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        基于節(jié)能環(huán)保理念的火電廠熱機設備選型優(yōu)化

        2018-09-21 11:20:42王瑋平
        中國新技術新產(chǎn)品 2018年13期

        王瑋平

        摘 要:當前由于環(huán)境污染和能源緊張等問題愈加突出,全社會的電力消耗量增大,這就需要以節(jié)能環(huán)保理念為基礎,優(yōu)化熱機設備的選型,提高熱機設備的效率與環(huán)保性能,實現(xiàn)良好的社會經(jīng)濟效益。本文就對基于節(jié)能環(huán)保理念的火電廠熱機設備選型優(yōu)化進行分析和探究。

        關鍵詞:節(jié)能環(huán)保理念;火電廠;熱機設備;選型優(yōu)化

        中圖分類號:TM621 文獻標志碼:A

        在電力市場迅猛發(fā)展的背景下,對火力發(fā)電機組運行的環(huán)保性、經(jīng)濟性、安全性等提出了更高的要求,大容量、高參數(shù)、高效率的機組在電力建設中占據(jù)著越來越大的比例。現(xiàn)階段,如何做好大容量機組的節(jié)能環(huán)保與優(yōu)化選型工作,使其與環(huán)保要求相符,已經(jīng)成為火電廠增強核心競爭力、節(jié)能增效的迫切需求,直接影響著機組投產(chǎn)后的發(fā)電能耗水平。

        1 汽輪機主設備的選型優(yōu)化

        汽輪機主設備的選型優(yōu)化表現(xiàn)在諸多方面,如:中、低壓汽缸參數(shù)的確定;機型選型的精準化;結構性能條件的優(yōu)化;調節(jié)方式的比選等,所以火電廠需要做好基礎管理工作。同時在技術人員管理層面,必須要從小指標考核、能耗分析等方面進行管理與考核,及時整改和調節(jié)運行參數(shù),促進發(fā)電過程中機組效率的提升。當然在汽輪機主設備的選型優(yōu)化過程中,必須要注意如下幾點:

        ①在確定汽輪機銘牌出力過程中,可以采用指定汽輪機末級葉片尺寸、額定背壓等方式,通過恰當選擇參數(shù),用環(huán)保的模式和手段實現(xiàn)設備選型的優(yōu)化目標,促進汽輪機銘牌出力的提升。

        ②優(yōu)化調試結構性能時,應該在節(jié)流和噴嘴調節(jié)等角度進行優(yōu)化創(chuàng)新,選擇科學合理的調節(jié)方式,實現(xiàn)結構性能的優(yōu)化目標。

        ③在選擇調節(jié)方式方面,可以通過降低閥門節(jié)流損失、調節(jié)速度等方式,找準平衡點,加強專門的冷卻保護措施,確保設備的安全穩(wěn)定運行。

        ④要想保證設備汽輪機主設備機型的精準化,應該以高壓缸的結構形態(tài)為依據(jù),對形變漏氣危險進行清晰預測,避免因溫度、內(nèi)部壓力等參數(shù)變化而產(chǎn)生的運行風險,更好地應對不同壓力和溫度環(huán)境帶來的變化。

        1.1 主要輔助設備的選型優(yōu)化

        對于主要輔助設備而言,其選型優(yōu)化涉及復雜而煩瑣的內(nèi)容,包括除塵設備、引風機、磨煤機、高/低壓加熱器、凝汽器等,也涵蓋各環(huán)節(jié)的優(yōu)化操作,因此在設備選型優(yōu)化過程中,需要注意如下問題:

        第一,除塵設備方面。隨著環(huán)保理念的發(fā)展,對煙塵排放的要求越來越嚴格,傳統(tǒng)的除塵器已經(jīng)無法滿足要求,這就需要選擇新型環(huán)保節(jié)能的除塵設備,如布袋除塵器、電除塵器、移動電極、新型電源等。提高除塵效率的有效路徑之一就是降低電除塵器入口煙氣溫度,以低溫電除塵器技術為例,利用水作熱媒借助熱交換器降溫,然后通過熱水加熱排放脫硫后的煙氣,實現(xiàn)預期的效果。

        第二,引風機方面。引風機的設置能有效克服脫硫、脫硝系統(tǒng)和鍋爐的煙氣阻力,并且該系統(tǒng)具有運行電耗低、投資少、調節(jié)性好、可靠性高、配置簡單等優(yōu)勢,逐漸發(fā)展為火電廠建設的首選。很多引風機都是采用電動+靜葉可調,低負荷時的運行效率低。將其改為汽動變速調節(jié),有利于促進引風機低負荷效率的提升。當然要想確保系統(tǒng)布置的簡單,在條件許可下可直接從鍋爐中抽取引風機汽源,排汽可直接引至除氧器或蒸汽回系統(tǒng),而小汽機可選擇背壓式,避免設置循環(huán)水管道和凝汽器。

        第三,磨煤機方面。根據(jù)煤種特性選擇數(shù)量不同的進出口,盡量減少機電設備的耗能;或者是從市場化的采購因素出發(fā),恰當選擇磨煤機。當前大型鍋爐配套使用的磨煤機包括雙進雙出干球磨煤機(煤種適應性最好、電耗高)、MPS型磨煤機(煤種適應性較好、電耗高)、HP型磨煤機(煤種適應性差、電耗低)等;一般可磨性差時選擇雙進雙出磨煤機,市場化采購因素多且煤源不穩(wěn)定時選擇MPS型磨煤機,可磨性較好且煤穩(wěn)定時選擇HP型磨煤機。

        第四,高/低壓加熱器和凝汽器方面。要想高效利用抽氣的過熱度,需要恰當設置蒸汽冷卻器,注重回熱效率和給水溫度,尤其是給水內(nèi)的飽和欠焓,以避免鍋爐省煤器出現(xiàn)沸騰現(xiàn)象。此外,凝汽器的排管方式和種類的選擇需要專業(yè)技術人員進行研究,要注重循環(huán)水流量、凝汽器面積等指標,科學選擇排管方式,保證凝汽器換熱管的傳熱效率。實際上,不同的廠家在凝汽器排管方式上有所不同,有時傳熱效率相差較大,這就需要在設備選型時研究不同的排管方式,降低投運后凝結水過冷度和凝汽器端差。

        2 鍋爐設備的選型優(yōu)化

        首先,選擇恰當?shù)呐艧煖囟取_x擇排煙溫度時,應該綜合考慮各項指標,如鍋爐工作效率、金屬消耗量、空氣預熱器低溫腐蝕效應等,精準分析溫度的影響;若排煙溫度下降10℃,鍋爐的運行效率會提升0.5%?,F(xiàn)階段,隨著電力行業(yè)的快速發(fā)展,節(jié)能理念越來越深入人心,排煙溫度的下降已成為重要發(fā)展態(tài)勢。雖然排煙溫度的降低可能會腐蝕發(fā)電環(huán)節(jié)的下游設備,但在主動降低排煙溫度的同時,通過優(yōu)化空氣預熱器和煙囪防腐層的材料選擇,可有效防止冷凝酸霧對設備的影響。可以說,采取科學的方式來降低排煙溫度,不僅不會腐蝕設備,還會有效地提高鍋爐效率,降低機組單位發(fā)電煤耗。

        其次,優(yōu)化選取鍋爐型號。目前我國高參數(shù)鍋爐按鍋爐的燃燒方法和燃燒器的布置,細分為對沖旋流燃燒模式、塔式切圓燃燒模式、多重分級燃燒模式。其中塔式切圓燃燒模式在具體的應用中能避免煙溫差效應的影響,擁有較高的可靠性,內(nèi)部空氣動力場的結構相對簡單,但該模式在燃燒中會造成過分依賴于單個燃燒器而影響運行,繼而對其內(nèi)部空氣動力場的混合強度進行抑制。

        針對這種情況,鍋爐規(guī)模會趨向于大型化,提高單個燃燒器的熱負荷,科學控制鍋爐整體燃燒強度。同時塔式切圓燃燒模式會在燃燒室上面布置鍋爐的受熱面,對U型管疏水不通的問題以及煙氣拐角問題進行消除,并且在燃燒強度較高的前提下,能有效控制與調節(jié)煙溫差。通常將塔式切圓鍋爐的布置形式應用于風扇磨煤機燃燒鍋爐時,適用性較強,該模式已經(jīng)被廣泛應用在歐洲國家。另外,切圓燃燒模式具有強大的空氣動力場混合性能,在實際運用中能增強鍋爐的燃燒效率,加快廢氣排放的速度,然而該模式的控制組織運行難度較大,具體操作中可能出現(xiàn)偏差,引發(fā)煙溫差現(xiàn)象。當然設計壁溫過程中,高參數(shù)鍋爐采用的材料在余量方面較小,因此采用切圓燃燒模式時可能會影響煙溫差的控制工作。

        最后,優(yōu)化設計爐水啟動循環(huán)泵系統(tǒng)。當前很多超臨界鍋爐都配備有啟動循環(huán)泵系統(tǒng),旨在啟動鍋爐時回收熱量與工質,使啟動的速度加快,但系統(tǒng)配置往往會帶來諸多問題,如:在進口設備方面的供貨不及時,循環(huán)泵系統(tǒng)未到貨而新建機組已面臨投產(chǎn);循環(huán)泵運行維護相對麻煩,修理費用和故障率較高;投資大且系統(tǒng)復雜。為解決這些問題,可以將汽機和鍋爐作為整體,即將啟動循環(huán)泵系統(tǒng)取消,借助原疏水擴容系統(tǒng)的疏水泵,將疏水排入除氧器,從而回收大部分的熱量與工質。

        結語

        隨著電力市場的迅猛發(fā)展,火電廠發(fā)電機組運行中對生態(tài)環(huán)保、經(jīng)濟安全的控制提出了更高的要求,許多大容量、高參數(shù)和高運轉效率的機組被廣泛用于火電廠中,逐步發(fā)展為火電廠的主力機組架構,所以優(yōu)化火電廠熱機設備選型至關重要。當前環(huán)保節(jié)能理念與可持續(xù)發(fā)展理念深入人心,在火電廠熱機設備選型方面,人們開始意識到節(jié)能環(huán)保的重要性,以節(jié)能環(huán)保為基礎,從汽輪機主設備、主要輔助設備、鍋爐設備等方面優(yōu)化設備選型,進而降低能量的損失,避免破壞生態(tài)環(huán)境,提高火電廠的能效水平,實現(xiàn)良性發(fā)展。

        參考文獻

        [1]姜東升.基于節(jié)能環(huán)保的大型火電廠熱機設備選型優(yōu)化[J].電力建設,2013,34(10):81-85.

        [2]安素琴.考慮節(jié)能環(huán)保的火電廠熱機設備選型[J].低碳世界,2017(3):51-52.

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