浅谈火力发电厂的节能减排管理与实际应用

2022-02-11国网能源哈密煤电有限公司花园电厂李松儒

电力设备管理 2022年23期

国网能源哈密煤电有限公司花园电厂李松儒

我国众多的燃煤电厂每年所消耗煤炭消费量超过了总量的50%，由于煤炭的高耗能和低利用率，造成的煤炭污染已超过了环境所能承受的范围，燃煤电厂节能降耗管理迫在眉睫。要对我国的节能减排进行有效的管理，就要从宏观上进行合理的规划，还可有效增强对各个生产环节的有效控制，让这些不可再生资源得到有效利用。

燃煤电厂要实现环境污染治理就需采取积极的节能减排措施，同时要进行宏观的规划。首先，要准备好能量分布、调整能量结构。目前燃煤电厂以煤为原料，其特征在于一次能源结构限制，而我国燃煤电厂的装机容量较大。其他如水电、风能和核电等的发电能力受到严重影响，所以除燃煤外要大力发展水电和核电，要调整能源结构，把新能源用于国民经济的发展，这是目前各级政府的当务之急；另外，要大力发展火力发电的中高参数、大容量机组，因为小型燃煤电厂在发电时所需能量要比大容量机组多得多，同时其污染物排放量远大于大型发电机组，因此关停小型机组、开发大容量发电机组，是电厂节能减排的必要措施。

1 火力发电厂节能评价常用方法

在电厂中可采用多种不同的方法进行节能评估，燃煤电厂常用的节能评估主要有客观评估和主观评估等两种方法，在此基础上，一般学者都会给出一些常用的评估方法，并对其进行了详细的分析。如专家评分法、模糊层次分析法、网络层次分析法、主要成分分析法、灰色关联分析法、数据包络分析法等。

主成分分析法。主成分的分析一般是多元统计分析的一个重要组成部分，其应用领域已从单一的多源数据向下进行了全面的降维处理。主成分的分析目标就是从众多的评估指标或影响因子中，及时选出一些能够反映这些原始指数信息的重要指标或影响因子。主成分的分析使许多指数都有了某种独立的线性独到性。主成份分析具有方便、实用、适用范围广泛等特点，其一个重要明显特征是，通过每个变量或者指数对总体的贡献来决定每个变量或指数的权重，采用尽可能少的指标尽可能地反映出指标或变量的信息，以客观赋权指标，简化指标体系，减少数据冗余，在一定程度上减少这些指标的重叠性。

层次分析法。AHP是美国运筹学专家T.L.Satty在1970年代的模拟大会上首先提出，具有结构化、层次化的特点，适合于求解多目标、多层次问题，一般会分成很多的具体流程步骤：根据评估目的将各项指标按不同的类别进行分类，并根据它其相互关系进行分类，从而形成层次分明的体系；通过对底层与上层单元的相互关系的分析，确定底层单元与上层单元的相对重要程度。完成整体指标系统的对比与相对重要性判定，并将判定结果进行统计，最后可根据底层和高层指标建立一个评判矩阵；通过对判断矩阵的特征量进行整体性检验，得到各指标对目标影响的大小，最后确定各指标的权重。

专家打分法。一般都是经过专家评分来完成问卷调查，做完详细的检查后将这些所问的内容填写进去。如，调查的内容是燃煤电厂的节能减排评估指标并对其进行评分，然后将各指标的得分进行量化分析与量化评估，得到最后的评估结果。专家评分一般用于解决由于政策和人的主观因素所造成的问题、而不是技术上的问题，特别是在缺乏必要的信息和有关的数据时。

2 火力发电厂设备的能耗问题

锅炉多次熄火，燃料消耗较大。我国目前的燃煤电厂主要以煤为主，但有些煤矿会向电厂提供虚假的煤炭。这些煤的品质远达不到发电要求，经常会出现故障，对锅炉的安全造成很大的影响。若不能尽快修理会存在着巨大的安全隐患，且持续的点火需耗费大量的燃料，投入太多的资金造成巨大的损失，不利于火电厂的发展。

发电厂设备陈旧且老化。很多电厂的发展都以短期投资和利润为主，没有长期的发展规划，他们一般会选择便宜的锅炉。虽然在初期购置会减少成本，但这种廉价的装置耗费太多、产生的电力也很少，也会对环境产生很大的影响。经过一段时间的使用锅炉就会老化，从而导致锅炉的磨损，在使用中会出现许多问题，导致资源的浪费。在很多种的状况发展下，锅炉的所有装置都会变得陈旧，而廉价装置不仅会更快地老化，还会浪费大量的能量。一旦发现了设备的老化影响了日常工作，就需想方设法降低设备的损失，同时也要对其进行定期的维修，否则就会耽误这些设备的运行。

燃料管理不善，锅炉运行时间过长。良好的燃油管理可保持装置的正常运转，同时也可起到保护环境的作用，但许多电厂并没有将燃油管理作为一项重要工作，在实际操作中由于燃油原因会有一些问题；长时间的使用会导致设备老化，使锅炉内产生大量的灰烬和煤渣；长期换热后排出的烟气会很多，从而堵塞锅炉出口造成严重的环境污染，影响附近居民的生活。

3 火力发电厂节能减排的实际策略

3.1 对燃煤的品质严格把控

火力发电厂的能源是煤炭，造成的污染也是煤燃烧后的SO2。在煤炭燃烧不足时造成的污染大于燃烧，而煤炭燃烧不足与煤炭质量有很大关系。严格控制煤炭质量是治理燃煤污染的首要措施，通过对煤炭品质的控制可大大降低电厂用煤成本，增加经济效益。燃煤电厂中煤炭所占费用约占电厂总投资的八成左右，如不进行大的变革，在煤炭质量上进行大的转变或改造，煤炭的消耗量将会大大提高，而电能的输出率则非常低，但也存在着设备寿命大幅度减短的问题，对电力公司的长远发展不利。在购买煤炭时应选用优质煤炭，并对入炉的煤炭质量进行严格控制，可节省煤炭的消耗，对电厂的成本控制将会更好，还能达到节能减排目的。

3.2 优化锅炉，减少能量损耗

在电厂中大部分采用的是锅炉设备，常规锅炉设备对煤炭的燃烧率较低，导致大量煤炭损失。在常规损失范围内对电力生产的影响是有限的，而常规锅炉在燃烧过程中存在着大量的不足，要针对性采取措施来预防。

一是锅炉的隔热保护。降低锅炉运行过程中的热损耗，可在壁面和管子之间添加新型隔热材料，可大大提高传热效果，降低锅炉温度自散性并提高锅炉本身的温度，保证了锅炉的热传导系数大幅度下降；二是通过对炉渣进行控制，使炉渣在排渣过程中的温度得到有效控制，防止炉渣在排出时会产生大量的热量，导致能源的损耗，从而影响到电力的使用；三是要使锅炉表面清洁，便于锅炉和其它设备的正常工作，减少不必要的能源消耗。还可调整锅炉火焰中心，防止火焰中心位置出现偏差而产生的局部温度，温度的不均会导致热量的损失，无法达到最大的效率；四是在不充分燃烧情况下应采取以下措施：增加煤的入炉温度，充分地将煤粉与空气混合、减少煤粉细度，锅炉的燃烧情况，主、副风的混合时间，最后进行优化锅炉的方法来降低这些能量消耗。

3.3 降低锅炉燃油使用，提高其传热能力

火电厂锅炉在使用过程中需进行降温、降压，这在锅炉的维修与使用中起着非常重要的作用；要随时关注锅炉的运转并适当降低燃料的消耗，既节省了燃料、又能作为设备的保养；将热量转化为电能，热能的转换非常关键，在锅炉的内壁上要采用具有较高热量的物料，这对整个装置的整体调整有很大帮助。

提高电厂的运行效率，增加其转换内功的效率，降低其内部损耗，通常使用透平机将蒸汽的热量转化为动能。然而，在涡轮中的蒸汽流动会在喷嘴与桨叶间形成摩擦，而叶片上经常会有漏气等原因，使得汽轮机在进行汽能转换时只能将一部分可利用的焓降转换为内功，从而导致汽轮机的内耗。所以在电厂机组运行中，如何提高机组运行效率是做好节能降耗工作的一项重要工作。在实践中可采取如下措施来改进：当蒸气流经动叶栅时其相对速度可提高；通过采用渐缩叶片等方法降低叶栅出口壁的厚度，从而大大降低叶栅内因摩擦而产生的动能损失，有利于降低这些火电厂的锅炉燃油使用情况。

3.4 做好日常监督管理工作

由于能源的浪费和产生的大量污染源，其中既有客观原因也有很大一部分是人为，所以须加强日常监管以减少生产中的能耗。

加强节能减排意识，在平时的工作当中要把节能减排观念树立起来，须在日常工作中加大对员工的培训和宣传力度，让值班人员在节能减排方面发挥自己的主动性，积极探索节能减排的经验，提高运行的技能；在机组运行中往往因其动态特性导致了数据的变化，因此要时刻关注和调整机组运行情况，通过比较机电的耗煤量发现问题所在，采取相应的对策，使影响在可控的范围之内，从而有针对性地做出反应。

在监管期间，要加大火电厂单位的监督力度，按照国家有关标准和行业标准，进行大规模的能源计量管理，然后再严格区分供热和非生产用电；对设备的维修须建立健全的维修制度，并对各种维修标准进行规范，以保证设备的高质量运行，保证设备在生产中处于最佳的运行状态，防止因设备故障而影响到供电公司的供电。设备的失效还会对能耗产生一定影响，不能充分发挥节能减排的思想，对实现节能减排的目的也不利。在购买煤炭时须选用优质煤炭，进一步增强采购前、采购中和采购后的监管，防止煤炭在源头出现质量问题，从而达到节能减排目的。