王雙童

（國電科學(xué)技術(shù)研究院，江蘇南京210031）

節(jié)能減排是我國的一項(xiàng)重要國策，也是火電企業(yè)降本增效，提升企業(yè)競爭能力的一項(xiàng)重要舉措。目前燃煤電廠已通過細(xì)化節(jié)能管理、優(yōu)化設(shè)備運(yùn)行、推進(jìn)節(jié)能改造，取得明顯的節(jié)能減排效益；但隨著節(jié)能減排工作深入推進(jìn)，企業(yè)繼續(xù)深化節(jié)能降耗工作,已是擺在各燃煤電廠面前的現(xiàn)實(shí)問題。

1 燃煤電廠面臨的困難

1.1 火電機(jī)組利用小時(shí)數(shù)大幅下降

首先各大集團(tuán)大規(guī)模擴(kuò)容，火電機(jī)組的超前發(fā)展，電網(wǎng)裝機(jī)的富裕量也越來越大，造成機(jī)組利用小時(shí)數(shù)大幅下降；其次國家調(diào)整能源發(fā)展戰(zhàn)略，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，把天然氣、水電、風(fēng)電、太陽能、核電等優(yōu)質(zhì)綠色電力作為能源開發(fā)的重點(diǎn)，影響到火電機(jī)組利用小時(shí)數(shù)的下降。

1.2 電煤價(jià)格不斷攀升和煤質(zhì)嚴(yán)重劣化

由于煤碳市場出現(xiàn)了供不應(yīng)求的局面，使電煤價(jià)格不斷攀升，更為嚴(yán)重的是電煤質(zhì)量嚴(yán)重劣化，且煤質(zhì)變化幅度大，嚴(yán)重影響火力發(fā)電廠的安全運(yùn)行、環(huán)保排放和生產(chǎn)經(jīng)營成本。

1.3 節(jié)能減排的環(huán)保要求越來越高

目前燃煤機(jī)組均投用脫硫系統(tǒng)，隨著環(huán)保的要求的提高，排放指標(biāo)2015年長三角、珠三角、京津冀（環(huán)渤海）地區(qū)的部分重點(diǎn)省市的SO2排放要求不大于200 mg/（N·M3），并且提出燃煤機(jī)組要增加脫硝系統(tǒng)，因此環(huán)保壓力越來越大，環(huán)保投入的增加勢必增加發(fā)電生產(chǎn)成本。

2 持續(xù)提升節(jié)能降耗工作的指導(dǎo)思想

目前燃煤電廠面臨的現(xiàn)實(shí)困難是前所未有的，發(fā)電燃煤質(zhì)量的下降，價(jià)格上漲；發(fā)電設(shè)備利用小時(shí)數(shù)下降，上網(wǎng)發(fā)電量減少，使發(fā)電企業(yè)的進(jìn)出兩頭受擠壓。在發(fā)電生產(chǎn)利潤空間幾近為零，甚至為負(fù)的今天，如何降低生產(chǎn)成本，扭轉(zhuǎn)被動(dòng)局面，保持和提升企業(yè)效益，節(jié)能挖潛顯得更重要。因此在響應(yīng)國家節(jié)能減排國策的同時(shí)，企業(yè)節(jié)能增效也勢在必行。

為此燃煤電廠在今后持續(xù)提升節(jié)能降耗水平的工作中可遵循以下指導(dǎo)思想：

（1）最大限度降低機(jī)組各系統(tǒng)的阻力；

（2）充分降低系統(tǒng)中各設(shè)備的裕量；

（3）確定各設(shè)備不同工況下的高效運(yùn)行區(qū)域；

（4）持續(xù)優(yōu)化低負(fù)荷的機(jī)組運(yùn)行方式；

（5）持續(xù)將設(shè)計(jì)值作為最基本的對標(biāo)手段；

（6）最大限度提高設(shè)備可靠性。

3 提升燃煤電廠節(jié)能降耗水平的措施

火力發(fā)電企業(yè)要從思想上徹底改變傳統(tǒng)的機(jī)組運(yùn)行額定負(fù)荷及燃用設(shè)計(jì)煤種的觀念，開展運(yùn)行方式和發(fā)電設(shè)備的優(yōu)化調(diào)整，進(jìn)行相應(yīng)設(shè)備的必要改造，以適應(yīng)可持續(xù)的發(fā)電環(huán)境，并做好防止進(jìn)一步惡化的應(yīng)對措施，做到適者生存。

3.1 創(chuàng)新節(jié)能管理這一最基本的抓手

（1）建立以指標(biāo)為中心、以標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)、以計(jì)量為手段的節(jié)能監(jiān)督體系，監(jiān)測、分析影響發(fā)電設(shè)備經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要參數(shù)、性能和指標(biāo)，在全廠耗能設(shè)備及系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試、運(yùn)行、檢修、技術(shù)改造等各個(gè)環(huán)節(jié)開展設(shè)備優(yōu)化、系統(tǒng)優(yōu)化、運(yùn)行優(yōu)化、指標(biāo)優(yōu)化，使全廠的煤、電、油、汽、水等消耗指標(biāo)都達(dá)到最佳水平。

（2）落實(shí)生產(chǎn)指標(biāo)責(zé)任制，實(shí)行以“定量為主，定性為輔”的考核手段，按部門職責(zé)將指標(biāo)分類、分解，廠部分解到部門，部門分解到班組，班組分解到個(gè)人；年分解到月，月分解到天；做到人人有指標(biāo),個(gè)個(gè)擔(dān)責(zé)任。

（3）對主要生產(chǎn)指標(biāo)采取日跟蹤、周分析、月總結(jié)、專題分析相結(jié)合，通過分析、評價(jià)和總結(jié)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)指標(biāo)、設(shè)備、系統(tǒng)及運(yùn)行方式等方面存在的能耗問題，并針對問題研究制訂行之有效的整改措施，并督促完成整改，形成閉環(huán)管理。

（4）持續(xù)開展對標(biāo)管理，通過與設(shè)計(jì)值、廠內(nèi)機(jī)組間、本機(jī)組歷史最優(yōu)值、同區(qū)域機(jī)組、行業(yè)內(nèi)機(jī)組比對，正確認(rèn)識(shí)與先進(jìn)水平的差距，明確節(jié)能工作的重點(diǎn)方向和存在的潛力。

（5）充分發(fā)揮“節(jié)能合理化建議”活動(dòng)的作用，激發(fā)員工的潛能，多為企業(yè)節(jié)能降耗獻(xiàn)計(jì)獻(xiàn)策，從而使企業(yè)和員工雙贏。

（6）適時(shí)開展優(yōu)化試驗(yàn)、診斷試驗(yàn)、能量平衡試驗(yàn)，及時(shí)指導(dǎo)生產(chǎn)，為節(jié)能降耗提供科學(xué)依據(jù)。

3.2 持續(xù)以新技術(shù)優(yōu)化設(shè)備和系統(tǒng)

在創(chuàng)新節(jié)能監(jiān)督管理和優(yōu)化運(yùn)行方式的同時(shí)，大力應(yīng)用新技術(shù)、新方法、新工藝、新材料來優(yōu)化設(shè)備和系統(tǒng)是節(jié)能降耗技術(shù)支撐的關(guān)鍵所在。

3.2.1 汽機(jī)設(shè)備及系統(tǒng)

為提高汽機(jī)在低負(fù)荷運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，汽輪機(jī)制造廠均推薦采用定—滑—定運(yùn)行方式，并提供了相應(yīng)的滑壓曲線，但對于各機(jī)組其噴嘴組的結(jié)構(gòu)、配汽機(jī)構(gòu)閥門重疊度、控制系統(tǒng)及蒸汽參數(shù)等均有差異，因此必須根據(jù)本機(jī)組特性對制造廠推薦的滑壓曲線進(jìn)行優(yōu)化，盡量減少調(diào)門的節(jié)流損失，尋找機(jī)組低負(fù)荷滑壓合理的閥位點(diǎn)，以指導(dǎo)運(yùn)行人員進(jìn)一步提高機(jī)組的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。

同時(shí)根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果分析研究噴嘴組是否存在優(yōu)化的潛力，進(jìn)行更換新型噴嘴或調(diào)整噴嘴組的數(shù)目，以保證機(jī)組在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)合理的閥位和閥門重疊度，減少噴嘴組的節(jié)流損失。

對于大型汽輪機(jī)，在機(jī)組的效率總損失中，40%是由于汽封間隙過大所引起的，主要表現(xiàn)在隔板汽封、動(dòng)葉頂汽封、軸端汽封、中間過橋汽封等，因此漏汽損失已成為影響汽輪機(jī)效率的主要因素，為此在機(jī)組檢修中各廠都將調(diào)整汽封間隙和更換新型汽封作為提高機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的必要手段。新型汽封技術(shù)又以自調(diào)整汽封、刷式汽封、蜂窩式汽封、接觸式汽封以及鐵素體汽封等為主，各廠應(yīng)根據(jù)本廠機(jī)組的特性及實(shí)際狀況，選擇合適的汽封進(jìn)行提效改造；而改造后提效結(jié)果的關(guān)鍵在于汽封是否調(diào)整到最小間隙，而汽封能否調(diào)整到最小間隙關(guān)鍵在于機(jī)組的振動(dòng)狀況，因此，一些廠在進(jìn)行新型汽封改造時(shí)往往忽略了機(jī)組的實(shí)際振動(dòng)水平，致使機(jī)組改造后由于振動(dòng)原因不能正常啟動(dòng)，再揭缸調(diào)大汽封間隙才能正常啟動(dòng)，改造后效果不明顯。對于振動(dòng)大的機(jī)組一定要先處理振動(dòng)再進(jìn)行汽封改造；對于尚不能徹底處理的振動(dòng)，汽封改造時(shí)一定要充分考慮振動(dòng)大軸承的軸封、汽封間隙。

對于汽輪機(jī)尚存在較大的節(jié)能潛力是來自冷端，目前濕冷機(jī)組都開展了冷端優(yōu)化工作，制定了最經(jīng)濟(jì)真空的運(yùn)行方式；并在尋求新技術(shù)以增加凝汽器的換熱效果，用于傳熱管內(nèi)污垢自清潔的凝汽器螺旋紐帶除垢裝置和螺旋槳式渦流發(fā)生器等正在應(yīng)用于生產(chǎn)現(xiàn)場；對于閉式循環(huán)水的冷卻塔，一些廠已采用發(fā)電廠冷卻水塔空氣動(dòng)力渦流調(diào)節(jié)裝置的新技術(shù)，在塔入風(fēng)口加裝導(dǎo)向板，使空氣在冷卻塔內(nèi)部形成穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)上升氣流，較深和均勻地穿透集水池至填料的水滴空間、淋水填料區(qū)、噴濺裝置和除水器，增加空氣與循環(huán)水接觸的面積和時(shí)間，減少塔內(nèi)的渦流區(qū)間，提高冷卻塔效率，從而降低循環(huán)水溫度，提高機(jī)組的效率。而對于濕冷機(jī)組，其夏季高溫大風(fēng)環(huán)境下穩(wěn)定并提高真空的有效措施是采用尖峰除鹽水噴淋技術(shù)，但要要取得較好效果必須具備2個(gè)條件，其一是噴淋的除鹽水量要達(dá)到機(jī)組凝結(jié)水量的12%以上，其二是噴淋的除鹽水壓力要保證除鹽水的霧化效果，霧化后除鹽水顆粒徑要達(dá)到200μm以下，霧化頭可在實(shí)驗(yàn)室測量其霧化效果。

3.2.2 鍋爐設(shè)備及系統(tǒng)

目前，燃煤電廠存在較多和較大問題的大多來自鍋爐，由于鍋爐設(shè)計(jì)煤種和實(shí)際燃用煤質(zhì)偏差較大，給鍋爐的安全穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、環(huán)保排放帶來了一系列問題，主要表現(xiàn)在：制粉系統(tǒng)出力不足，鍋爐出力受限；鍋爐燃燒穩(wěn)定性差，助燃油量增加；蒸汽參數(shù)達(dá)不到設(shè)計(jì)值，減溫水量增加；鍋爐結(jié)渣加劇，嚴(yán)重時(shí)掉渣滅火；積灰加劇，受熱面磨損、腐蝕、超溫和爆管等加?。换曳衷黾?，輸灰不暢；硫分增加，污染物排放量增加，脫硫耗電率居高不下等。要緩解以上問題，首先進(jìn)行的就是開展摻配煤工作。

大部分廠在摻配煤工作上偏面追求成本最小化，使劣質(zhì)煤摻配量過大，影響到鍋爐安全運(yùn)行，鍋爐存在的問題幾乎得不到緩解；摻配煤工作的原則是在保證鍋爐安全穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)上最大限度地降低燃煤生產(chǎn)成本，應(yīng)做到統(tǒng)籌兼顧，即全面考慮燃煤生產(chǎn)成本、鍋爐的安全運(yùn)行、燃煤采購貨源和煤場儲(chǔ)存摻配的條件；同時(shí)做到分區(qū)堆放、分爐配煤、分倉上煤、分時(shí)段上煤，即按煤礦及煤質(zhì)分開堆放，根據(jù)鍋爐的自身特性分別配煤，根據(jù)鍋爐的燃燒器方式分層燃燒分倉上煤，根據(jù)機(jī)組的運(yùn)行負(fù)荷分時(shí)段上煤；再者，在摻配過程中要做到高硫煤配低硫煤、火車煤配汽車煤、低揮發(fā)份煤配高揮發(fā)份煤、低熱值煤配高熱值煤、干煤配濕煤等。摻配煤的宗旨是穩(wěn)定入爐煤煤質(zhì)，提高鍋爐運(yùn)行可靠性。

針對煤質(zhì)劣化后，鍋爐首要解決的問題是增加制粉系統(tǒng)出力，滿足鍋爐帶負(fù)荷能力，對于鋼球磨制粉系統(tǒng)，提高制粉出力的手段很有限，提高熱風(fēng)溫度增加干燥出力受磨出口溫度限制，增大熱風(fēng)量提高通風(fēng)出力受煤粉細(xì)度限制；而對于中速磨制粉系統(tǒng)，則可以通過改造提高磨煤機(jī)轉(zhuǎn)速10%左右，從而可提高制粉出力10%～20%。

當(dāng)制粉系統(tǒng)出力增加后燃燒器也應(yīng)相匹配，否則也應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)改造，若進(jìn)行改造則要兼顧考慮采用低NOx技術(shù)的新型燃燒器。

對于燃煤熱值降低后引起爐膛熱負(fù)荷降低，燃燒不穩(wěn)，蒸汽參數(shù)達(dá)不到設(shè)計(jì)值，可采用增加衛(wèi)燃帶或刷紅外隔熱涂料來提高爐膛溫度。

對于煤質(zhì)劣化后減溫水量嚴(yán)重超出設(shè)計(jì)值，則可對受熱面作相應(yīng)改造，減少低過、低再受熱面積，增加省煤器受熱面積，國內(nèi)已有多臺(tái)600MW亞臨界機(jī)組成功改造。

鍋爐空預(yù)器漏風(fēng)是各廠都倍受關(guān)心的問題，屢治屢漏，目前較好的密封技術(shù)有雙道密封、自動(dòng)跟蹤裝置、柔性接觸式密封等，但最關(guān)鍵的是對于密封裝置要每停必維護(hù)，才能保證空預(yù)器有較低的漏風(fēng)率。3.2.3機(jī)組輔機(jī)系統(tǒng)

電站輔機(jī)選型過大是常見的問題，尤其是現(xiàn)在低負(fù)荷運(yùn)行幾率增加，輔機(jī)富裕量大問題就更為突出，因此輔機(jī)的降速降容新技術(shù)就運(yùn)用而生，但采用何種節(jié)電改造方式要通過輔機(jī)摸底性能試驗(yàn)后才能確定。

對于富裕量嚴(yán)重偏大的則需重新選型；對于富裕量大于30%，則可進(jìn)行電機(jī)變頻改造；而富裕量小于30%，是離心式則可切割葉輪，靜葉片軸流式則可以減少葉片數(shù)，同時(shí)電機(jī)可以降速降容改造；對于出力低的輔機(jī)同樣可以電機(jī)增速增容改造，離心式則葉輪高效化改造，靜葉片軸流式則可以增加葉片數(shù)來提高出力。

目前，電機(jī)變頻技術(shù)已被電站輔機(jī)廣泛應(yīng)用，大多數(shù)鍋爐吸風(fēng)機(jī)、增壓風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)、汽機(jī)凝結(jié)水泵等電機(jī)均已改變頻，而變頻器存在最大問題是夏季高溫易產(chǎn)生故障，因此夏季高溫時(shí)要考慮變頻小室的清潔和采用變頻小室空氣內(nèi)循環(huán)冷卻方式，最好采用水冷方式的變頻器。

對于變頻改造存在一定誤區(qū)，軸流動(dòng)葉調(diào)節(jié)的送風(fēng)機(jī)一般不適合改變頻，因其軸流動(dòng)葉調(diào)節(jié)本身效率相對較高，同時(shí)送風(fēng)機(jī)耗電率相對較低，其耗電率的絕對可降低量較小，改變頻回收期太長以致于投資難于回收。

輔機(jī)經(jīng)改造后一定要通過試驗(yàn)確定其高效運(yùn)行區(qū)，對于風(fēng)機(jī)其檔板開度不是在最大開度時(shí)其運(yùn)行效率最高，要通過試驗(yàn)確定其不同負(fù)荷下最高運(yùn)行效率的檔板開度值。

在對輔機(jī)降電耗改造過程中，要結(jié)合改造輔機(jī)不合理的管道系統(tǒng)布置方式，最大限度降低管道系統(tǒng)阻力，提高輔機(jī)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。

3.2.4 機(jī)組運(yùn)行監(jiān)測和優(yōu)化系統(tǒng)的應(yīng)用

火力發(fā)電是一個(gè)高度自動(dòng)化的大型復(fù)雜系統(tǒng)，為優(yōu)化機(jī)組的安全、經(jīng)濟(jì)和環(huán)保等性能，國內(nèi)外開發(fā)了紛呈多樣的優(yōu)化系統(tǒng)，主要有側(cè)重監(jiān)測、指導(dǎo)與運(yùn)行管理的開環(huán)方式系統(tǒng)和側(cè)重對機(jī)組控制策略調(diào)整的閉環(huán)方式系統(tǒng)。電廠應(yīng)積極應(yīng)用一些成熟的優(yōu)化運(yùn)行系統(tǒng)，通過它們對機(jī)組性能監(jiān)測、耗差分析、診斷與操作指導(dǎo)等應(yīng)用，來持續(xù)提升機(jī)組的安全、經(jīng)濟(jì)和環(huán)保等水平，起到事半功倍的效果。

目前已應(yīng)用于生產(chǎn)現(xiàn)場的較成熟的優(yōu)化運(yùn)行系統(tǒng)有：

應(yīng)用于運(yùn)行現(xiàn)場實(shí)時(shí)優(yōu)化工況、歷史工況最優(yōu)追憶、能耗診斷及經(jīng)濟(jì)性評價(jià)的全息診斷系統(tǒng)；

應(yīng)用于運(yùn)行小指標(biāo)的考核科學(xué)管理的績效考核系統(tǒng)；

應(yīng)用于煤質(zhì)劣化多變情況為提高制粉出力降低制粉電耗的磨煤機(jī)料位控制系統(tǒng)和鍋爐制粉系統(tǒng)智能優(yōu)化系統(tǒng)；

應(yīng)用于煤質(zhì)劣化多變情況為穩(wěn)定爐膛燃燒的鍋爐風(fēng)粉在線和鍋爐燃燒智能優(yōu)化系統(tǒng)；

應(yīng)用于超臨界和超超臨界機(jī)組鍋爐受熱面安全的爐內(nèi)壁溫在線監(jiān)測技術(shù);

應(yīng)用于煤質(zhì)多變工況各受熱面科學(xué)合理吹灰的鍋爐智能吹灰優(yōu)化控制系統(tǒng)；

應(yīng)用于煤質(zhì)劣化后結(jié)焦加劇的鍋爐在線結(jié)焦預(yù)警系統(tǒng)；

應(yīng)用于煤質(zhì)劣化煤價(jià)攀升為加強(qiáng)煤質(zhì)檢斤檢質(zhì)綜合管理的燃料數(shù)字煤場系統(tǒng)；

應(yīng)用于煤質(zhì)多變后穩(wěn)定和優(yōu)化鍋爐燃煤結(jié)構(gòu)的配煤摻燒優(yōu)化控制系統(tǒng)；

應(yīng)用于機(jī)組滑壓運(yùn)行時(shí)提高機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的閥門優(yōu)化管理系統(tǒng)；

應(yīng)用于機(jī)組變工況運(yùn)行時(shí)的提高機(jī)組真空的凝汽器真空優(yōu)化系統(tǒng)。

運(yùn)行優(yōu)化系統(tǒng)使用后一定要加強(qiáng)管理，要充分發(fā)揮其優(yōu)化的優(yōu)勢，同時(shí)要結(jié)合機(jī)組實(shí)際情況對其進(jìn)行跟蹤、完善、再創(chuàng)新，使它們?yōu)樘嵘龣C(jī)組的安全、經(jīng)濟(jì)和環(huán)保性能起到實(shí)效。

4 結(jié)束語

目前全球在倡導(dǎo)低碳經(jīng)濟(jì)、低碳生活的新形勢下，世界各國都加強(qiáng)了節(jié)能減排、能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化的力度，但在今后的幾十年中能源結(jié)構(gòu)仍將以燃煤火力發(fā)電為主導(dǎo)地位，燃煤火電廠節(jié)能減排是一項(xiàng)任重道遠(yuǎn)并且刻不容緩的工作，要以科技進(jìn)步作為節(jié)能工作的關(guān)鍵技術(shù)支撐，同時(shí)全面、全員、全過程的節(jié)能管理和節(jié)能監(jiān)督是節(jié)能工作的最重要保障。

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