(shù)的同時(shí)，工作人員還需要做好電能的質(zhì)量控制和營(yíng)銷工作，確保企業(yè)利潤(rùn)最大化[1]。

2.鍋爐耗能中的問(wèn)題

2.1 運(yùn)行效率低

鍋爐運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的能耗較高，主要表現(xiàn)為其低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)、升降負(fù)荷頻繁、啟停頻繁。如果鍋爐的高效運(yùn)行與其負(fù)荷很難契合，就會(huì)引發(fā)非常嚴(yán)重的能源消耗。鍋爐實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，如果相關(guān)的設(shè)計(jì)參數(shù)很難達(dá)到高效標(biāo)準(zhǔn)化的運(yùn)行需求，其能量傳遞效率也會(huì)逐步下降，很難保證火力發(fā)電廠的運(yùn)行需求，同時(shí)鍋爐的運(yùn)行壽命也會(huì)受到運(yùn)行負(fù)荷的影響。鍋爐實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，有時(shí)為滿足電網(wǎng)要求投入AGC-R模式運(yùn)行，頻繁進(jìn)行升降負(fù)荷，有時(shí)為滿足電網(wǎng)調(diào)峰要求，長(zhǎng)時(shí)間處于低負(fù)荷運(yùn)行，甚至進(jìn)行頻繁的啟停爐，就會(huì)影響到煤炭燃燒的充分性，從而加大燃料的燃燒，進(jìn)一步提高各種能源的消耗，對(duì)于鍋爐運(yùn)行中各方面性能的優(yōu)化也是非常不利的。總而言之，出現(xiàn)這些問(wèn)題都會(huì)對(duì)鍋爐的運(yùn)行效率產(chǎn)生極大的影響，為了能夠真正實(shí)現(xiàn)鍋爐運(yùn)行節(jié)能減排目的，相關(guān)工作人員需要從這些角度進(jìn)行綜合考慮，從多個(gè)角度進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)和優(yōu)化。

2.2 煙氣量和所含的污染物排放多

火力發(fā)電廠在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，需要消耗的煤炭資源量非常大，鍋爐燃燒產(chǎn)生的煙氣量和其所含的污染物排放量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他廢氣，這是污染治理的重點(diǎn)。電廠運(yùn)行過(guò)程中，鍋爐燃燒產(chǎn)生的煙氣中的污染物有飛灰、SO2、NOx、CO、CO2、少量的氟化物和氯化物。這些煙氣和所含的污染物氣體排放，對(duì)大氣環(huán)境產(chǎn)生極大的污染，當(dāng)各種污染物的排放量達(dá)到一定高度時(shí)，會(huì)對(duì)整個(gè)大氣層產(chǎn)生極大的危險(xiǎn)。當(dāng)SO2、NOx進(jìn)入空氣中就會(huì)出現(xiàn)酸雨的現(xiàn)象，會(huì)對(duì)建筑物和動(dòng)植物產(chǎn)生腐蝕，由于這一類型的現(xiàn)象相對(duì)比較嚴(yán)重，會(huì)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性產(chǎn)生極大的破壞，在火電廠運(yùn)行過(guò)程中，必須對(duì)鍋爐運(yùn)行系統(tǒng)進(jìn)行全面的優(yōu)化和設(shè)計(jì)，采取有效的節(jié)能措施。

2.3 燃料雜質(zhì)較多

火力發(fā)電廠運(yùn)行過(guò)程中，最為主要的燃料就是煤炭。由于煤炭資源的特殊性，在整個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)需要消耗的量非常大，市面上原煤的種類非常多，其質(zhì)量和性能也會(huì)存在較大的差異，結(jié)合火力發(fā)電廠的運(yùn)行要求以及鍋爐的特點(diǎn)，選擇的燃煤不同也必將會(huì)導(dǎo)致其制粉單耗、燃燒效率存在較大的差異。如果煤炭燃燒都不夠充分也會(huì)導(dǎo)致鍋爐長(zhǎng)時(shí)間處于臨近滅火的運(yùn)行狀態(tài)，很難保證鍋爐系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，甚至在燃燒以后也會(huì)出現(xiàn)很多的殘?jiān)M(jìn)一步降低煤炭的利用率，還會(huì)產(chǎn)生巨大的環(huán)境污染治理成本[2]。

3.電廠鍋爐運(yùn)行中節(jié)能減排措施

3.1 鍋爐燃燒技術(shù)

相關(guān)工作人員在選購(gòu)燃煤材料時(shí)，需要嚴(yán)格按照燃燒的類型進(jìn)行分類，進(jìn)一步優(yōu)化煤炭資源的庫(kù)存管理。由于部分電廠的工作人員對(duì)于煤炭分類重視程度不夠，通常認(rèn)為煤炭只是普通的燃料，并不需要進(jìn)行分類管理。然而，實(shí)際狀況是由于煤炭自身的組成成分有區(qū)別，其熱損耗也會(huì)存在較大的差異，為了能夠有效減少這種現(xiàn)象的出現(xiàn)，相關(guān)管理人員可以通過(guò)成立摻配煤工作小組，制定完善的摻配煤組織、技術(shù)措施，引入摻配煤智能化設(shè)備，加強(qiáng)對(duì)工作人員進(jìn)行全面的教育和培訓(xùn)的方法，來(lái)優(yōu)化燃煤的庫(kù)存管理。邀請(qǐng)相關(guān)的專家和學(xué)者組織講座開展針對(duì)性的培訓(xùn)，確保每一位工作人員都能夠充分了解節(jié)能減排技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)，確保后期的燃燒工作能夠得到充分的優(yōu)化。另外，電廠管理人員還應(yīng)該對(duì)整個(gè)鍋爐的燃燒系統(tǒng)進(jìn)行全面優(yōu)化，采取更深層次的燃燒技術(shù)，對(duì)鍋爐內(nèi)部管束結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面優(yōu)化。舉例來(lái)說(shuō)，可以在鍋爐粉管、風(fēng)管上加裝測(cè)速裝置，在風(fēng)機(jī)出、入口加裝壓力、流量測(cè)點(diǎn)，定期邀請(qǐng)電科院或其他研究機(jī)構(gòu)對(duì)燃燒情況進(jìn)行試驗(yàn)，采集的數(shù)據(jù)及時(shí)錄入系統(tǒng)，進(jìn)行大數(shù)據(jù)對(duì)比、及時(shí)給出燃燒優(yōu)化方案和報(bào)告，便于工作人員對(duì)燃燒及時(shí)進(jìn)行監(jiān)視和調(diào)整，提高燃燒效率。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中還可以利用纖維填充爐墻保護(hù)層，然后再使用紅外線涂料進(jìn)行涂抹的方式，減少鍋爐系統(tǒng)的散熱情況。為了能夠從根本上提高燃燒系統(tǒng)的運(yùn)行效率，在實(shí)際工作過(guò)程中還可以通過(guò)選擇合適的助燃劑和添加劑來(lái)提高煤炭資源的燃燒效率切實(shí)提高鍋爐系統(tǒng)的運(yùn)行水平。

3.2 采用變頻技術(shù)

為了能夠有效降低電廠運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的能源消耗和污染問(wèn)題，也應(yīng)該對(duì)制粉系統(tǒng)、引、送風(fēng)機(jī)風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行全面的優(yōu)化，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中可以選擇變頻技術(shù)，對(duì)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行有效的控制，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目的。例如，為了能夠更好地調(diào)節(jié)風(fēng)力，一般電廠運(yùn)行過(guò)程中結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)的需要使用對(duì)風(fēng)機(jī)入口擋板的角度進(jìn)行調(diào)節(jié)使用，這種方式雖然能夠有效滿足鍋爐運(yùn)行中對(duì)于風(fēng)力的需求，但是其輔助效率較低，也會(huì)產(chǎn)生非常明顯的能源消耗。現(xiàn)代化電廠運(yùn)行過(guò)程中，對(duì)于鍋爐輔機(jī)運(yùn)行系統(tǒng)進(jìn)行了全面的優(yōu)化，引入了先進(jìn)的變頻技術(shù)。通過(guò)應(yīng)用這一技術(shù)，能夠結(jié)合整個(gè)鍋爐系統(tǒng)反饋的相關(guān)信號(hào)，對(duì)于所需要的風(fēng)量進(jìn)行自動(dòng)化的調(diào)整，就能夠有效降低工作人員的作業(yè)量，切實(shí)提高鍋爐的生產(chǎn)效率，還能夠更好地節(jié)約能源，真正實(shí)現(xiàn)鍋爐運(yùn)行中節(jié)能減排的要求，更好地控制污染物排放參數(shù)。

3.3 降低排煙熱損失

電廠鍋爐實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，通過(guò)對(duì)燃燒流量和空氣流量進(jìn)行控制，確保能夠?qū)崿F(xiàn)最佳空燃比，保證整個(gè)電廠生產(chǎn)環(huán)節(jié)達(dá)到最經(jīng)濟(jì)性的燃燒，但是由于鍋爐具備變量多、非線性特點(diǎn)，煤炭的完全燃燒程度也會(huì)對(duì)其燃燒效率產(chǎn)生極大的影響。在不同負(fù)荷下，空燃比的最佳比值是處于動(dòng)態(tài)變化的；燃料中各種成分的比例也是出現(xiàn)動(dòng)態(tài)變化的，由于受到各種因素的影響，其流量測(cè)量也會(huì)存在不準(zhǔn)確的因素，這些都會(huì)對(duì)鍋爐的熱效率產(chǎn)生直接影響。現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行中，合理減少鍋爐通風(fēng)量，降低煙氣含氧量，降低排煙熱損失。降低爐膛本體漏風(fēng)，減少進(jìn)入爐膛的一次風(fēng)中的冷風(fēng)含量，合理控制磨煤機(jī)出口風(fēng)溫度，提高空氣預(yù)熱器換熱的效果。合理降低火焰中心的高度，調(diào)整減溫水的使用量。加強(qiáng)受熱面吹灰，保持爐膛內(nèi)各管壁的清潔。加強(qiáng)蒸汽品質(zhì)監(jiān)視，排污時(shí)掌握最佳的時(shí)機(jī)，通常在高氣壓低負(fù)荷的狀態(tài)下進(jìn)行排污，即有效減少排污量，又提高排污效果[3]。

3.4 鍋爐設(shè)備監(jiān)督與控制

四管泄漏對(duì)鍋爐運(yùn)行危害非常大。應(yīng)組織專業(yè)人員成立專門的爐膛防磨防爆治理小組，加強(qiáng)四管泄漏治理，利用調(diào)停、小修機(jī)會(huì)，對(duì)各爐膛管束磨損情況進(jìn)行檢查，及時(shí)提出改進(jìn)意見，提高設(shè)備的可靠性。不同電廠在運(yùn)行過(guò)程中，對(duì)于鍋爐的配備都有著自身的要求，為了能夠更好地滿足發(fā)電廠運(yùn)行的實(shí)際需求，鍋爐的各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)也有著自身特殊的標(biāo)準(zhǔn)。進(jìn)行節(jié)能控制時(shí)，也需要根據(jù)不同火力發(fā)電廠的實(shí)際配備情況，對(duì)鍋爐設(shè)備進(jìn)行科學(xué)使用，針對(duì)鍋爐設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，各個(gè)火力發(fā)電廠應(yīng)該充分了解目前市場(chǎng)上鍋爐發(fā)展情況，盡量選擇可靠性更高的設(shè)備，一旦運(yùn)行中設(shè)備出現(xiàn)嚴(yán)重質(zhì)量問(wèn)題，應(yīng)立即組織專業(yè)的人員對(duì)鍋爐設(shè)備進(jìn)行檢修和更新，有效提升火力發(fā)電廠鍋爐運(yùn)行效率。

3.5 優(yōu)化照明系統(tǒng)

一般來(lái)說(shuō)，電廠生產(chǎn)都是晝夜連續(xù)進(jìn)行，因此也對(duì)鍋爐系統(tǒng)的照明進(jìn)行了全面的優(yōu)化和改進(jìn)，確保在夜間生產(chǎn)過(guò)程中能夠?yàn)楣ぷ魅藛T提供明亮的工作環(huán)境，在照明系統(tǒng)中也能夠采取有效的節(jié)能減排措施。為了能夠更好地實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排工作的要求，在滿足電廠生產(chǎn)需求的前提下，應(yīng)該對(duì)照明系統(tǒng)進(jìn)行全面的規(guī)劃和設(shè)計(jì)。引入智能化的照明控制系統(tǒng)，選擇節(jié)能型的燈具，通過(guò)照明調(diào)壓器，結(jié)合電廠運(yùn)行的臨時(shí)和突發(fā)性要求，對(duì)照明系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)，能夠真正實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)。

3.6 遠(yuǎn)程節(jié)能調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)

電廠上級(jí)負(fù)責(zé)安全生產(chǎn)的部門，會(huì)讓各個(gè)電廠加入一套遠(yuǎn)程節(jié)能調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)，主要是能夠保證電廠生產(chǎn)環(huán)節(jié)各項(xiàng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸，在云平臺(tái)上真正實(shí)現(xiàn)同步，方便上級(jí)主管部門對(duì)各個(gè)電廠的能效參數(shù)對(duì)比。例如，鍋爐運(yùn)行過(guò)程中，管理人員和操作人員就能夠利用系統(tǒng)隨時(shí)隨地查看現(xiàn)場(chǎng)鍋爐的實(shí)際狀態(tài)，對(duì)鍋爐運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，有效減少工作人員的檢測(cè)次數(shù)。結(jié)合實(shí)際檢查數(shù)據(jù)，按照經(jīng)驗(yàn)值設(shè)計(jì)遠(yuǎn)程運(yùn)行條件參數(shù)，通過(guò)設(shè)置科學(xué)合理的各項(xiàng)參數(shù)限值，再利用調(diào)節(jié)系統(tǒng)對(duì)鍋爐的各參數(shù)進(jìn)行精準(zhǔn)的調(diào)控，能夠真正滿足節(jié)能控制的要求，一旦監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)出現(xiàn)故障時(shí)，能夠立即發(fā)出警報(bào)同步反饋。

4.結(jié)語(yǔ)

火力發(fā)電廠鍋爐運(yùn)行過(guò)程中，最為關(guān)鍵的就是提升鍋爐系統(tǒng)運(yùn)行效率，加大管控力度，在實(shí)際生產(chǎn)環(huán)節(jié)通過(guò)融入節(jié)能環(huán)保技術(shù)，加大對(duì)過(guò)路運(yùn)行過(guò)程中的管理力度，有效降低能源消耗。在本文中，通過(guò)對(duì)鍋爐燃燒技術(shù)、變頻技術(shù)、排煙熱損失、鍋爐設(shè)備的監(jiān)督與控制、遠(yuǎn)程節(jié)能調(diào)控系統(tǒng)等多個(gè)方面對(duì)鍋爐系統(tǒng)的運(yùn)行效率進(jìn)行優(yōu)化，從而真正實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目的，達(dá)到理想的設(shè)計(jì)效果。