热电厂节能改造和节能措施研究.pdf

电力系统2023.6 电力系统装备丨75Electric System2 0 2 3 年第6 期2023 No.6电力系统装备Electric Power System Equipment热电厂属于节能企业，生产模式是将能源转换为电能、热能，生产工艺选择热电联合生产工艺，可有效降低能源转换过程中冷源损失带来的损耗问题，在热电厂发电、供热的过程中，便可实现节能的目的，相比于同等的热、电生产条件，比煤消耗率明显更低。然而，在先进科学技术的全面推广的背景下，节能理念渗透到各行业，热电厂的生产模式需要进行全面优化，解决热力系统的耗能问题，进而实现降低能源消耗的目的。近年来，随着节能系统更深一步的技术改造，能源消耗问题得到了有效改善，不仅提升了企业的经济效益，也促进了行业的发展。1 基于高温防腐技术的锅炉智能燃烧协同优化系统基于高温防腐技术，完成对锅炉智能燃烧协同优化系统的开发利用，通过 DCS 系统完成人机界面组态，将具有测量功能的监测装置安装在锅炉粉管上，实现了煤粉流速、煤粉浓度与一次风粉管内的煤粉流速、浓度的科学测量，在保证煤种不变化的情况下，实时观测煤粉的流速与浓度的变化，为锅炉燃烧器的均衡燃烧提供数据参考。同时，同步设计水冷壁区域CO浓度检测技术，使其具备参与优化控制逻辑，实现 DCS 对锅炉风粉配比及氧量的控制，解决水冷壁的高温腐蚀。合理地利用锅炉智能燃烧协同优化系统，能够起到缓解水冷壁区域结焦结渣高温腐蚀，降低灰渣含碳量，保证左、右侧烟气温度偏差控制在合理范围内的作用，而且还能解决个别燃烧器因偏烧导致寿命缩短的问题。2 采用滑压运行方式降低消耗在两炉两机并列保持额定参数运行时，机组进气压力较高，汽轮机调门节流损失大，且给水泵为了满足锅炉给水压力，维持较高转速，电耗较高。此时可以通过降低汽轮机进气压力，维持滑压的方式运行。在滑压运行期间，降低主蒸汽压力，控制供气压力满足生产即可。正常情况下，热电站运行时，锅炉压力基本上保持在6.07.0 MPa，温度535，在同样发电量下，汽轮机调门开度由原来的45%左右开大到80%以上。由于汽轮机调门的开大，极大地减少了高压蒸汽的节流损失。另外，由于进气压力的降低，给水泵转速与水泵电流也有明显下降。若以电耗为视角，两台泵的电流下降15 A左右，给水泵的电耗也由5.9 kWh/t降至3.9 kWh/t，摘 要热电厂的生产工艺是热电联合生产，是一种相对成熟的节能技术，但是在热电厂的运行期间，仍然存在诸多节能漏洞。为了降低热电厂的能源消耗，就要从热电厂存在的能耗问题入手，通过合理的节能改造，将生产能耗降到最低。尤其是在能源紧张的发展形势下，更要关注节能降耗的重要性，保障每一生产环节都能够实现低能耗，进而达到最终的生产目的。文章主要探讨热电厂节能改造重点，提出节能改造的有效措施，以期获得满意的节能效果。关键词热电厂；节能改造；措施中图分类号TM621 文献标志码A 文章编号1001523X（2023）06007503Research on Energy-saving Transformation and Energy-saving Measures Based on Thermal Power PlantZHAO LinAbstractThe production process of the thermal power plant is the combined production of heat and power,which is a relatively mature energy-saving technology,but there are still many energy-saving loopholes during the operation of the thermal power plant.In order to effectively reduce the energy consumption of the thermal power plant,it is necessary to start with the existing energy consumption problem of the thermal power plant,and reduce the production energy consumption to the minimum through the energy-saving transformation of the thermal power plant.Especially in the form of energy tight development,we should pay more attention to the importance of energy conservation and consumption reduction to ensure that each production link can achieve low energy consumption and achieve the ultimate production purpose.This paper mainly discusses the key points of energy-saving transformation of thermal power plants and targeted measures for energy-saving transformation,so as to obtain satisfactory energy-saving effect.Keywordsthermal power plant;energy saving transformation;measures热电厂节能改造和节能措施研究赵琳（广西华昇新材料有限公司，广西防城港538000）电力系统76丨电力系统装备 2023.6Electric System2 0 2 3 年第6 期2023 No.6电力系统装备Electric Power System Equipment锅炉产汽电耗降低2.0 kWh/t，年化降本237万元；机组降压运行对锅炉、汽轮机的安全运行没有任何影响，并且还能有效延长各压力容器和汽轮机组的使用寿命。3 空压机节能变频当前热电厂空压机的调节方式为吸气阀调节模式加卸载调节模式，如果管网压力未达到最高起跳压力，调节吸气阀能调节进气量，排气量范围控制在60%100%。如若空压机的排气压力到达额定压力后，容积流量会随之减小，空压机被卸载。在空压机运行时，电流需要调节吸气阀基本状态为满负荷，但产气量仅为满负荷的60%，浪费了电能。现阶段，检测系统只能读取空压机相关信息，而且空压机的操作需要进行远程操作，技术手段滞后。另外，在空压机的运行过程中，需频繁打开或者关闭进气阀与放气阀，使得设备的磨损较为严重，导致维修量增加；如果现场发生较大的油气压力波动时，也会导致空压机的运行出现问题。此时需人为参与到操作中，不仅存在一定的风险，还可能导致能源严重浪费。因此，要进一步对空压机群进行改造。可安装空压机节能控制器，解决空压机产气量与实际需求不一致的问题，不仅能避免空压机频繁地进行加卸载，还能避免较大的压力波动1。同时还能对空压机的运行数据加以分析，实现空压机运行方式的优化。节能控制器的主要运行原理是：空压机电机转速与实际消耗功率间呈正比关系，降低电机转速能够有效减少实际消耗，螺杆空压机能够接受压力传感器，对检测系统中的实际用气压力、用气量进行实时检测，而在控制器与变频器的 PID 调节器的支持下，能精准控制各项参数，在不改变空压机转矩的情况下，能够合理地对空压机的转速进行调整，进而实现系统压力的调节，保障压缩机空气按需输出。同时还能实现自动智能远程监控，根据实际生产情况，管理供气压力等信息。此外，通过添加空压机变频节能控制柜，科学地控制空压机频繁加卸载问题，不仅节能效果好，还能降低设备的损耗，降低设备故障的发生概率。4 减温减压器小流量改造减温减压器低流量运行时存在多个问题，如出口门前后法兰泄漏情况较为严重，增加了检修费用；减温减压器出口蒸汽温度难控制，导致蒸发供汽超温；疏水排放造成经济损失；调整频繁，增加岗位操作量等。在生产率逐渐提升的今天，迫切需要投入小、见效大的改造。将减温减压器的减温水旁路门改为电动门加小流量调门，将进汽电动门旁路改为电动门加电动调门调节，将排汽管道疏水增加系统回收至疏水箱，进行疏水回收。如此一来，不仅解决了疏水泄漏造成的排放损失，还减少了频繁投停对阀门的损坏，可以更加便捷地控制排气温度，且检修费用低、操作量小，保证减温减压器在小流量时的平稳运行。5 水的回收利用5.1 低温凝结水回收利用针对低温凝结水、低扬程的情况，可使用气压罐式回收装置。此时换热器中排出的凝结水，在经过疏水阀后可排入到集水罐中，集水罐要做到汽水分离，使蒸汽能够通过罐上的排气管排入到大气中。集水罐要与大气相通，罐内压力也要高于常规大气压力，水温大约在100 左右。此时水会通过集水罐高位差进入到气压泵中，水满后将高压蒸汽泵打开，关闭进水阀，使高气压进入到气压泵内，并压出气压泵中的凝结水。当处于低水位时，高压蒸汽阀关闭，放汽阀打开，凝结水会随之挤出乏汽。在密闭式高温凝结水回收装置中，凝结水会经过疏水阀进入到集水罐中，经过汽水分离后，蒸汽会通过排气管排出，此时防汽蚀泵会排出凝结水。在操作时不需要使用电泵输送，因为凝结水的流量与扬程较大，在输送过程中较少受到外界因素的 影响。5.2 除盐水站浓水回收利用除盐水站的超滤装置的浓水排入生产排水池未得到有效利用；一级渗透浓水也直接排入生产排水池。浓水pH 值为7左右，其中悬浮物、胶体颗粒，泥沙量等含量略高于工业水质，完全满足工业循环水用水需求，可以用作循环水补水。回收站的运行方式可采用无人自动控制，建立地下封闭水池，上设立式泵。立式泵能够根据不同分级水池的液位自动变频，向循环水池自动补水，按每天循环水补水220 t 计算，年节约新水用量约8万 t。5.3 汽水监测系统水回收在热电汽水系统水质监测过程中，要对锅炉各系统的水和蒸汽进行品质监测。为保证取样能够如实地反映汽水品质，可采取人工取样的方式采集流动水样，并应用在线监测系统进行监测，保证水质满足锅炉进水要求，减少因外排而导致的浪费。高品质水的回收可减少除盐水使用量，间接地提高企业的经济利益。由于汽水取样间排出的监测水往往是无压水，而且排水口在0米左右，也需要设立地下不锈钢水池，上设置自动立式泵，把水抽至疏水箱，再由疏水箱抽至除氧器使用，给锅炉补水。6 碎煤系统改造筛煤机碎煤系统的原设计主要是在碎煤机上安装平面振动筛，实现对煤的筛选，但是平面振动筛所能够筛选的煤量相对较小，而且如果煤中水分过大，也容易出现堵筛的问题；一旦发生堵筛，筛煤量减小，而煤会直接进入到碎煤机中，导致碎煤机出现堵塞，从而引发电机烧坏的问题，严重地影响了正常的生产活动。因此可将平面振动筛改换为滚动筛，滚动筛不仅能够有效控制堵塞问电力系统2023.6 电力系统装备丨77Electric System2 0 2 3 年第6 期2023 No.6电力系统装备Electric Power System Equipment题，还能使筛煤量显著增加，降低碎煤机的运行负荷，有效地节约用电，实现节能降耗的最终目标。滚轴筛改造需要将传动机构的轴承受力进行调整，当滚轴与传动机连接时，需要在滚轴另一端增加轴承支撑。驱动装置中的原有固定联轴器无减缓冲击与吸收振动的效果，因此，连接筛轴的驱动装置需要使用弹性柱销联轴器，降低滚轴变形量的发生几率，减轻对驱动装置的影响。同时，联轴器中间可使用尼龙剪断销，如果瞬间扭矩过大，可将尼龙销剪断，对过载问题可起到有效的保护作用2。此外，也可选用一体减速电机，适当地缩小设备体积，保障维修效果。为了避免发生堵塞问题，可以合理地改变轴的受力方式，滚轴选择倾斜直线型的布置方式。虽然该种设计方式可能会导致分筛效率降低，但是不会发生堵塞问题，能够实现大负荷连续运转。一般筛条的宽度要确定好，筛缝越宽，煤炭的透筛率也就越高，因此，可适当地加宽筛缝宽度，使得滚轴筛的生产力得以提升。7 转动设备调速改造在设备选型时，通常以安全、可靠为着手点，则导致实际运行流量远小于额定流量。所以，在电机的实际运行过程中还有着较大的节能空间。目前，在节能技术中，变频调速和永磁调速应用最广泛。从能耗和效率方面对比，在负载转速高（i 0.9）的情况下，永磁调速效率要高于变频调速，而当负载转速低时，变频调速效率更高，但变频调速下限不低于额定转速的60%。从可靠性方面，变频调试系统电子元件多，故障率高，可靠性较低，使用寿命约810 a；而永磁调速器纯机械装置，其长期运行的稳定性较佳，可靠性高，使用寿命约2530 a。从振动方面，采用变频器调速时，泵与电机采用机械连接，安装精度高，振动噪声大；永磁调速器没有机械连接，振动噪声小，运行平稳，轴对中精度低，安装维修方便。从启动特性上讲，变频器不能频繁的开启和停机；永磁调速器可以频繁启停。对工作环境的要求，变频调速器一般安装在特定的房间内，有温度调节装置，也要求电压稳定；永磁调速器对环要求低，对温度、湿度要求不高，能够适用电网波动大、谐波含量高、易燃易爆、粉尘含量高等环境。从经济性对比，以24年为例分析，永磁调速的初始成本、维护成本远小于变频调速，运行成本略高于变频调速，但从24年总成本来说，还是永磁调速成本较低。因此，各企业在进行电机节能改造时，要进行综合分析。8 空预器柔性接触式密封改造漏风率是锅炉的重要经济指标，而回转式空气预热器漏风是锅炉漏风的重要组成部分。主要原因是预热器运行时，转子的上下端面存在温度差，也即沿着转子高度方向上的温度梯度引起转子上端面外凸，下端面内凹，转子的热态蘑菇状变形，这种变形造成空预器漏风。有效控制空气预热器漏风率，可以降低送引风机电耗和提高锅炉效率。对回转式空气预热器进行柔性接触式密封改造，按照 ASME 标准执行。改造后，空气预热器在一年内满负荷漏风率不大于6%，并且保持稳定，一个维护期内满负荷漏风率不大于7%。投资回报期一般为一年左右的时间。9 离心风机节能改造变频器的节能原理并不是由变频器本身带来的，而是利用变频器的调速特性合理地控制风机的输出流量，保证流量能够满足实际的作业要求。为保障风机的稳定运行，可优化风机叶轮进气箱、进气口等多项装置，在不改变管网物理条件情况下，可增加风机全压，提升风机的整体运行效率。叶轮式离心风机的主要部件会直接影响风机的性能，此时，可适当地改变叶轮的宽度，通过对流量关系的换算，计算更为精准的叶轮流道宽度，在保证叶轮宽度符合实际需求的基础上，不影响风机的其它参数。叶轮外径增加的同时，整体压力也会明显增加，此时可减小叶轮和叶片的外径，使得风机的轴功率降低，实现高效节能运行。10 烟气余热利用某氧化铝企业使用热电站供蒸汽，该企业氧化铝焙烧炉烟气温度为160 左右，直接排放到大气中，焙烧炉的立式流化床进料温度120140，需要用水降温到70 以下，这些热量都没有得到有效利用。而热电锅炉用除盐水供水温度为25 左右，进入除氧器后用新蒸汽加热到158，送到锅炉。因此，将焙烧炉立式流化床和烟气温度的余热用于加热除盐水将会带来巨大的收益。经核算，80 t 除盐水经过加压泵进入除盐水板式换热器，除盐水吸收立式流化床热媒水热量从常温25 升温至65 后，进入焙烧炉烟气换热器，升温至127 以上，整个温升102，降低自用汽消耗和煤耗，极大程度地节约了企业的经营费用。11 结束语综上所述，大部分热电厂都存在节能的空间，需要在现有的管理基础上作出调整，使节能效果得到保障。同时也要合理选择节能改造路径，结合企业的实际情况，按照先易后难的原则，推动节能改造的有序进行。优化节能措施，从而降低能耗。参考文献1 曾维刚，屈翔.螺杆式空压机变频节能联合控制及应用研究 J.重庆工商大学学报（自然科学版），2020，37（5）：16-22.2 王家珂，李伟亮，叶莉，等.滚轴筛煤机的改进设计 J.机械工程与自动化，2017（6）：101-102.