淺談火電廠節能減排的可行性措施

李夢潔

（國網能源哈密煤電有限公司，新疆 哈密 839000）

1 節能減排的意義

黨的二十大報告提出：加快節能降碳先進技術研發和推廣應用，倡導綠色消費，推動形成綠色低碳的生產方式和生活方式。作為世界第一制造業大國，我們在能源消耗上絕對數量巨大。在全球共同應對氣候變化的大背景下，中國面向世界提出，二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現碳中和。因此，我國在節能降耗上面臨巨大壓力和挑戰。2012～2021年，我國單位國內生產總值(GDP)能耗累計降低24.6%，相當于減少能源消費12.7億噸標準煤。2012～2019年，我國以能源消費年均2.8%的增長支撐了國民經濟年均7%的增長，能源利用效率顯著提高，取得了長足的進步。同時也要看到，在提高能源利用水平、降低能耗方面，與世界先進水平還存在差距。過去40年，我國單位GDP能耗年均降幅超過4%、累計降幅近84%，節能降耗成效顯著，能源利用效率提升較快。但從國際比較來看，我國單位GDP能耗仍是世界平均水平的1.5倍。這差距既是客觀現實，也是我們今后努力追趕超越的方向和目標。

從總體來看，我國節能潛力依然巨大，行業節能降耗，環境保護勢在必行。在我國，燃煤發電所占的電力總量超過70%，但燃煤發電有很多弊端。（1）能源消耗量較大；（2）能量轉化率低；（3）對環境的污染較為嚴重。電力行業對國家經濟的發展起著舉足輕重的作用，電力企業要想獲得長期健康的發展，就必須對其進行能源結構的優化，以適應經濟發展的需求。所以，電廠要把節能降耗和環境保護的理念融入生產技改中，做好碳達峰碳中和工作，加快節能降碳，需要企業領導和員工高度重視節能標準化工作，依法加快推進節能標準更新升級、切實加強節能標準應用實施，不斷夯實節能工作基礎。只有把標準定好、把落實抓好，才能為積極穩妥推進碳達峰碳中和、加快發展方式綠色轉型提供有力支撐，才能助推企業更好地發展。

2 火力發電廠節能減排的方向

為了切實貫徹國家節能減排的方針，協同推進降碳、減污、擴綠、增長，推進生態優化、節約集約，綠色低碳發展，我們要加快發展方式綠色轉型，科學實施全面節約戰略，深入推進環境污染防治，合理規劃節能降耗工作。使火電廠可持續發展，節能排放水平得到有效的提高。為實現節能減排預期目標，可將以下兩個方面作為開展工作的出發點和落腳點：第一，結合現場工作實際情況，通過引入、提升新技術、新材料、新工藝等手段，改變煤電機組的運行狀況，提高機組能源轉換效率，降低機組的供電煤耗和廠用電率，減少污染物的排放，來達到節能減排的目的。第二，針對小型燃煤電廠的效率低，單位能耗較大，造成的環境污染也較大的問題，集中發展大容量、高參數的燃煤電廠，關閉小型機組，重點發展大容量機組，以提高效率，降低能耗。

3 目前我國火電廠存在的問題

3.1 火電廠對新興技術的應用較少

為了實現企業的高質量、可持續發展，拓展企業的生存空間，必須大力推進技術革新進步及應用。目前，國內新建大型燃煤電廠主要運用抽汽、調頻、變頻調速、智能控制和監測等新技術手段來實現節能降耗的目的。近年來，新建大型燃煤電廠，在應用了這些先進經驗后，機組各項生產數據均有了很大的提升。我們常說“思維決定意識，意識決定實踐”，早期的燃煤電廠因對新興技術應用知識的模糊，思想固化因循守舊，不愿接收新事物，具體到工作中也是主要運用傳統的、保守的技術手段，思想上的排斥，制約了新技術的應用和學習。這對企業的發展和進步都是不利的,各大企業首先應從思想上加深認識，從行動上加強落實，通過企業集中培訓和激勵員工自學相結合的方式，積極引入新思想、新設備、新技術，助推企業向前發展。

3.2 節能減排制度要進一步完善

我國的經濟發展逐漸從之前的“粗放式”向“精細化”過度，但是，在這個過程中，仍然存在諸多問題。同樣的情況也發生在燃煤電廠，對能源節約和減少污染物排放的關注不夠。節能減排制度較為分散、系統性不強。制度的不完善、考核機制的缺失，導致指標責任不明確，執行力不高，節能減排和經濟效益矛盾突出，工作效果堪憂。

4 火電廠節能減排的措施

4.1 應用先進技術

為落實國家節能減排的方針，滿足電力企業高質量發展，火電廠應積極主動引入現代科技手段，改善其生產工藝，降低機組的能耗水平。如利用現有先進可靠的變頻技術，將火電廠的給水泵、引風機和一次風機等工頻模式改為變頻運行方式，從而大幅度降低生產廠用電率，減少能耗；以問題為導向，放眼世界，善于思考和認識，積極引入經實踐證明的好的方法和經驗，如對脫硫、除塵和脫硝系統進行增容提效改造等工作達到污染物超低排放的目的。

4.2 加強燃料管理

煤炭是火電廠發電的主要燃料，更是空氣污染最大的來源，所以要提高燃料管理水平，對于減少污染物排放和能源消耗有很大的意義。主要采取的措施有：對燃煤電廠的開放式儲煤場進行封閉式管理，為達到降低揚塵和減少燃料損耗的目的，積極采用噴霧降塵的方法；有專人對燃煤化驗進行管理，準確掌握燃煤灰分、硫分、發熱量等數據，盡量多使用低硫低灰高發熱量的煤種，以提高燃燒效率，降低SO2及粉塵等污染物排放的壓力，通過調整各個煤種的比例進行摻燒，實現電廠經濟效益最大化。

4.3 優化運行調整措施

在火電廠中，運行人員的調整是節能減排措施的主要方面之一，根據不同工況變化不同的運行方式及調整手段，都能在節能減排方面取得很好的效果。在節能方面，根據機組負荷變化，及時調整鍋爐風煤比等參數，保證鍋爐的燃燒效率；在脫硝系統允許的情況下，盡可能低的降低鍋爐排煙溫度，減少排煙熱損失；在保證機組安全的情況下，保持汽輪機低背壓運行，減少機組排汽損失。在減排方面，可以通過及時調整鍋爐燃燒氧量和配風方式，減少NOx的生產量，從而降低NOx的排放量。諸如上述的節能減排措施，可以兼顧各個方面因素，制定一個系統的措施，讓所有運行人員同步執行，使措施能夠達到最佳的效果。

4.4 完善企業節能減排制度

人是一切問題的制造者，也是一切問題的解決者。企業完善節能制度和污染物排放制度，發揮企業員工的主觀能動性，是節能減排工作有效開展的重要抓手之一。發揮廣大員工的創新力，讓其理論與實際相結合，在實際的工作中摸索好的經驗和做法并進行總結，形成成熟的技術創新和有效措施，再應用至實際的生產中，可以達到意想不到的效果。這就需要企業在制定這方面的制度時，要獎罰分明，積極正向引導，為員工創造一種敢于創新、善于創新的氛圍。

4.5 提高鍋爐和其他設備的利用率

鍋爐是火電廠最主要的用煤設備，它在燃燒過程中會損失可燃物、固體物和煙氣熱損失。降低鍋爐熱量損失的主要措施有：合理減小排煙體積，嚴格控制火焰中心的高度、避免局部高溫條件，充分確保加熱表面的干燥，避免操作破壞和漏風。為降低鍋爐熱損失，應采取合理的措施，將煤粉與空氣充分混勻，并時刻注意鍋爐負荷的變化，嚴格控制過量空氣系數，使爐溫升高。另外，還需對煤粉的細度進行優化。在熱電廠的運行階段，蒸汽向電能的轉換是依靠汽輪機進行的。汽輪機是一種復雜的結構，如果葉片沒有完全閉合，氣體流經葉片的過程中不可避免地會發生摩擦，從而導致氣體的泄漏。在水汽轉換階段，只有部分水汽能被轉換成汽輪機的動力，大量的能量在轉換過程中會產生。由此可以看出，提高汽輪機容量及運行效率，對火電廠節能減排具有重要意義。在一些特定的情況下，可以根據項目的要求對渦輪進行優化。通過增加蒸發熱量、加速蒸汽流過葉輪效率、減薄葉輪厚度等途徑，降低噴嘴-葉輪摩擦系數，降低熱能損耗，達到節能減排的目的。

5 典型實驗-以給水泵改變頻為例

5.1 實驗目的

給水泵為火電廠生產過程中重要輔機，其耗電量特別大，而變頻改造對給水泵的節能運行提供一定的優化意義。本次試驗是給水泵變頻改造后性能測試試驗，其主要目的是測定2臺給水泵變頻改造后，不同負荷下給水泵組的總耗電量（給水泵電機、前置泵電機和附屬設備耗電量之和），并計算其占機組發電量的百分比，并與工頻給水泵總耗電量進行對比，對其節能和經濟效益做出有效評估。另外，本次試驗采集不同負荷下給水泵組的相關參數，計算規定轉速下電動給水泵的揚程、軸功率、效率分別與流量之間的關系，為給水泵的安全經濟運行提供理論依據。

5.2 試驗詳述

（1）試驗項目及方法。機組協調方式下滑壓運行，切除AGC，切除給水自動，負荷調整至150MW，保持給水流量的穩定。工作人員分別將試驗測試用功率表接入2臺電動給水泵的計量用電流、電壓回路，接線完成，試驗確認表及各數據記錄表準備完畢，2臺給水泵進行同時測試。在保證機組安全運行前提，運行人員通過調整2臺給水泵變頻器的頻率穩定，2臺泵的轉速近似相等且與改造前泵的轉速近似相等，并維持其穩定運行30min，記錄相關數據。

循環以上方法，記錄機組在180MW、210MW、240MW、270MW、300MW工況下的試驗數據，同時測量2臺給泵前置泵電機和輔助設備的相關參數。

（2）給水泵變頻改造節電量分析。將各負荷段的節電率繪制成曲線如圖1所示。從圖中我們可以看出，隨著機組負荷的上升，給水泵變頻改造的節電率下降。在240MW負荷之前，給水泵節電率曲線較陡，而在240MW負荷之后，給水泵節電率曲線斜率變緩。另外，我們統計了此電廠機組年運行小時數為6838h，分別對每個負荷段節電率進行加權求和，得出機組各運行工況下的節電率加權和為21.08%。同時，變頻改造后全年總的節電度為786.9萬千瓦時。

圖1 機組負荷與節電率曲線圖

（3）給水泵變頻改造經濟性和煤耗評估。按照節電量786.9萬千瓦時計算，根據同時期上網電價222.97元/MW·h（不含稅），機組每年因電泵改造可增加經濟收益175.46萬元。從降低供電煤耗的角度分析，參照改造前后的鍋爐效率、汽機熱耗率、廠用電率等數據來評估其節省煤耗。在50%負荷工況下，電泵變頻改造節省煤耗3.6g/kW·h；75%負荷工況下，電泵變頻改造節省煤耗1.95g/kW·h；100%負荷工況下，電泵變頻改造節省煤耗1.01g/kW·h。綜上所述，電泵變頻改造可節省煤耗為2.19g/kW·h。

6 結語

總之，煤炭是燃煤電廠的主要能源，在“雙碳”目標的要求下，節能減排工作已經成為電廠的重要工作。做好節能減排工作對燃煤電廠以后的發展有著重要的意義。因此，增加對燃煤電廠節能減排技術的研究投入，積極應用新的節能減排技術成果，并加強對電廠的管理，提高燃煤電廠在目前能源市場的競爭力是當務之急。