燃煤电厂锅炉和汽轮机以及辅机部分的节能技术

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　　摘 要：随着国家社会经济的发展、国民生活水平的逐渐提高，使得社会对于用电要求以及其需求量日益提升，然而我国现阶段正面临着能源短缺、环境污染严重等较为严峻的生态问题，因此工业的发展开始以生态环境保护为重要前提。针对电力市场需求量与日俱增的问题，诸多企业纷纷研究并采取节能技术，以提升其供电能力。对于燃煤电厂而言，锅炉和汽轮机以及辅机等设备的运行效率和质量，直接决定了电厂供电能力，因此节能技术的开发和使用，不仅极大程度上为电厂节约煤炭资源、减少了能源浪费的现象，还能有效控制温室气体的排放量，降低了环境污染，对环境保护做出巨大贡献。文章通过分析燃煤电厂中锅炉、汽轮机以及辅机部分设备，并结合实际的电厂工作情况，研究探讨其节能技术，期望提高电厂输电水平以及降低环境污染。
　　关键词：燃煤电厂;燃煤锅炉;汽轮机;辅机设备;节能技术
　　1 使用节能技术的现实意义
　　1.1有利于降低环境污染
　　由于我国在建国初期大力发展重工业且对环境的关注较少，导致境内环境污染严重。就大气污染而言，二氧化硫的年均排放量就已接近2000万吨，其中，燃煤所造成的二氧化硫的排放量则高达其排放总量的70%-80%。我国对于煤炭的需求量较大，其产量约有50%用于电力工业，再加上我国所产煤炭约有四分之一是中高硫煤（硫含量超过2%），所以在后期使用过程中，发电厂所排放的二氧化硫占据较大比重，据相关数据资料所示：“若一座容量为1000MW、平均负荷系数为0.7的燃煤电厂，其年均燃烧煤炭约为263万吨，而其二氧化硫的排放量达到二氧化硫650万吨/年，除此之外，一氧化碳的排放量为600吨/年、二氧化氮為2万吨/年、逸出颗粒为3万吨/年、飞灰为12万吨/年。”煤炭燃烧所产生的这一系列产物排放至空气中，不仅引起大气污染，还能威胁国民的生命健康，例如，燃煤产生的颗粒物质在空气中的浓度不断增大，能够引起呼吸道疾病的病发。因而节能技术的使用，有助于提高煤炭的利用率，从而减少二氧化硫等污染物的排放，进而使得生态破坏的趋势得到控制[1]。
　　1.2提高企业经济效益
　　煤炭在我国的工业发展中占据重要作用，其生产成本也相对较高，例如，化工行业中煤炭的成本占总生产成本的30%，而电力行业中煤炭成本占总成本的70%。在目前资源短缺的情况下，通过节能技术来降低能耗，能够极大程度上降低生产成本，从而提高企业的经济效益。近年来，我国较为重视节能工作，诸多企业，尤其是电力企业也致力于节能技术的研究与发展，已取得不小的成果，例如：“2019年，我国煤炭的消费比重下降至58.5%左右，燃煤电厂平均供电煤耗每千瓦时同比减少1克，全国平均弃风率低于10%，而弃光率和弃水率则均低于5%”，但这一能耗水平依旧高于世界标准水平。
　　节能减排是目前工业发展所倡导绿色观念之一，通过节能能够使得工业由低效率向高效率、高成本向低成本、高污染向低污染转变，促进企业的可持续发展，进而使得生态环境有所改善，提高国民生活质量。
　　2 燃煤电厂锅炉的节能技术
　　2.1锅炉燃烧系统节能
　　锅炉燃烧系统的节能首先需要对燃煤技术进行改造，目前燃煤电厂使用分层燃烧或者天然气助燃技术来代替原有的燃烧技术。在煤炭燃烧过程中，往往会出现炉排漏煤、配风不均等问题，可以将现有锅炉的炉拱形状和尺寸、拱区空间、风室进行改造;针对锅炉容易出现结焦现象，可以使用新型燃煤添加剂以增强灰熔点。从而提高煤炭的利用率。
　　锅炉烟气余热的回收技术是影响锅炉燃烧系统节能另一重要内容。锅炉烟气余热回收技术主要包含三大部分：一是烟气余热预热空气，有促进燃料雾化、增加炉膛温度的作用，此外还能有效减少燃料不完全燃烧带来的损失;二是烟气余热预热燃料，即通过升高燃油温度来提高锅炉绝热燃烧温度和燃油粘度，从而增加炉内辐射换热系数以增强了锅炉的热效率，最终达到减少能耗的目的;三是烟气余热预热给水，即增加锅炉入口介质温度，来减小传热温差，从而有效降低排烟温度，有利于过剩空气的科学处理。
　　2.2锅炉风机节能
　　对于锅炉风机层面的节能主要通过变频调速技术和液力耦合器调速技术的使用来进行。变频调速技术是指交流变频调速装置中微机控制技术以及交流电动机控制技术，即在燃煤电厂的生产过程中，针对变化的发电负荷，对锅炉的给煤量、风量和给水量进行有效调节。而液力耦合器调速技术是指通过改变运行过程中的耦合器工作腔内充液量来转变液力耦合器的输出力矩以及输出转速，锅炉使用过程中使用调速型液力耦合器，能够有效控制能耗以及保护燃煤电厂生产过程。
　　2.3蒸发冷却节能
　　蒸发冷却技术分为直接蒸发冷却与间接蒸发冷却两种，直接蒸发冷却装置受环境影响较大，例如当装置处于21℃及以上的环境中，冷却效果相对较差，因而这一装置往往在干燥半干燥地区的发电厂中使用或者被运用于加温、降温的环境下。就适用性而言，燃煤电厂蒸发冷却方面的节能主要从间接蒸发冷却技术入手。一般而言，间接蒸发冷却技术是指将水膜覆盖至换热器表面，在保证一次空气、二次空气的流动呈交错状态的前提下，利用循环水喷淋技术，使得一次空气得到冷却。
　　3 燃煤电厂汽轮机的节能技术
　　3.1控制锅炉的给水温度
　　实际生产过程中，汽轮机的正常运行与节能和锅炉给水温度息息相关，主要原因是汽轮机运行时会产生一个热量循环系统，若能控制热量的传递效率，则能较大程度上解决能源消耗问题，而控制热量的根本途径就是控制温度。为了有效提高控温效果，可以添加高压加热器至汽轮机中来达到目的。高压加热器的添加有效保障了整个回热系统的经济性，然而为了保障电厂的生产安全性，则需要的时刻关注高压加热器中的水位并将其控制在最佳水平。因此，在具体的生产过程中，相关工作人员需要对高压加热器进行以下工作：第一，高压加热器的换热管需要进行定期清洗、维修、更换;第二，定期检查水箱隔板的焊接处，确保水箱隔板完全封闭。 　　3.2保障机组运行的真空度
　　实际运行的汽轮机机组对于真空度的要求较高，因此在汽轮机的设计阶段，就需要对汽轮机中高、中、低压缸的调节阀以及其他汽封系统进行优化，从源头上减少因蒸汽膨胀或者漏气而产生的损失，从而提高汽轮机的生产效率。在汽轮机的实际运行阶段，由于每降低1kPa的背压，则有2.5g左右煤炭被消耗，因此需要着重关注凝汽器的真空度[2]。在实际过程中，可以通过加强凝汽器冷却管的清洁与检修来保障真空度。除此之外，加热器的疏水水位也能影响汽轮机机组的真空度，所以定期清洗加热管尤为必要，与此同时还需要对加热器阀门进行内漏检测以及定期排放加热器壳侧空气，避免不凝结气体的出现。
　　3.3优化循环水泵和风机
　　循环水泵作为汽轮机机组中的重要部分，其运行直接影响煤炭等能源的消耗量，因此优化循环水泵的运行效率能够促进节能减排的实现。一般情况下影响水泵工作效率的主要因素是机组负荷量和冷却水的温度，因此，可以通过加强对于二者的控制，来优化循环水泵以及循环风机的运行方式和效率。在实际的运行过程中，汽轮机机组的作用力会随着循环水量的增加而增加，此时的循环水泵的能耗随之上升，但当机组的能耗最低，即循环水泵的作用力为最佳时，机组出力增加值应与循环水泵增加值出现最大差值，这就需要适当调整水泵叶片的角度以及水泵机组的组合方式，从而达到最佳运行状态。
　　4 燃煤电厂辅机部分的节能技术
　　燃煤電厂的辅机机组包括诸多设备，且都具有相应的节能技术，笔者通过列举部分设备进行阐述。
　　4.1对抽气设备进行优化
　　决定汽轮机是否能够正常运行的关键是凝汽器是否真空，因此，为保证凝汽器的真空度，需要保障抽气设备的正常工作。然而在实际工作中，抽气设备容易受到抽气吸入口的压力、温度、工作液温度等因素的影响，甚至还与真空泵的运行速度有关，其中，工作液温度直接决定了真空泵的抽吸能力：抽气设备工作液温度越高，则真空泵的抽吸能力越弱。因此，为了保障真空泵的在夏季的抽吸能力，需要对工作液进行低温水冷却操作，以此提高真空泵的处理能力。例如，某电厂拥有一300Mw的机组，其采用的真空泵工作液的冷却水为地下循环水，在夏季时，循环水温可达32℃，而真空泵工作液温度则超过44℃，此时，通过接入温度为17.5℃的地下水用于冷却，可使真空泵工作液温度降低至33.8℃，同时实现了1.8kPa的机组真空度[3]。
　　4.2对凝结系统进行优化
　　在凝结系统中凝结水泵的流量和扬程是影响能耗关键因素为：流量和扬程的增大，一定程度上增加了凝结系统的阻力及其处理设备的工作压力，从而造成电能的损耗，同时降低了其工作的安全性。对于凝结系统运行方式的具体优化，首先需要改变凝结水泵定速运行的模式，即在保证管路阻力的前提下，通过改变水泵的转速来降低其流量和扬程，进而保持运行效率;其次，可以适当减少凝结水泵的叶轮级数来降低其扬程，使得凝结水泵的出力点与系统阻力相匹配;另外还可以采取变频调速技术，即控制凝结水泵的流量与其转速成正比，从而使得在水泵运行，能最大程度保障电能的节约。
　　4.3对给水泵的优化
　　在燃煤电厂的众多辅机之中，给水泵无疑是能耗最大的设备，能够对辅机机组运行产生较大影响，例如，机组在一定的负荷时，主汽压力升高会伴随着水泵耗功的增加。在进行给水泵的优化时，可以在定压下通过调节给水调节阀的开度来满足给水系统的相关要求，从而减少主汽压力来降低给水泵的耗功。
　　4.4降低吸、送风机的能耗
　　辅机设备中吸风机与送风机同样属于高能耗设备，因此在使用过程中，首先需要及时调整以及控制风机挡板的开度，从而提高机组的运行效率以及保障其安全性与生产经济性。其次，当机组的负荷有所变化时，应对风机采取变频调速技术，从而降低能耗。另外，需要及时消除烟道、炉膛的漏风问题以及保证其清洁度，避免因烟道阻力过大而产生不必要的能耗。
　　4.5减少制粉系统的能耗
　　减少制粉系统的能耗，首先需要改善煤炭的质量，从材料源头减少电能的损耗;其次，需要对制粉系统的运行进行合理规划和调整，保证在系统的运行过程中实现煤的稳定、持续燃烧;另外，可以通过现代技术对所需煤粉的生产进行精确计算，从而严格科学地控制磨煤机运行，以最直接的方式减少制粉系统的能耗。
　　5 结语
　　综上所述，在燃煤电厂的生产过程中，针对其锅炉、汽轮机以及辅机设备进行优化节能，能够有效解决其能耗过大的问题，提高其能源利用率，减少了环境污染的可能性，同时还为企业带来较大的经济效益。然而目前的节能技术尚未成熟，仍需要对此进行研究与发展。
　　参考文献
　　[1] 孙逊，李光辉，董凤仁.发电厂汽轮机及其辅机设备节能技术[J].中国高新技术企业，2012（17）：120-122.
　　[2] 杨怀忠.燃煤电厂锅炉、汽轮机以及辅机部分的节能技术分析[J].中国高新技术企业，2013（32）：89-91.
　　[3] 康为远.浅析发电厂汽轮机运行的节能降耗措施[J].黑龙江科技信息，2015（28）：45.
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