火电厂热动系统节能优化思路及策略

火电厂热动系统节能优化思路及策略

张宇 韩丹 薛凯

内蒙古能源集团新丰热电有限公司 内蒙古乌兰察布丰镇市 012100

摘要：在我国的电能总量中，超过70%的电能来自于火电厂。在火电厂运行过程中，煤炭是主要的燃料类型。但是，由于煤炭燃烧会释放大量的二氧化硫与二氧化碳气体，严重污染我国的环境，而二氧化碳也是产生温室效应的主要根源。因此，为了保护全球环境，我国提出了经济升级与转型，不断调整自身的产业结构，大力发展可持续化低碳经济。本文在分析对其进行节能优化的重要性和必要性的基础上，对节能优化的思路进行分析，并提出了具体的节能优化策略。

　　关键词：火电厂;热动系统;节能优化

　　前言

在火电厂的热动系统中，所谓的节能优化主要是针对整个热动系统而言，根据其相关原理提出一系列的对策，以期将节能方案最优化。总的来说，应综合分析热动系统，在制定方案时，要预先考虑其节能性能，通过设计来完善其性能;在热动系统运行时，对机组运行情况及其产生的数据进行一系列的分析，争取通过综合分析找出现有系统的不足，并有针对性的提出优化改造措施。为了全面做好热动系统的改造工作，要综合把握系统改造中的每一组数据，分析透彻。另外，为了最大限度的防治热量浪费，节约资源，可以对锅炉尾部的热量进行回收，比如安装炉尾热量回收、设置炉内凝结水循环等，以对烟气中的热量进行回收。或者通过改用低压省煤器方式以节省资源。

　　1 火电厂热动系统节能减排的重要性

国家针对火电厂具有高能耗和高污染的特点，出台了相关政策并督促相关部门加大对火电厂节能减排的检查和控制。对于火电厂其内部能耗高且污染物排放量大的热动系统来说，进行针对性的节能减排优化成为目前火电厂进行节能减排优化的重要内容和环节。针对火电厂热动系统的运行原理进行相关的节能减排优化分析与设计，制定多种节能方案来提高节能效果，不仅响应国家对于节能减排的策略和号召，而且切实起到减少污染物排放，改善人们生活环境的重要作用。随着目前火电厂规模的扩大和机组参数的增加，不断有新设备和新技术应用于火电厂中来提高生产效率、增加电能供应量，要按照国家相关的节能减排要求作为目标，结合目前先进的节能减排优化技术，以火电厂中的热动系统为主要优化对象，对其运行方式进行创新和优化，在现代科学技术的支持下提升火电厂的经济效益和社会效益。对于传统的热动系统节能减排优化策略来说，主要是对目前先进的技术进行应用以及对先进的节能设备进行安装来实现对热动系统的优化和改造，通过对热动系统运行状态的实时监测实现对整个过程中热动系统运行消耗的跟踪，在实时监测数据的基础上对此系统的运行参数进行调节来实现运行的优化。

2 火力发电厂热动系统节能优化的重要意义

2.1 火电厂热动系统节能优化的必要性

火电厂发电是我国目前主要的发电方式，但是我国火电厂工艺系统的系统结构水平不是很高，较之于西方发达国家，我国的火电厂生产技术水平还存在非常大的差异性。此外部分环保水平以及环保意识比较落后的火电厂对于周边环境、群众的生命健康也会造成严重的影响。通过对热动系统进行节能优化改造，能够促使煤炭得到有效的燃烧利用，对煤炭燃烧后产生的尾气进行有效的回收和利用，借此缓解火电厂在生产过程中对于大气、土地以及周围生态系统所造成的污染。

2.2 技术创新的大势所趋

新时期，人们进入节能环保新时代，节能环保需要创新性技术的支持，通过对热动系统进行节能升级、优化改造，逐渐研发出适应时代发展的节能型技术，充分依赖并利用这一技术来推动热动系统从粗放式运转向集约型运行转变，通过积极、大胆的技术创造与创新来不断研发出新型技术、高端节能科技，从而实现火电厂热动系统的节能化升级与改造，这是迎合时代发展的需要，是技术创新与发展的大势所趋。

　2.3 生态环保的需要

　火力发电厂热动系统是一个高能耗、高排放、高污染的热动系统，实际运行过程中会产生多项污染，加剧空气污染危机，甚至酿成严重的环境问题。通过对热动系统进行节能化改造，为其提供一个安全、环保、生态的运行环境，利用先进的节能化技术达到对该系统的节能化改造，才能在一定程度上提高系统运行效率，减少不良污染的排放，从而营造出一个安全、环保的环境，实现热动系统的低碳、节能运行。通过节能优化与改造，火电厂周围环境不会受到太大的影响，环境污染指数能够达到规定的合格指标，缓解了环境压力，从整体上提高了热动系统运行的经济效益与环境效益。

3 火电厂热动系统节能优化策略

3.1提高锅炉燃烧效率，减少污染物原始排放

锅炉的燃烧效率提高，二氧化硫、氮氧化物、粉尘污染物的原始排放减少，是火电厂节能优化最基本的措施，同时也是经济性最高的措施。锅炉设计人员首先要对锅炉结构进行优化，提高燃烧效率，保证燃烧效率的前提下，改变一次风、二次风的进风比例，调整一次风、二次风的进风口位置，改变炉膛燃烧温度，提高炉膛下部还原性气氛的高度。还原区越高，氮氧化物生成就越少。锅炉原始污染物排放少，甚至直接达到国家地区排放标准，可以减少锅炉尾部庞大的脱硫脱硝设备的投资以及占地。

　3.2将锅炉排烟余热充分的利用起来

　火电厂排烟的时候，温度通常保持在200℃左右，如果仅仅只是进行高温烟气的排放，那么将会导致热量损失，所以火电厂想要更好的实现节能减排的效果，就一定要对锅炉排烟余热进行充分的利用，在对火电厂节能减排进行优化的时候，一定要将这些热能充分的利用起来，减少热量的流失，主要的方法有以下几种：第一种是采用低压省煤器;通常情况下会都把低压省煤器安装在锅炉尾部，并在低压省煤器的内部进行凝结水循环的设置，这样可以让烟气中的热量得到有效的吸收，防止出现热量浪费的情况。第二种是使用特制节能器;特制节能器属于一种热交换设备，它可以将排烟中剩余的热量有效的吸收起来，让这些热量可以重新进入到热动循环中。

　　3.3加强热动系统运行方式的优化

　　火电厂中的热动系统在实际运行的过程中，需要降低能源消耗，想要实现在热动系统运行过程中减少能源消耗，应当做到以下几点：第一点是一定要对机组的运行方式进行仔细的观察，如果机组在一年中的六个月时间内采用的是顺序阀运行，那么在剩下的六个月当中就应当采用单阀运行，这样可以有效的减少能源的消耗;第二点是对机组运行参数的稳定性要进行严密的观察，这样可以保证机组运行参数符合设计要求，让机组保持最佳的运行状态，进而使机组的安全性、稳定性得到有效的提升;第三点是一定要重点关注机组真空系统的运行状态，汽轮凝汽器的真空度大小会对机组的运行效率造成很大的影响，所以当机组在运行的时候，一定要密切观察有没有疏漏的地方，这样才能让机组一直处于理想的真空水平。

　　3.4重视锅炉的选择和燃煤的管理

　　燃煤管理在火电厂管理中占据非常重要的位置，选择多个煤种进行使用，还容易造成锅炉燃烧波动，如果使用高质量的煤进行燃烧，虽然可以提高燃烧效率，但是会增加成本，针对火电厂的燃煤管理问题，首先，应当选择使用精确度较高的皮带秤进行入炉煤量的控制，这样不仅可以对入炉煤量进行有效的管理，还可以避免锅炉出现入炉煤量过剩、燃烧不充分的情况，节约能源的同时还可以保证锅炉使用的安全性，只有使用科学的输煤管理系统，才能让锅炉燃煤效率得到有效的提升。其次，对燃煤特性进行研究的时候，可以使用技术设备，保证混煤比例的合理性、科学性，才能更好的保证锅炉的正常运行。此外，火电厂可以进行煤质数据库的建立，这样不仅可以让混煤参配得到更好的保障，还可以提高燃煤效率和稳定性，使火电厂的燃煤消耗、燃煤成本都得到有效的降低。

　　3.5加强供热系统电厂的优化

　　在对用户住宅进行供热蒸汽输入之前，需要先进行蒸汽喷水降温，采取这个方法的主要目的是为了降低蒸汽能量，但是会消耗很多的蒸汽能量资源，那么想要防止蒸汽能量资源的浪费，就需要把蒸汽输送到一个比较特殊的装置中，使汽轮机可以依靠蒸汽的力量运行起来，这样不仅可以让蒸汽从高能量转变成低能量，还可以有效的提高蒸汽能量的利用率，减少能源浪费的概率。

　　3.6将锅炉连排的废水热量合理的利用起来

　　火电厂工作人员在对锅炉进行日常流程操作的时候，需要对锅炉进行一定量的连续排污，在连排的时候，会产生很多的高温废水，导致废水热量流失，因此需要对其使用连排扩容器，这样可以将连排废水中的热量充分的利用起来。此外，还可以将那些已经降温的废水流入到水质要求不高的系统当中去，这样有利于提高废水的利用率，实现水资源节约的目的。

　　3.7加强蒸汽系统的优化

　　蒸汽系统在火电厂中可以起到非常重要作用，对蒸汽系统进行有效的优化，可以让火电厂实现节能的目的，对火电厂目前使用的蒸汽系统进行优化，需要对其进行科学合理的改造，将低压蒸汽摒弃以后，再对蒸汽冷凝水的余热进行合理的利用，这样不仅可以让低压蒸汽得到有效的节约，还让蒸汽冷凝水余热的作用充分的发挥出来。

　　 3.8汽轮机组方面的优化

　　 （1）注意设备的检查和更新。

在蒸汽汽轮机组运行的过程中，由于设备老化和设备不够更新，对整个汽轮机组的工作效率造成影响。因此，对于气能技术的工作而言，应当对其设备进行及时的更新和排查。在汽轮机组出现问题的时候，一般是汽轮机组运行过热，工作过程中的能量转化率不高，以及汽轮机组运行的不稳定等这些原因。当出现汽轮机组运行过热的时候，应当对冷凝器进行排查。如果冷凝器未能正常工作或者通风降温设备运行不畅应当及时对其进行处理[1]。而工作过程中的能量转化率不高，首先应当对汽轮机组的型号和工作效率进行排查。在这个检修过程中，首先对汽轮机速的管道压力进行检查，检查压力是否符合正常情况，如果压力不符合正常情况，首先检查设备是否正常运行，再者检查冷凝器是否正常。对于汽轮机组，如果出现运行不稳定的情况，主要情况是看汽轮机度的配重是否符合。再者就是汽轮机度的转头连接部位有可能出现空隙或者磨损，在检查过程中，如果发现转头接头处出现空隙或者磨损情况，应当及时对其进行更换处理。

（2）使冷凝器正常工作温度降低。

在火力发电的过程中，冷凝器对于蒸汽汽轮机度的工作效率和正常运行而言具有极为重要的作用。现有的冷凝剂主要有两种，一种是水冷，一种是汽冷。由于在火力发电过程中，冷凝器将运送过来的蒸汽进行冷凝，从而使得其体积縮小到原来的很小一部分，这就使得在冷凝器的前端造成了一个很大的真空度。这个对于后续来的蒸汽就有强大的吸力，从而推动蒸汽的高速运行。因此，使冷凝器正常工作温度降低对于提高整个汽轮机组的工作效率而言，具有极为重要的意义。

　　 3.9 优化控制软件的应用

　　 相关研究证明，采用神经网络模型，对过热器出口温度进行串级预测，是常规串级控制阶跃响应速度的两倍，超调量约为常规串级控制阶跃响应的三分之一。许多运用实例也表明，使用优秀的算法控制软件（如非线性协调、模糊算法、遗传算法、神经网络等）对提高热电厂的热功率系统、循环流化床锅炉等多个方面的性能都会产生非常重要的影响。另外，通过对传统比例、积分、微分控制器的控制设计进行改进，能够有效提升机组产生的经济效益，从而提高机组效率和减少煤耗和控制排放量。因此，在电厂设计阶段，需要具备科学的设计观念，在控制系统中，加入先进的算法控制软件，最大限度地发挥后续调试和运行阶段的效果。

　　4 结束语

　　总之，在全球资源紧缺和环境恶化不断加剧的形势下，对于具有高能耗和高污染的火电厂来说，需要针对其能耗和产生污染物的主要热动系统进行节能优化，其目的就是对资源进行充分利用并减少浪费和污染物排放，提高电能生产效率、降低能耗和生产成本来提高火电厂的经济效益与市场竞争力，促进火电厂节能减排目标的实现。

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