火力發(fā)電廠集控運行過程節(jié)能降耗技術(shù)研究

摘要：探究火力發(fā)電廠集控運行過程中的節(jié)能降耗技術(shù)，助力火電廠可持續(xù)發(fā)展，提高能源利用率。，以某火力發(fā)電廠項目為例，分析設(shè)備參數(shù)不足、性能低下、技術(shù)不佳等造成能耗損失的因素，并提出優(yōu)化運行指標、實施技改降耗、引用新型技術(shù)等節(jié)能降耗技術(shù)的應(yīng)用措施，并對其效果加以驗證，以期為相關(guān)工作者提供參考。

關(guān)鍵詞：火力發(fā)電廠" 集控運行" 節(jié)能降耗技術(shù)" 技術(shù)改造

Research on Energy Saving and Consumption Reduction Technology During Centralized Control Operation Process of Thermal Power Plant

HU Jikun HANG Ming

State Power Investment Corporation of China， Xiexin Binhai Power Generation Co.， Ltd.， Yancheng， Jiangsu Province， 224500 China

Abstract： This paper mainly explores the energy saving and consumption reduction technology in the centralized control operation process of thermal power plants， which helps the sustainable development of thermal power plants and improves the energy utilization efficiency. Taking a certain thermal power plant project as an example， this paper analyzes the factors that cause energy loss， such as insufficient equipment parameters， low performance and poor technology. It also proposes application measures of energy saving and consumption reduction technology such as optimization of operation indicators， implementation of technological upgrades to reduce consumption， and introduction of new technologies， and their effects are verified， in order to provide references for relevant workers.

Key Words： Thermal power plant; Centralized control operation; Energy saving and consumption reduction technologies; Technological transformation

電能是人們生活及服務(wù)業(yè)、工業(yè)生產(chǎn)直接消費、應(yīng)用的二次能源形式。而發(fā)電廠作為轉(zhuǎn)化一次能源為電能的重要節(jié)點，面臨電力缺口大、發(fā)電機組比重高、地域發(fā)展不平衡等問題，這會嚴重影響能源利用率。為此，諸多學者對火力發(fā)電廠節(jié)能降耗進行研究，邵長軍[1]簡要闡述新時期火電廠集控運行節(jié)能降耗重要性，分析人為因素、設(shè)備因素、技術(shù)差異對集控運行的影響，提出加強鍋爐生產(chǎn)控制、汽輪機組高效運行、智能集控運行技術(shù)、強化電廠生產(chǎn)管理等方案，以適應(yīng)市場變化與環(huán)境要求。王曉飛[2]研究實際火電廠運行中，總平面布局緊湊，從高壓系統(tǒng)電壓等級、設(shè)備容量、節(jié)能產(chǎn)品這幾方面出發(fā)，降低廠用電率，正確處理收益與投資關(guān)系。基于上述學者研究，筆者采取案例分析法分析運行能耗，研究節(jié)能降耗技術(shù)及其應(yīng)用效果，推動電力行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的同時，落實社會發(fā)展與能源安全戰(zhàn)略，具有積極現(xiàn)實意義。

1 火力發(fā)電廠集控運行能耗分析

以某火力發(fā)電廠項目為例，2 000 MW裝機容量，燃煤機組4臺，1期是2×330 MW，2期是2×670 MW超臨界機組。而在670 MW機組投產(chǎn)，整體能耗較大，設(shè)計煤種下，空氣預(yù)熱器出口熱風溫度308 ℃，冷風28 ℃，一次風率20.2%。燃燒煤種時，一次風選型較小，迎接夏季高峰期，難以滿足運行要求。能量損失分析中，火電廠集控運行時，熱力設(shè)備轉(zhuǎn)換輸入能量為有效輸出能量，不同轉(zhuǎn)換階段，以能量損失反映不同階段損失大小。

以汽輪機為例，理想狀態(tài)下冷源損失包括凝汽器中汽輪機排汽放熱量、蒸汽膨脹內(nèi)部損失等。熱耗量比值公式如下。

式（1）中，是汽輪機熱耗量；是汽輪機實際汽耗內(nèi)功率；是汽輪機熱耗。能耗影響因素如下。（1）設(shè)備參數(shù)不足。集控運行未能對運行參數(shù)嚴格控制，如汽輪機循環(huán)水泵量、鍋爐一次風量等，均會降低能源利用率，增加能耗。（2）設(shè)備性能低下。火電廠部分老舊設(shè)備老化、性能有所不足，無法應(yīng)對電廠不同負荷需求，增加了能耗與能源浪費。（3）設(shè)備技術(shù)不佳。集控運行未能充分利用新設(shè)備、技術(shù)等，技術(shù)水平相對較低，難以降低能耗。[A1]

2 火力發(fā)電廠集控運行過程節(jié)能降耗技術(shù)

2.1優(yōu)化運行指標

2.1.1鍋爐指標

在集控運行中，鍋爐燃燒作為耗能最大機組之一，需要對其運行各參數(shù)指標進行優(yōu)化。

（1）優(yōu)化制粉系統(tǒng)。

鍋爐改造粉煤分離器，通過優(yōu)化試驗方式，綜合考慮機組爐渣、飛灰可燃物含量與機組帶負荷能力，確定分離器擋板開度4、磨煤機料位500～650 Pa、電流115 A，定期清理分離器，控制煤粉細度R90約為10%。同時，考慮到一、二次風機能耗較高，并且暖風器結(jié)構(gòu)增加了風道阻力，相同葉片角度，伴隨管路阻力增加，出口風壓越高，工況越不穩(wěn)定，如圖1所示。

發(fā)電廠中，送風能耗取決于風流量、壓降，以功率評價指標評估能耗，公式如下。

式（2）中：是風機能耗；是氣體可壓縮系數(shù)；是風機全壓，即進口氣流全壓與出口氣流全壓差；是風機進口流量體積。為減少設(shè)備能耗，降低燃煤發(fā)電成本，需要降低風道中一、二次風流動阻力，將送風設(shè)備改為旋轉(zhuǎn)型，防止投運階段污損、腐蝕、積灰等[3]。并適當優(yōu)化送風參數(shù)。

（2）降低鍋爐氧量。

在機組低負荷運行中，控制氧量可能存在偏差，不符合最佳點要求，項目修正670 MW機組控制氧量函數(shù)，如圖2所示。通過適當增加氧量小指標比重模式，對指標進行調(diào)整，有效降低0.5%氧量，煤耗減少0.5 g/kWh。

（3）控制空預(yù)器漏風。

在鍋爐空預(yù)器中，需要控制其漏風率在6%以內(nèi)，要求人員每月對其漏風、運行阻力進行檢測，并且動態(tài)跟蹤設(shè)備密封情況，做到及時調(diào)整[4]。同時，執(zhí)行吹灰制度，定期沖洗、吹掃蓄熱元件。冬季溫度較低，運行暖風器改善運行環(huán)境。

2.1.2汽機指標

（1）控制主汽壓力。

汽機在80%負荷下，根據(jù)額定壓力參數(shù)運行，負荷在80%以下，按照滑壓參數(shù)運行。還要優(yōu)化滑壓曲線，例如：340 MW負荷時，熱耗、煤耗分別降低35 kJ/kWh、1.4 g/kWh。同時，控制主蒸汽壓力，采取熱力試驗方法，界定機組負荷、壓力運行曲線，對其嚴格執(zhí)行，接近±0.5 MPa壓力運行，維持壓力穩(wěn)定，以免壓力波動超限[5]。

（2）優(yōu)化循環(huán)水泵。

該發(fā)電廠循環(huán)水泵是節(jié)能降耗關(guān)鍵點，有2個循環(huán)水泵，以調(diào)整試驗方式，明確不同循環(huán)水泵、負荷下最佳運行方式。機組運行提高整體效率，調(diào)整循環(huán)水泵方式，優(yōu)化后能夠降低排汽壓力0.69 kPa、煤耗2.48 g/kWh，用電率提高0.093%。

（3）提高系統(tǒng)嚴密性。

在汽機真空嚴密性中，憑借檢測機組機會，對低壓軸封進行調(diào)整，適當縮小軸封間隙，有效消除閥門泄漏、凝結(jié)器漏水等情況。同時，調(diào)整軸封參數(shù)，仔細檢查其真空嚴密性，可以使用氦質(zhì)譜檢漏儀。項目通過對670 MW機組優(yōu)化，保證嚴密性在0.14 kPa/min以下，真空度增加0.3 kPa。

2.2 實施技改降耗

2.2.1鍋爐改造

（1）項目670 MW機組燃用煤炭時，配置雙進雙出鋼球磨煤機6套和雷蒙式分離器。但是，分離器存在門軸、板間間隙較大情況，導(dǎo)致氣流短路，難以仔細研磨煤炭，加大了煤粉力度，容易出現(xiàn)飛灰、爐渣等。對其進行改造，分離器改成單板自重式內(nèi)錐體鎖氣器，并且優(yōu)化制粉系統(tǒng)后，能夠降低爐渣和飛灰分別至5%、3%。

（2）鍋爐受熱面受限于制造、設(shè)計等原因，再熱氣溫低、一次風溫低，存在設(shè)備隱患，改造方法如下。（1）改造低溫再熱器。改造過程中，將原有定位板固定變成管夾連接，適當增加30%換熱面積的同時，也能避免受熱膨脹被阻，導(dǎo)致管子開裂。（2）調(diào)整分離器葉片角度。以增加開度方式，提高粉煤濃淡比，以免二者離析，降低排放NOx量。（3）改變預(yù)熱器轉(zhuǎn)向。煙氣通過一次風倉，適當增加20 ℃熱風，以免粉煤混合量較大，影響燃燒效果，以此解決鍋爐隱患，使其穩(wěn)定燃燒。

2.2.2汽機改造

（1）改造涼水塔配水。

機組雙循環(huán)水泵利用虹吸作用對涼水塔配水，由于難以達到均勻配水效果，僅外區(qū)淋水，降低冷卻效果。借助檢修機組機會，改造閘板配水，以開啟閘板高度，控制內(nèi)區(qū)水量，解決虹吸配水不均問題。該改造方法，能夠降低冷卻塔溫度0.5 ℃，相對減少電流4 0A。

（2）改造疏水系統(tǒng)。

機組布置中，整體疏水管線較為復(fù)雜，水流流動時將會阻力損失，要求對其疏水補償，適當將疏水門開度增大，維持低加水位，對機組熱耗造成影響。項目采取恰當改造方式，優(yōu)化管道與閥門等結(jié)構(gòu)布置，避免出現(xiàn)轉(zhuǎn)彎、曲線等布局，以保證其疏水正常，改善循環(huán)效果。

3 火力發(fā)電廠集控運行過程節(jié)能降耗效果

3.1節(jié)能效益

為評估370 MW機組效益，根據(jù)電廠改造情況，以2024年8月機組性能開展試驗，分析節(jié)能效益，如表1所示。可見，項目熱耗降低387 kJ/kwh[A3] 。

3.2節(jié)煤效益

按照5 500 h年利用數(shù)計算節(jié)煤量，確定可節(jié)能3.933 8萬t標準煤。并在節(jié)能降耗方面，考慮市場827元/t計算市場煤價，年直接收益3 253.23萬元/a。

3.3環(huán)境效益

火力發(fā)電廠機組改造后，能夠增加能源利用率，對調(diào)節(jié)電網(wǎng)系統(tǒng)，保證其可靠穩(wěn)定性具有積極作用，也能促進地方GDP增長，助力構(gòu)建清潔能源社會。并且，發(fā)電煤耗降低為287.19 g/kWh，生產(chǎn)每度電能夠減少CO2排放29.51 g、SO2排放0.443 g、NOx排放0.11 g。

4 結(jié)論

綜上所述，發(fā)電廠作為我國能源生產(chǎn)關(guān)鍵部分，排放量與能耗卻較高，嚴重污染周圍環(huán)境，必須統(tǒng)籌協(xié)調(diào)能源安全、經(jīng)濟發(fā)展、環(huán)境保護關(guān)系，實現(xiàn)集控運行的節(jié)能降耗。因此，在火力發(fā)電廠集控運行中，應(yīng)結(jié)合實際情況，根據(jù)鍋爐、汽輪機等高能耗設(shè)備實際情況，采取優(yōu)化指標、技改降耗、技術(shù)創(chuàng)新的方式，熱耗降低387 kJ/kwh[A5] ，提高節(jié)能效益，推動火電廠可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻

[1]邵長軍.新時期火電廠集控運行節(jié)能降耗策略研究[J].電子元器件與信息技術(shù)，2024，8（6）：181-183.

[2]王曉飛.2×1000 MW大型火力發(fā)電廠電氣節(jié)能降耗設(shè)計與研究[J].電工材料，2023（5）：67-70.

[3]陳寧，史金偉，王強，等.面向調(diào)度與集控的變電站二次系統(tǒng)服務(wù)化技術(shù)研究及應(yīng)用[J].電氣自動化，2022，44（6）：32-35，39.

[4]楊惠雅.節(jié)能降耗技術(shù)：火力發(fā)電廠集控運行新驅(qū)動[J].中國商人，2023（9）：90-91.

[5]周珍珍，顧生杰，孫立軍.智能化變電站輔助設(shè)施集控平臺的設(shè)計[J].蘭州交通大學學報，2023，42（2）：78-85.