探究火电厂集控运行的节能降耗技术.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2023 年 12 月 23 日 作者简介：王子腾（1996），男，汉族，山西忻州人，本科，河曲电厂，助理工程师，研究方向为探究火电厂集控运行的节能降耗技术。-195-探究火电厂集控运行的节能降耗技术 王子腾 国能山西河曲发电有限公司，山西 忻州 036599 摘要：摘要：集控运行是当前火电厂生产的重要环节，也是火电厂践行、落实绿色生产的关键举措。在现阶段的火电厂生产实践中，为获取到更为理想的节能降耗效果，需要将节能降耗技术深入融入到火电厂的集控运行中。基于此，文章主要以汽轮机组、锅炉、吹灰与除尘环节这几项实际产生能耗偏高的生产环节为切入点，阐述了一系列针对性更强的节能降耗技术与措施，以期支持火电厂实现绿色生产要求。关键词：关键词：火电厂；集控运行；绿色生产；节能降耗 中图分类号：中图分类号：TM7 0 引言 现阶段，我国火电厂集控运行期间，在节能方面已然取得了一定成果，但是依然存在较大的提升空间。基于此，出于对进一步增强火电厂节能降耗效果的考量，需要在加大对集控运行技术相关研究的基础上，从火电厂集控运行的各个环节入手，重点控制能耗偏高的环节，在其中引入针对性与实效性更强的节能降耗技术与措施，以此实现对火电厂生产能耗问题的优化改进，大幅提高火电厂的资源利用率。1 基于火电厂内汽轮机组的节能降耗技术与措施要点 1.1 汽轮机组启停的优化控制 在将汽轮机组转入启动状态前，一般需要落实预热处理，而这一环节操作产生较大量的热能损失。基于此，出于对减少热能损失的考量，并保证汽轮机组能够长期稳定运行，需要尽可能减少对汽轮机组进行启停操作的次数。与此同时，还要及时组织展开对汽轮机组运行故障隐患的排查，保证在发现故障问题、零部件损坏或老化严重的情况下可以第一时间完成针对性处置，促使汽轮机组的现实使用年限有所延长。另外，要强化管控凝汽器的运行，保证燃烧效果达到预期。实践中，要求定期检查凝汽器的真空状态，重点排查入口的密封性能，降低蒸汽泄漏问题的发生概率，促使空冷机组背压长时间维持在理想的运行状态下1。1.2 水温与水位的强化控制 水温与水位是影响汽轮机组运行的重要参数，实践中，需要结合传感器的投放，落实对水温与水位的严格管控，确保其始终维持在允许范围内。在此过程中，还要结合火电厂智慧平台中的监控模块的应用加大对热力系统的控制力度，对热力系统的现实运行状态落实实时性的监控管理，以此为参考完成对热力系统运行参数的及时优化调整，特别是要实施对热力系统燃烧情况的实施管控，保证热力系统持续稳定运行，维护水温与水位的平稳性。1.3 汽轮机组结垢的及时清理 火电厂生产期间所产生的蒸汽中普遍包含着较多的杂质，如钠盐等等，对于这些杂质而言，其的会随着压力、温度的改变而逐渐沉淀。基于此，在汽轮机组长时间的运行后，很可能会受到这些蒸汽内包含着的杂质的影响而发生结垢问题，从而是得汽轮机组运行期间所产生的热效率有所下降。基于这样的情况，出于对节能降耗的考量，相关人员应当定期实施对汽轮机组的清洗处理，清理结垢。此时，可以应用湿蒸汽清洗或是喷砂的方式完成对结垢的剔除。同时，还要持续优化水处理工艺，依托水品质的提升降低结垢现象的发生概率。1.4 汽轮机组气密性的检查与提升 在汽轮机组经过一段时间的运行后，相关工作人员需要定期组织展开对汽轮机组气密性的检查，严格把控冷凝水温度以及轴密封性，重点落实对汽轮机组内蒸汽泄漏问题的有效规避。与此同时，还应当结合汽封改造与间隙调整的实施，适当提升汽轮机组气密中国科技期刊数据库 工业 A-196-性，以此获取到更为理想的节能效果。汽封改造与间隙调整前后，得到的煤耗与热耗结果变化情况如下所示：在负荷为 420MW 的情况下，组织展开改造调整前，所产生的热耗率为 8950.5kj/（kWh），对应的煤耗率为 314.3g/（kWh）；实际完成改造调整后，所产生的热耗率为 8675kj/（kWh），对应的煤耗率为 309.6g/（kWh）；对比上述两组数据能够了解到的是，在相应改造调整结束后，热耗率、煤耗率均表现出下降趋势，分别下降了 275kj/（kWh）、4.7g/（kWh）。在负荷为 480MW 的情况下，组织展开改造调整前，所产生的热耗率为 8690kj/（kWh），对应的煤耗率为306.1g/（kWh）；实际完成改造调整后，所产生的热耗率为 8645kj/（kWh），对应的煤耗率为 300.6g/（kWh）；对比上述两组数据能够了解到的是，在相应改造调整结束后，热耗率、煤耗率均表现出下降趋势，分别下降了 155kj/（kWh）、5.5g/（kWh）。在负荷为 540MW 的情况下，组织展开改造调整前，所产生的热耗率为 8506.9kj/（kWh），对应的煤耗率为 303.8g/（kWh）；实际完成改造调整后，所产生的热耗率为 8355.8kj/（kW h），对应的煤耗率为 301.3g/（kWh）；对比上述两组数据能够了解到的是，在相应改造调整结束后，热耗率、煤耗率均表现出下降趋势，分别下降了 151.1kj/（kWh）、2.5g/（kWh）。在负荷为 600MW 的情况下，组织展开改造调整前，所产生的热耗率为 8464.8kj/（kWh），对应的煤耗率为 302.7g/（kWh）；实际完成改造调整后，所产生的热耗率为 8319.8kj/（kW h），对应的煤耗率为 299.7g/（kWh）；对比上述两组数据能够了解到的是，在相应改造调整结束后，热耗率、煤耗率均表现出下降趋势，分别下降了 145kj/（kWh）、2.7g/（kWh）。结合上述数据结果，能够明确的是，在完成汽封改造与间隙调整后，汽轮机组的热耗率以及煤耗率均显现出不同程度的下降趋势，下降结果显著，节能效果明显。2 基于火电厂内锅炉的节能降耗技术与措施要点 2.1 排烟热损失的控制与降低 依托磨煤机运行曲线的调整，能够促使磨煤机长期运行在稳定状态下，实现对给煤机正常运行要求的有所满足，促使石子煤排放量有所提升，以此达到降低石子煤堆积过多问题发生概率的效果，确保一次风速以及一次风量均能够稳定在允许阈值内。以此同时，应当定期安排专业技术人员，排查锅炉入门密封情况、排渣机底部密封情况，避免在锅炉运行期间发生的泄漏事故。要适当展开对的锅炉运行期间所使用风煤比例的合理调整，实现对锅炉结渣数量的有效控制与降低，配套实施对锅炉内部积灰的定期性清理，达到提升风道实际通风效果以及传热速度的目标，最终促使排烟热有所增加。另外，针对排烟温度比设计值偏高 20以上的机组，还可以依托锅炉排烟余热回收利用的措施，提升节能降耗效果2。实践中，可以将烟气冷却器加设在空预器之后、脱硫塔之前烟道的合适位置，以此实现对凝结水、锅炉送风或城市热网低温回水的加热，达到对部分热量进行回收利用的效果，以此实现节能降耗。在低压省煤器技术的支持下，如果排烟温度降低约 30左右，那么机组供电煤耗可随之降低 1.8g/kWh 左右，脱硫系统耗水量能够减少约 70%。2.2 减温水量的控制与降低 在减温水量增加的条件下，会使得锅炉内部的水温随之下降。此时，为了保证锅炉内的水温能够维持在要求标准水平下，集控运行系统会对利用对一部分锅炉热能的消耗，以加热锅炉内的水，从而使得锅炉的实际运行效率有所下降。基于此，为实现节能降耗，需要落实对再热气温系统的优化调整，促使减温水的添加量得以下降，以此达到减少热能损失的效果。2.3 燃烧参数的优化调整 在火电厂的实际生产运行期间，需要燃烧、消耗大量的燃料。一般情况下，这些燃料难以实现全面、彻底的燃烧，影响着锅炉的现实运行效率水平，也会随之产生较为严重的资源浪费问题。基于这样的情况，出于对节能降耗的考量，需要落实对锅炉燃烧效率的持续提升，此时可以应用优化调整燃烧参数的手段完成。火力发电期间，过剩空气系数是影响燃烧效率的重要参数，如果过剩空气系数保持在偏高水平，则会导致炉膛内温度有所下降，促中国科技期刊数据库 工业 A-197-使排烟热损耗随之增大，传热性能呈现出降低的变化趋势；而若是过剩空气系数保持在偏低水平，则会随之发生燃料无法充分燃烧的问题，导致燃料资源浪费问题的严重程度明显提高。因此，必须要落实对过剩空气系数的适当调整，将其始终控制在合理水平，从而达到提升锅炉燃烧效率的效果。以某火电厂的节能降耗改造为例进行说明。考虑到掺烧中的煤、煤泥问题，该火电厂工作人员主要对磨煤机煤仓实施升级改造，具体措施如下所示：第一，拆除原有煤斗下方结构以及落煤管，利用不锈钢虾米曲线一体化防堵煤斗设备进行替代，以此从结构方面入手，对煤流动存在的阻力进行适当下降，促使原煤的滑落动力有所增加。第二，利用双向液压截门替代原有的电动上插板门，并将双向液压截门的安装位置从原有电动上插板门位置向下移动，在给煤机的上方 800mm 区域安装双向液压截门。相比于电动上插板门，双向液压截门可以实现对煤流的更好控制3。第三，将检修用的人孔门或是观察孔开设在煤斗的适当位置。同时，如果在火电厂的实际生产期间，实际所使用的煤种与设计煤种之间存在着较为明显的差异性，也会对锅炉燃烧造成相对显著的影响。基于此，需要提前完成锅炉燃烧及制粉系统优化试验，以此完成对燃烧参数的合理设定，包括风量、风粉比、煤粉细度等等，以此实现对火电厂集控运行的优化。依托这样的优化策略的落实，一般可以控制供电煤耗降低约 0.5-1.5g/kWh 左右。另外，从燃烧方面来看，为进一步提升锅炉（烟煤锅炉）运行的节能降耗效果，可以引入低氮燃烧工艺。实践中，在低碳燃烧器技术的支持下，能够促使氮氧化物生成浓度呈现出明显下降的变化趋势。此时，炉膛出口氮氧化物浓度能够被严格控制在不超过200mg/Nm3 的水平。3 火电厂生产中吹灰与除尘环节的节能降耗技术与措施要点 3.1 吹灰系统的改造升级 原空预器上装有的蒸汽吹灰器，无法有效的清灰，空预器压差不断升高，热交换效率降低，烟气流动阻力增大且增加了风机的电耗。同时，投入使用蒸汽吹灰器不但会耗用大量的蒸汽，且长时间蒸汽吹扫对换热元件造成严重的吹损。基于此，需要优化落实对火电厂内吹灰系统的改造升级4。在此过程中，可以结合火电厂的现实需要，针对锅炉空预器进行改造，分别在机组两侧空预器各安装 1 台磁调频高声强声波吹灰器、1 台微调频声波吹灰器。依托这样的改造处理，能够获取到更为理想的吹灰效果。在当前的火电厂生产期间，为更好实现节能降耗，应当适当投放磁调频高声强声波吹灰系统，避免换热元件发生吹损问题，保持空预器低压差长期运行，换热效率提高，排烟温度降低，锅炉热效率提高 0.25%。改造投运后，降低送风机、一次风机电流 10A，年节约用电能够达到 50 万 kWh 左右。3.2 电除尘器的改造升级 第一，电除尘器高频电源改造。针对 30-100 万千瓦机组，在使用电除尘器的改造升级以提升火电厂节能降耗效果期间，选用高频电源替换电除尘器原本所使用的工频电源，此时实际所产生的电压波动能够长期维持在偏低状态，同时电流、电晕电压能保持在较高状态，增加了电晕功率，降低电除尘器电场供电能耗。第二，电除尘器改造及运行优化。针对现役 30 万千瓦亚临界机组、60 万千瓦亚临界机组和超临界机组，在使用电除尘器的改造升级以提升火电厂节能降耗效果期间，可以根据典型煤种、负荷、结合吹灰情况等，在确保烟尘排放浓度能够始终满足相关要求的条件下，确定最为合适的供电控制方式、控制参数，并组织展开工艺优化。通常来说，在改造处理电除尘器的运行工艺后，能够促使供电煤耗降低 2-3g/kWh 左右。第三，除尘工艺的合理选定。目前，可以在火电厂生产期间使用的吹尘工艺相对较多，需要切实参考火电厂实际情况、现实生产水平等，选择更为合适的除尘工艺。一般情况下，针对 30-100 万千瓦机组，更适合使用旋转电极除尘工艺；如果需要剔除 PM2.5 细颗粒物和石膏雨微液滴，则更适合使用湿式静电除尘工艺；如果需要将除尘器出口排放浓度降低至5-20mg/Nm3以中国科技期刊数据库 工业 A-198-内，则更适合使用电袋除尘工艺。4 总结 综上所述，现阶段，为进一步增强火电厂节能降耗效果，需要从汽轮机组、锅炉、吹灰与除尘环节这几项实际产生能耗偏高的生产环节入手，引入针对性与实效性更强的节能降耗技术与措施，有效解决火电厂生产能耗问题，大幅提高火电厂的资源利用率。参考文献 1季鹏,徐国烽,董佳林.火电厂集控运行节能降耗技术J.中国科技信息,2023,(17):84-86.2谈正强.火电厂集控运行节能降耗技术措施分析J.城市建设理论研究(电子版),2023,(21):1-3.3徐涛,张志中,魏宏鸽,等.火电厂环保设施能耗分析及节能降耗技术探讨J.能源工程,2021,(03):57-62+77.4田忠玉,李勇,李杰,等.火电厂集控运行节能降耗技术分析J.科技视界,2020,(28):86-88.