大型火电机组节能减排技术研究

王宏远

摘 要：火电厂是能源消耗的大户，随着国家节能环保计划和措施的稳步推行，节能降耗与发电企业的生存与发展密切相关，降低发电成本、提高经济效益已成为发电企业的迫切需要。而国内电厂能耗偏高的原因是汽轮机基础设备、技术和主辅机的落后所致，我国早期设计制造的汽轮机组制造工艺落后、运行设备老化等，汽轮机内效率低、热耗率高，造成很大的能源浪费和环境污染。因此，对汽轮机组设备进行改造，探索节能减排的技术方向，提高大型火电机组的生产效率、提高电厂的经济效益有效方法。本文对大型火电机组节能减排技术进行了研究分析。

关键词：大型火电机组 节能减排 技术研究

我国自20世纪80年代后期开始重视和研究汽轮机组技术改造工作，主要围绕提高效率和效益、改善环境、降低成本而展开，已取得了很可观的成绩；然而，在能源的充分可持续利用上与西方国家仍有较大差距。因此节能降耗减排仍然是国内大型火电机组的工作重点，在机组安全稳定运行基础上，提高节能意识，利用一切技术手段来提高汽轮机的运行效率，降低发电成本，这是电厂不容忽视的、长期的技术管理课题。

一、我国当下火电机组在运行过程中节能减排效率低下

我国大部分火电机组在发电过程中所引用的均为直接燃料耗能模式，这种模式不僅使得燃煤的能利用率低下，而且火电机组设备也使得排放污染物处理不达标，低于国家规定标准。

此外，还有小火电机组问题。发达国家平均供电耗煤为每度300g，而我们中国平均供电耗煤量为每度400g，导致数据的相差过大，主要原因是部分小火电机组煤耗量非常巨大，比我国平均耗煤量都要高出25%左右。因此，我们应该严格限制小火电机组使用频率，转向效果更好的火电机组设备。

二、大型火电机组节能过程自动控制分析

自动控制过程在我国的工程行业，军事领域和大型建筑科技领域都有非常广泛应用，对我国经济各个行业都发挥着重要作用。尤其是在发电行业中，在我国大部分发电公司自动控制原理作用更为突出，在大型火电机组工作过程中，通过自动控制环节，可以有效解决相关的系统控制方面的难题，并且可以从源头使能量资源损耗得到进一步的降低，实现一定程度节能。其中主要通过反馈环节，达到自动控制循环过程，从而影响大型火电机组的能量损耗。大型火电机组工作过程中，主要应用闭环控制系统实现对大型发电机组的耗能方面与污染物排放方面进行检测、反馈、自动修正、达到最优化状态等，进而实现大型火电机组节能减排自动控制闭环，使得大型火电机组耗能资源与排放污染物维持在一个综合因素最优的数值变化范围内。

在大型火电机组的耗能装置周边安装检测传感器，实现对耗能资源周边区域的实时能量消耗总量与消耗速率检测，通过有线传送过程，把检测到的信号传送至控制系统与微机平台，控制系统和预先计算好并且设定好的最优化能源参考值进行比较，当系统发现数值不一致时，系统自动通过预先安装的调控装置，将能源消耗速率进行相关程度调控操作命令传送至控制终端，控制终端做出相应答复，并且及时对大型火电机组耗能速率进行修正，修正之后，这样就实现了对消耗能源环节检验反馈环节，检测装置再次进行大型火电机组耗能速率检测，然后把检测的信息送至控制系统里，控制系统再次对收到温度信息和系统默认值进行对比，这样周而复始，实现对耗能环节自动控制环节。对于污染物产出方面，原理大致相同，通过数学建模过程对大型火电机组污染物产出进行模拟计算，并预先输入最优状态参数值，自动控制系统对产出污染物进行实时监测，并且通过自动反馈过程实现对大型火电机组工作状态与产出污染物的速率进行有效控制，这样就能够在一定程度上对大型火电机组做到节能与减排同在。

其中控制系统的输入量分为给定输入量和扰动输入量。给定输入量是自动控制系统能够工作的唯一动力，倘若没有给定输入量，系统将会处于无法工作的状态。通常情况下，给定输入量只有一个（在大型火电机组的工作过程中，特指预先设定好的相关参数值）。但是扰动量一般较多，多指对耗能量、耗能速率、污染物产出速率等检测环节中的其他无关变量，比如湿度、温度、静电量等等，这些都会对相关检测造成一定的误差。因此，减小扰动量存在，能够在一定程度上消除对反馈环节带来的不利影响，一个好的自动控制系统应该具备减小扰动量的输入、放大给定量的测量功能。

三、有效解决节能减排的技术措施

（1）机组升级参数：机组升级参数就是通过改善火电机组的相关参数，通过预设排放污染物目标和燃料损耗比而调制出最优化的数据参数，对传统火电机组进行改进升级。通过火电机组的参数升级，可以有效做到节能减排。据北京一家资深的研究院的实验报告数据显示，改造后，机组将出力达到880MW，增容10%，最大负荷达到900MW，供电煤耗下降近40克，预计年可节约标煤32.8万吨，折合燃料成本将会达到近2亿元。

（2）汽轮机通流部分改造：汽轮机通流部分改造即在气体的流动环节中进行相关处理，通过改变气体的流速而影响机组在运行过程中的耗能情况和排放污染源的情况。对于13.5、20万千瓦汽轮机和2000年前投运的30和60万千瓦亚临界汽轮机，通流效率低，热耗高。采用全三维技术优化设计汽轮机通流部分，采用新型高效叶片和新型汽封技术改造汽轮机，节能提效效果明显。预计可降低供电煤耗10～20g/kWh。

（3）循环水系统优化运行：循环水系统优化运行是根据流体力学与热交换原理，分析电业循环水系统能量输配与交换效率，并采用先进节能控制方法结合智慧阀门技术、工业变频技术，对电业循环水系统中水泵、阀门与管网、终端热交换器、冷却塔等单元进行优化控制，提高发电业循环水系统整体能效，达到综合节能目标预计可以节省能源在20%-40%以内。

结束语

通过以上对我国当下火电机组现状和效果较为明显节能减排技术研究，并且对一些较为可行的节能减排技术的效果进行了预估，相关公司和企业要走的路任重而道远，希望发电行业能够为我国的经济发展和节能减排事业做出更大的贡献。

参考文献

[1] 孙栓柱，代家元，高进，等.江苏省火电机组节能减排在线监测系统的开发及应用[J].电力科技与环保，2014（01）.

[2] 于连海.超（超）临界机组节能减排技术分析[J].企业技术开发，2013（05）.