李凱

陽城國(guó)際發(fā)電有限責(zé)任公司 山西晉城 048000

當(dāng)前，可再生資源不斷減少，火電廠生產(chǎn)面臨較大的資源壓力。與此同時(shí)，伴隨社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，生產(chǎn)、生活用電需求量不斷增加。面對(duì)這一局面，在利用熱能動(dòng)力系統(tǒng)發(fā)電的過程中，火電廠要引入先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化和改造，提高能量轉(zhuǎn)化利用效率，減輕資源利用壓力，滿足節(jié)能生產(chǎn)需求。因此，要加強(qiáng)系統(tǒng)優(yōu)化與節(jié)能改造研究，以科學(xué)技術(shù)為支撐，推動(dòng)發(fā)電事業(yè)的健康發(fā)展。

1 電廠熱動(dòng)系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化的概述

電廠熱動(dòng)系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化就是對(duì)電廠的熱動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)和完善，實(shí)現(xiàn)降低能源消耗的目標(biāo)，提升電廠的運(yùn)營(yíng)效率，也可以認(rèn)為是針對(duì)電廠熱動(dòng)系統(tǒng)在節(jié)能領(lǐng)域的開發(fā)和改進(jìn)。在對(duì)電熱系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化整改的過程中，首先需要了解電廠其他機(jī)械設(shè)備的實(shí)際情況，并進(jìn)行針對(duì)性分析。其次，制定完善、細(xì)致的整改流程，進(jìn)行整改前的文獻(xiàn)調(diào)查，合理安排場(chǎng)內(nèi)人員和分配整改時(shí)間，制定相應(yīng)計(jì)劃和流程，嚴(yán)格按照相關(guān)的規(guī)程和要求進(jìn)行操作，保證節(jié)能優(yōu)化工作的規(guī)范性、有效性，保證工作能夠順利開展[1]。

2 節(jié)能降耗于降低成本之間的關(guān)系

電廠的日常運(yùn)營(yíng)會(huì)消耗動(dòng)力，而動(dòng)力主要來源于能源消耗，所以能源消耗也屬于電廠的生產(chǎn)成本之一，常使用的能源包括水、電、油、煤等，這類能源都屬于傳統(tǒng)能源、不可再生能源。電廠消耗能源不可避免，不可再生能源數(shù)量有限，隨著消耗量的加大，其成本也會(huì)不斷上升，幾乎不會(huì)回降。調(diào)查統(tǒng)計(jì)顯示，多數(shù)電廠都會(huì)將增加的能源成本轉(zhuǎn)加給用戶承擔(dān)，導(dǎo)致用戶體驗(yàn)受到影響。能源成本管理的根本就是節(jié)約能源、減少消耗，即利用低耗能、高產(chǎn)能的工藝流程生產(chǎn)高品質(zhì)的產(chǎn)品，不僅能夠提升企業(yè)的收益，也能夠有效減少生產(chǎn)成本的投入。因此，在目前能源緊缺的大環(huán)境下，相關(guān)企業(yè)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展的關(guān)鍵就是要對(duì)管理、技術(shù)等層面進(jìn)行優(yōu)化改革，實(shí)現(xiàn)電廠熱動(dòng)系統(tǒng)的節(jié)能減耗[2]。

3 熱能動(dòng)力工程應(yīng)用現(xiàn)狀

3.1 熱能動(dòng)力工程運(yùn)行轉(zhuǎn)化分析

火電廠大多都采用火力發(fā)電形式轉(zhuǎn)換能量，其中能量轉(zhuǎn)換最為關(guān)鍵。通過火電廠運(yùn)行工作原理分析可知，火電廠運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，熱能與動(dòng)能間互相轉(zhuǎn)換，動(dòng)能基于汽輪機(jī)發(fā)電作用轉(zhuǎn)換為電能，其他能量通過汽輪機(jī)輸出。在此轉(zhuǎn)換過程中，將會(huì)損失部分熱能，所以造成火電廠運(yùn)行能耗快速上升，效率卻逐步下降。煤炭是火電廠的主要能源，經(jīng)過處理會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)槊夯?，基于皮帶傳輸技術(shù)向鍋爐中輸送煤灰，在充分燃燒后便會(huì)釋放，轉(zhuǎn)化成水蒸氣，再次加熱后，水蒸氣便會(huì)進(jìn)入高壓缸。所以為了提升鍋爐加熱效率，可循環(huán)加熱處理。在此環(huán)節(jié)中，可將水蒸氣輸送于中壓缸，如此便可通過中壓缸蒸汽驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，從而生成電能。

3.2 熱能動(dòng)力工程選址問題分析

在火電廠熱能動(dòng)力工程分析中，還需注重火電廠選址問題?；痣姀S運(yùn)行負(fù)荷性質(zhì)與大小等要素與火電廠裝機(jī)容量密切相關(guān)，所以我國(guó)火電廠機(jī)組運(yùn)行規(guī)模明顯小于火力發(fā)電廠主流運(yùn)行機(jī)組容量。火電廠主要功能即放熱與發(fā)電，所以需適度增加鍋爐運(yùn)行容量。而在原料與技術(shù)水平限制下，火電廠選址時(shí)，應(yīng)選擇在熱負(fù)荷中心位置與城鎮(zhèn)人口密度較大的區(qū)域，以確?；痣姀S供熱系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)還需構(gòu)建健全的熱力管網(wǎng)[3]。

4 基于熱能動(dòng)力工程優(yōu)化火電廠性能

4.1 供熱調(diào)節(jié)

在燃煤過程中，系統(tǒng)供熱時(shí)容易出現(xiàn)熱力平衡差，存在流量大、溫差小的問題。為加強(qiáng)蒸汽過熱度控制，人們需要將供熱蒸汽熱量傳送至系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)熱度轉(zhuǎn)化。為使供熱系統(tǒng)達(dá)到平衡，減少熱量損失，還要對(duì)熱力管網(wǎng)進(jìn)行改造，在完成采暖地溝敷設(shè)的同時(shí)，在部分區(qū)域新建地溝進(jìn)行循環(huán)輸泵改造。通過安裝水泵變頻器，加強(qiáng)供熱系統(tǒng)計(jì)量，人們能夠?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行變流量控制，結(jié)合設(shè)備負(fù)荷曲線對(duì)溫度進(jìn)行設(shè)定，促使水溫得到有效控制。采暖供熱方面，設(shè)置恒溫閥進(jìn)行調(diào)節(jié)，使溫度維持穩(wěn)定。應(yīng)用熱能動(dòng)力系統(tǒng)供熱，運(yùn)行溫度變化也將引起能源損耗，要結(jié)合設(shè)備實(shí)際帶負(fù)載情況進(jìn)行控制閥調(diào)節(jié)，對(duì)控制單元輸出信號(hào)進(jìn)行控制。通過動(dòng)力操作，調(diào)節(jié)介質(zhì)的壓力、流量等，使系統(tǒng)維持可靠運(yùn)行。結(jié)合火電廠建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，通常上半年將進(jìn)行單閥運(yùn)行，下半年采用順序閥進(jìn)行系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)整，使系統(tǒng)保持最佳運(yùn)行狀態(tài)，提高系統(tǒng)能源利用率。

4.2 使用科學(xué)的磨煤機(jī)

煤炭作為鍋爐的主要燃料，其品質(zhì)將會(huì)對(duì)熱效率產(chǎn)生直接影響。因此電廠的工作管理人員需要提升對(duì)煤炭質(zhì)量的重視程度。由于不同規(guī)格的磨煤機(jī)工作效果本身存在差異，打磨出的煤粉細(xì)度本身存在差異，因此這種處理本身會(huì)影響是否能完全燃燒。對(duì)于符合電廠實(shí)際工作的煤粉可以更好地做到完全燃燒，不僅提升了資源的利用率，同時(shí)還能提升鍋爐的熱效率。通過這種方式，可以更好地?cái)U(kuò)大電廠的經(jīng)濟(jì)效益。煤粉的細(xì)度只有控制在合理的范圍內(nèi)，才能充分發(fā)揮燃料的作用，避免造成燃料資源的不必要浪費(fèi)。因此對(duì)于磨煤機(jī)的選擇需要充分集合鍋爐的實(shí)際情況，既要考慮成本，還需要考慮環(huán)境效益。科學(xué)的磨煤機(jī)還能減少有害氣體的排放，對(duì)于保護(hù)環(huán)境，倡導(dǎo)綠色生產(chǎn)具有重要的實(shí)際意義[4]。

4.3 降低鍋爐排煙溫度

衡量鍋爐運(yùn)行效率的主要指標(biāo)為熱效率，一般都采用降低各種熱損失的方法提升鍋爐熱效率。在鍋爐運(yùn)行時(shí)，最大的熱損失為排煙散熱，其損失主要和煙氣的溫度、熱容積關(guān)系密切。所以，一般在降低煙氣熱損失時(shí)，主要從煙氣溫度控制著手。如現(xiàn)有兩臺(tái)硫化床鍋爐，其指標(biāo)為75t，但在具體運(yùn)行時(shí)，因?yàn)槊悍N偏離，導(dǎo)致鍋爐實(shí)際運(yùn)行溫度高于設(shè)計(jì)溫度，達(dá)到170℃。經(jīng)過測(cè)算，鍋爐排煙熱損失高達(dá)7.6%，經(jīng)過計(jì)算，發(fā)現(xiàn)流化床鍋爐運(yùn)行時(shí)熱效率僅有88%，低于原本設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。2015 年底，電廠計(jì)劃將電除塵器替換為電袋復(fù)合除塵器，但在運(yùn)行時(shí)受到高溫影響，考慮后又加入噴入脫鹽水設(shè)計(jì)，以此對(duì)煙塵溫度進(jìn)行控制，但這又會(huì)導(dǎo)致熱損失，增加脫鹽水用量，而且脫鹽水在噴入時(shí)需要依靠水泵配合，導(dǎo)致電能消耗，提高成本。所以，綜合考慮后改用熱管空預(yù)器。

4.4 提升鍋爐熱效率

鍋爐和汽輪機(jī)是火力發(fā)電廠的核心設(shè)備，它們的工作熱效率對(duì)能源效率有很大的影響。鍋爐運(yùn)轉(zhuǎn)中，燃料通過粉碎系統(tǒng)被送到爐里燃燒。因此，燃料的化學(xué)能量轉(zhuǎn)換為熱能，但實(shí)際鍋爐不能完全燃燒燃料，燃燒生成物氣體的能量不能充分利用。鍋爐的熱效率對(duì)能源效率有很大的影響。鍋爐的熱效率是指爐內(nèi)蒸汽吸收的熱量與燃料發(fā)熱量的比例，主要影響燃料的燃燒和鍋爐的結(jié)構(gòu)。各種煤和煤的濕度對(duì)鍋爐的熱效率有很大的影響。鍋爐結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)也非常重要，包括體積熱負(fù)荷和熱阻負(fù)荷的選擇、水冷壁布置、爐的尺寸和爐的拱形形狀等，這些因素對(duì)鍋爐的輸出功率和鍋爐的熱效率有很大的影響[5]。

4.5 合理利用機(jī)組內(nèi)節(jié)流調(diào)節(jié)性能

節(jié)流調(diào)節(jié)不存在調(diào)節(jié)級(jí)，所以在第一級(jí)時(shí)，便可實(shí)現(xiàn)全周進(jìn)汽，而工況變化，各級(jí)溫度便會(huì)降低，負(fù)荷適應(yīng)性良好，同時(shí)適用于小容量機(jī)組與基本負(fù)荷大機(jī)組，但是經(jīng)濟(jì)性較差，節(jié)流損失嚴(yán)重。熱電廠日常運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，可利用弗留格爾公式提高熱能動(dòng)力工程利用率，并基于公式應(yīng)用要求計(jì)算相同流量視域下，各級(jí)壓差與比焓降，以明確零件受力狀態(tài)與功率，并監(jiān)控汽輪機(jī)流通情況。簡(jiǎn)言之，在既知流量下，根據(jù)運(yùn)行時(shí)組前各級(jí)壓力公式負(fù)荷情況，詳細(xì)評(píng)估流動(dòng)部分面積變化狀態(tài)。在引進(jìn)弗留格爾公式之后，可確保機(jī)組內(nèi)節(jié)流調(diào)節(jié)，以此為熱能動(dòng)力工程在熱電廠性能優(yōu)化中的應(yīng)用創(chuàng)造良好條件。

4.6 有效利用調(diào)壓調(diào)節(jié)性能

調(diào)壓調(diào)節(jié)可保障機(jī)組的負(fù)荷適應(yīng)能力，促使機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行，還可帶來良好經(jīng)濟(jì)效益，進(jìn)而提高熱能動(dòng)力工程具體運(yùn)行效率。但是調(diào)壓調(diào)節(jié)性能依然存在一定局限性，即在高負(fù)荷區(qū)域內(nèi)，滑壓調(diào)節(jié)的經(jīng)濟(jì)性不足，且動(dòng)葉柵內(nèi)大機(jī)組蒸汽工作之后發(fā)生機(jī)械能轉(zhuǎn)化現(xiàn)象，導(dǎo)致蒸汽余速嚴(yán)重?fù)p失。在熱能動(dòng)力工程實(shí)踐應(yīng)用過程中，因?yàn)闄C(jī)組運(yùn)行機(jī)理不正確，時(shí)常會(huì)導(dǎo)致調(diào)壓調(diào)節(jié)損失，為防止這種問題出現(xiàn)，需引進(jìn)先進(jìn)科學(xué)技術(shù)與工藝，同時(shí)詳細(xì)分析調(diào)壓調(diào)節(jié)損失問題。

5 結(jié)語

綜合上述內(nèi)容，可以得出，電場(chǎng)熱動(dòng)系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化策略可以充分體現(xiàn)一個(gè)企業(yè)在保證電廠經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，對(duì)環(huán)境又達(dá)到了一種科學(xué)合理的保護(hù)，避免了對(duì)環(huán)境造成的二次污染。這一現(xiàn)狀充分體現(xiàn)了我國(guó)正逐步加大可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的進(jìn)程，對(duì)實(shí)現(xiàn)全體企業(yè)的節(jié)能優(yōu)化起到了一定的促進(jìn)作用。企業(yè)應(yīng)當(dāng)充分重視節(jié)能優(yōu)化，制定針對(duì)性的管理措施和技術(shù)措施，科學(xué)管理能源、節(jié)能降耗，實(shí)現(xiàn)電廠熱動(dòng)系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化，降低電廠的生產(chǎn)和運(yùn)營(yíng)成本。