王 丹

（晉控電力同達(dá)熱電山西有限公司，山西 大同 037000）

0 引言

當(dāng)前，火力發(fā)電仍是我國電力供應(yīng)過程中，最主要的供電方式?，F(xiàn)階段，為了在滿足人們正常用電需要的基礎(chǔ)上，降低火力發(fā)電產(chǎn)生的能耗，將節(jié)能環(huán)保技術(shù)應(yīng)用到火力發(fā)電工作，實(shí)現(xiàn)火力發(fā)電技術(shù)的優(yōu)化升級(jí)，已經(jīng)成為保證社會(huì)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定發(fā)展的重要舉措。

1 技術(shù)改造的必要性

國家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，截至2019 年底，全國發(fā)電裝機(jī)容量201 066 萬kW，同比增長5.8%，其中，火電裝機(jī)119 055 萬kW，占總裝機(jī)容量的59.2%；全國基建新增發(fā)電裝機(jī)容量10 173 萬kW，火電的新增發(fā)電裝機(jī)容量為4 092 萬kW；全國6 000 kW 及以上電廠發(fā)電設(shè)備累計(jì)平均利用小時(shí)為3 825 h，火電達(dá)到了4 293 h；全國電廠發(fā)電量超過了71 422.1 億kW·h，火電達(dá)到了51 654.3 億kW·h，同比增長1.9%。對全球二氧化碳排放情況進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，2019 年全球與能源相關(guān)的二氧化碳排放量在33 Gt 左右，全球煤炭使用二氧化碳排放量比2018 年減少近2 億t（-1.3%）。2019 年的排放趨勢表明，在電力行業(yè)的引領(lǐng)下，清潔能源轉(zhuǎn)型正在推進(jìn)，全球電力企業(yè)的排放量下降了約1.7 億t（-1.2%），基于實(shí)際情況而言，2019 年我國二氧化碳排放量在發(fā)電與供熱領(lǐng)域所占比重為51%；對當(dāng)前我國能源供應(yīng)結(jié)構(gòu)分析發(fā)現(xiàn)，盡管近年來我國水電、風(fēng)電、光電等清潔能源得到了有效應(yīng)用，但火電在我國能源供應(yīng)工作中，仍占據(jù)著極為重要的地位，二氧化碳排放總量仍比較多，這一情況的出現(xiàn)，給我國低碳社會(huì)的發(fā)展造成了阻礙。面對上述情況，為了切實(shí)降低二氧化碳的排放總量，緩解溫室效應(yīng)，在實(shí)際運(yùn)營管理過程中，火電廠方面需要采用合適的節(jié)能環(huán)保技術(shù)，對發(fā)電技術(shù)加以優(yōu)化，通過降低設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)能耗、提升能源轉(zhuǎn)化效率的方式，為火電廠的可持續(xù)發(fā)展提供支持[1]。

2 火電廠節(jié)能環(huán)?，F(xiàn)狀

為了踐行“雙碳”目標(biāo)，某地區(qū)的A、B 火電廠，在明確自身運(yùn)營發(fā)展需要的基礎(chǔ)上，通過將節(jié)能環(huán)保技術(shù)應(yīng)用到自身的電力資源生產(chǎn)、管理、銷售等環(huán)節(jié)當(dāng)中的方式，切實(shí)提升了能源的利用率，降低了自身運(yùn)營管理過程中二氧化碳的排放總量。具體來說，在開展節(jié)能減排活動(dòng)前，火電廠工作人員對二氧化碳的排放量進(jìn)行了測算，得到在2018 年間，A 火電廠機(jī)組供電碳排放強(qiáng)度和供熱碳排放強(qiáng)度相對偏高，B 火電廠2018 年度機(jī)組供電碳排放強(qiáng)度和供熱碳排放強(qiáng)度同樣偏高。

在查閱統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)后得知，A、B 火電廠的機(jī)組供電碳排放強(qiáng)度、供熱碳排放強(qiáng)度都比較大，對這一情況出現(xiàn)的原因進(jìn)行了分析，了解到《企業(yè)溫室氣體排放核算方法與報(bào)告指南》中規(guī)定在火電廠運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，需要對燃煤的單位熱值含碳量和碳氧化率進(jìn)行實(shí)測分析，若電廠在生產(chǎn)過程中，沒有對其進(jìn)行實(shí)測分析，該火電廠在后續(xù)生產(chǎn)過程中，二氧化碳排放量的計(jì)算中單位熱值含碳量需采取高限值，而2018 年度，上述兩個(gè)火電廠都沒有進(jìn)行單位熱值含碳量和碳氧化率的實(shí)測工作?？紤]到當(dāng)前火力發(fā)電廠的實(shí)際燃煤單位熱值含碳量約30.85 t/TJ，碳氧化率在98%左右，單位熱值含碳量實(shí)測后計(jì)算的二氧化碳排放量會(huì)比采取高限值計(jì)算的二氧化碳排放量低8%左右，碳氧化率會(huì)比采用高限值計(jì)算的二氧化碳排放量低2%左右。2019 年上述兩家火電廠均開展實(shí)測工作，A 火電廠的單位熱值含碳量為27.83 t/TJ，B 火電廠的單位熱值含碳量為27.53 t/TJ。這就使得在2019 年度，上述兩家火電廠進(jìn)行實(shí)測后計(jì)算得到的供電排放強(qiáng)度和供熱排放強(qiáng)度下降幅度均較大，而2020 年上述兩家火電廠沿用了2019 年度的單位熱值含碳量和碳氧化率的實(shí)測工作，在計(jì)算后發(fā)現(xiàn)，2020 年與2019年度，兩家火電廠的單位熱值含碳量的差距相對較小[2]。

為減少火電廠的二氧化碳排放總量，火電廠在統(tǒng)計(jì)二氧化碳排放量時(shí)，將用于生產(chǎn)的外購電數(shù)據(jù)，從全廠外購電數(shù)據(jù)中分離出來，減少了電廠履約邊界碳排放量，減少了自身的生產(chǎn)二氧化碳排放量。

想要在保證供電量不變的情況下，降低廠用電率和供電煤耗，減少發(fā)電量和燃煤耗量，進(jìn)而減少火電廠生產(chǎn)過程中排放的二氧化碳總量。A、B 兩個(gè)火電廠通過優(yōu)化輔機(jī)運(yùn)行方式，降低機(jī)組的廠用電率、供電煤耗。通過實(shí)際測算得知，在2018 年A 和B 火電廠機(jī)組供電煤耗和用電率均相對較高，其中，A 電廠組供電煤耗為385.04 g/（kW·h），發(fā)電廠用電率為12.1%；B 電廠組供電煤耗為361.07 g/（kW·h），發(fā)電廠用電率為10.9%。通過優(yōu)化輔機(jī)運(yùn)行后，使得2019年度A 火電廠機(jī)組供電煤耗變?yōu)?56.10 g/（kW·h），發(fā)電廠用電率為10.78%；B 火電廠機(jī)組供電煤耗為318.75 g/（kW·h），發(fā)電廠用電率為8.52%。從數(shù)據(jù)中能看出，優(yōu)化輔機(jī)運(yùn)行方式可以為供電煤耗和發(fā)電廠用電率的降低提供支持。

3 火電廠節(jié)能環(huán)保技術(shù)改造方法

3.1 降低爐渣飛灰含碳量

A、B 火電廠在開展燃煤二氧化碳減排分析工作時(shí)，發(fā)現(xiàn)部分電廠實(shí)際的爐渣、飛灰含碳量高達(dá)15%，爐渣、飛灰含碳量過高，使得在供電量不變情況下，燃煤消耗量等火力發(fā)電的成本及二氧化碳排放量均有所增加。同時(shí)，爐渣、飛灰含碳量是決定固體未完全燃燒熱損失q4的關(guān)鍵因素，爐渣、飛灰含碳量每提高1%，根據(jù)不同機(jī)組容量，供電煤耗提高0.8～2.09 g/（kW·h）。所以降低爐渣、飛灰含碳量，提高碳氧化率，對降低供電、供熱煤耗，減少二氧化碳排放活動(dòng)水平具有重要意義。以一臺(tái)300 MW 機(jī)組燃燒煙煤，機(jī)組年利用小時(shí)5 000 h 為例，飛灰含碳量降低1%，供電煤耗視為降低0.8%，由經(jīng)驗(yàn)值知1 t 煙煤排放2 t 二氧化碳，全年二氧化碳可減排約4 800 t，減排量可觀?，F(xiàn)階段，為了盡可能降低爐渣、飛灰的含碳量，在火力發(fā)電技術(shù)優(yōu)化工作中，可通過延長燃料在爐膛的停留時(shí)間、在燃燼區(qū)適當(dāng)提高氧量、降低煤粒度、合理調(diào)整配風(fēng)、燃燒煤種上盡量選擇接近于設(shè)計(jì)煤種等方式，保證燃料能夠充分燃燒，提升燃料的利用率，減少供電量不變情況下的火力發(fā)電能耗。舉例來說，2018 年，A、B 公司的爐渣含碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為3.84%、1.84%；飛灰含碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為4.46%、2.71%，當(dāng)年兩家公司的供電煤耗分別為318.75 g/（kW·h）、356.10 g/（kW·h）。2019 年A、B 公司的爐渣含碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為3.12%、1.31%；飛灰含碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為3.56%、1.73%，兩家公司的供電煤耗分別為314.00 g/（kW·h）、286.77 g/（kW·h）；盡管兩家公司應(yīng)用了其他的節(jié)能手段，但從數(shù)據(jù)中也能看出，降低爐渣含碳量、飛灰含碳量可以為供電煤耗的降低提供支持[3]。

3.2 優(yōu)化輔機(jī)運(yùn)行方式

A、B 火電廠在開展二氧化碳排放量減排分析工作時(shí)，通過統(tǒng)計(jì)電廠碳排放相關(guān)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的情況，發(fā)現(xiàn)電廠在部分時(shí)段的廠用電率超過了5%，這一情況的出現(xiàn)，在一定程度上增加了火力發(fā)電廠的二氧化碳排放量?，F(xiàn)階段，為了盡可能降低火力發(fā)電廠在運(yùn)營管理工作中的能耗，火力發(fā)電廠方面可以通過優(yōu)化輔機(jī)運(yùn)行方式，降低機(jī)組的廠用電量，保證在相同供電量的情況下，降低廠用電率及供電煤耗。舉例來說，A、B 火力發(fā)電廠在優(yōu)化輔機(jī)運(yùn)行方式的過程中，提升了對機(jī)組負(fù)荷的關(guān)注度，通過在機(jī)組負(fù)荷低于520 MW的情況下，開啟小機(jī)凝結(jié)水泵旁路電動(dòng)門，停止小機(jī)凝水泵運(yùn)行，使小機(jī)凝結(jié)水流到排汽裝置旁路電動(dòng)門的方式，降低小機(jī)冷凝水泵的運(yùn)轉(zhuǎn)能耗。在機(jī)組負(fù)荷超過540 MW 時(shí)，通過啟動(dòng)小機(jī)凝結(jié)水泵，關(guān)閉小機(jī)凝結(jié)水泵旁路電動(dòng)門與凝結(jié)水質(zhì)排氣裝置的方式，使凝結(jié)水能夠流到旁路電動(dòng)門，提升凝結(jié)水轉(zhuǎn)移的速率，降低凝結(jié)水在設(shè)備內(nèi)狀態(tài)轉(zhuǎn)化所產(chǎn)生的能耗?？傊?，通過應(yīng)用上述優(yōu)化輔機(jī)運(yùn)行的方式，切實(shí)降低了機(jī)組的廠用電量，進(jìn)而降低了火力發(fā)電時(shí)的燃煤耗量，從而為火力發(fā)電廠二氧化碳總排放量的減少提供支持。

3.3 減少機(jī)組非停次數(shù)

在火力發(fā)電工作中，機(jī)組非停次數(shù)與火力發(fā)電能耗之間存在著直接的聯(lián)系，現(xiàn)階段，為了盡可能降低機(jī)組非停次數(shù)所產(chǎn)生的不必要能耗，在技術(shù)優(yōu)化工作中，可以從用油的角度出發(fā)，開展技術(shù)優(yōu)化工作。具體來說，當(dāng)前火電廠的用油主要為鍋爐輔助用油，在油料的實(shí)際應(yīng)用過程中，考慮到鍋爐輔助用油主要用于鍋爐啟動(dòng)，為了減少其應(yīng)用總量，火電廠方面可以通過開展運(yùn)行技術(shù)人員專業(yè)知識(shí)培訓(xùn)的方式，提升技術(shù)人員的專業(yè)知識(shí)積累，提高其鍋爐操作能力，以便達(dá)到減少機(jī)組非停次數(shù)的目的，進(jìn)而減少鍋爐的輔助用油，減少二氧化碳排放量。

4 結(jié)論

對當(dāng)前火電廠二氧化碳排放情況進(jìn)行分析后可以發(fā)現(xiàn)，將節(jié)能環(huán)保技術(shù)應(yīng)用到火電廠設(shè)備技術(shù)優(yōu)化更新工作中，可以大幅度降低火電廠生產(chǎn)環(huán)節(jié)二氧化碳的總量，進(jìn)而為火電廠的低碳運(yùn)營發(fā)展提供有效的支持。