浅论火电厂主要环节中的节能控制与监督管理

2023-01-14回成祥HUIChengxiang

价值工程 2023年1期

回成祥HUI Cheng-xiang

（遵化电厂，遵化 064200）

0 引言

火电厂作为电力系统的主要组成部分，随着供电体制改革以及竞价上网制度的推行，同时由于环境保护的严格要求，火电厂都在进行生产各环节的能耗降低和成本控制[1]。火力发电厂增加了对脱硫与除尘装置的投资，已经超过了环保的标准，同时又提高了发电能耗，所以火力发电厂的节能工作十分繁重和迫切。生产节能需要应用各类新工艺、新技术和新管理，通过工艺提升和技术应用，加强资源调配和管理控制，实现节能的目的。

1 火电厂节能的重要意义

由于社会主义市场经济的快速发展，火力发电厂的节能资金极大地改变了我国初级产品市场的供求格局，资源价格对我国经济社会发展的约束作用日益明显。因此，节约能源已被视为与煤炭、石油、天然气和电力同等重要的“第五能源”，火电厂作为重点用能单位开展节能工作责无旁贷[2]。另一方面，电力体制改革实施了厂网分家、竞价上网，煤、油价格日趋上涨，环保治理、排污收费增加等，也对火电厂如何减少生产环节中各项损失、降低煤耗提出了更高要求。为了在社会主义市场经济的发展环境中生存和发展，迫切需要将先进的节电技术应用到火电厂，完善节电管理机制。

2 对火电厂生产过程中能量损耗的节能控制

火力发电厂的主要生产流程，可粗略分为：燃料的入厂和入炉、供热量处理、煤粉锅炉制造、燃料锅炉发展和燃烧，以及蒸汽的生产和消耗、汽轮机组设计和动力输送等。

由图1可以表明，在发电过程中的任何一种重点生产环节中均产生了能量消耗的问题，但若企业可以自觉地采取合理的科学技术措施与管理手段，使生产各环节中的能源消耗水平得以合理地调节，从而尽力地减少重点生产过程中所能够减少的能量耗费，就可以切实地实现节电的目的。

图1 发电厂热力循环

2.1 入厂和入炉燃料的节能控制

一般来讲，燃料占发电成本约为70%左右。如果燃煤质好价优，则锅炉燃烧稳定、效率高，机组带得起负荷，不但能够减少燃料的消耗量，更有利于节省发电成本；但一旦燃料质次价过高，则锅炉的燃烧稳定性会较差，燃料质量降低，同时锅炉本身以及附属设施维护修理费用会大幅提高，显然对成本是非常不利的。由此我们知道，进厂与入炉能源费用的合理控制也是电厂节能工作的重点，这一环节的合理控制，将在很大程度上制约着其后各个生产过程中的能源消耗。

由图2得知，火电厂的能源供应需要经历诸如生产、检验、配煤、储存，以及厂内运输等几个阶段，而后再送到锅炉燃烧。所以，对燃煤的质与量的管理应在每一流程中都应该落到实处。

图2 燃煤运输管理流程

为了保证企业燃煤质量，在质量验收过程中，一般会采用称重、取样、检验等操作的三级管理，有效地掌握了入厂及入炉煤炭的质量。此外，企业还设立了由多名负责人和员工组成的煤炭质量控制机构。该机构的各级成员是监督员、煤炭计量和检验、自动和手动取样、定期盘点、混合和燃烧校准，以监督和协调各自的职责，有效地实现节能监督的效果。此外，还进一步改进了对测量仪器的准确度和量热值差的评估，并进行了有效的节约管理。

2.2 制粉单耗、煤粉细度和锅炉燃烧的节能控制

①制粉系统的功耗约占电厂功耗的25%。在保证制粉系统出力和控制合理煤粉细度的前提下，降低制粉系统的单耗是重要的节能途径之一。

考虑到安全燃烧和运行经济性，在控制磨煤机出口瓦温不超限的前提下，应根据煤质情况，尽量维持磨煤机出口较高的热风温度，保证足够的干燥风量；在具有大负压的棒胶束装置中，对于双入口和双出口直接注射模具制造设备，能够适当减少系统的漏气，保持大的通风流量，合理打开再循环挡板，减少第三次风力，确保通过ADSL过滤器和电话计算机分离器返回粉末的管道不堵塞，提高了小碎屑的均匀性和煤的小颗粒尺寸的均匀性，这就要求保证合理的密封，防止粉体密封和粉体运行的平均风压计算，确保磨煤机合理的料位和适当的煤比。

此外，在球磨过程中，钢球随时间补充和更换，并及时根据煤种变化调整分离器挡板，控制煤粉细度。

如果热发生器的输出和过剩过大，则更换适当的叶轮，以减少不必要的节流损失，以及改造粗、细粉分离器，提高分离效率等都是有效的控制制粉电耗的节能手段，可以合理调整粉丝的电力成本。

在生产棒状胶束的电力成本节能评估中，将煤粉锅炉、有害灰分等有害物质净化为平行评估标准，避免公司在交接班期间频繁启动和停止棒状胶束生产系统的不正当竞争。

②锅炉燃烧的节能控制。电站锅炉是最大的燃料能源消耗设备。锅炉燃烧过程中燃油的能量损失主要是排烟损失、机械不完全燃烧损失、化学不完全燃烧损失、散热损失和灰分物理损失。本文主要描述了燃气和水能进入锅炉后的能量变化和消耗过程，如图3。

图3 燃料、水的消耗和锅炉燃烧

锅炉温度工作过程中，一次风温度升高，二次风速度降低，二次风速度降低，煤粉锅炉温度升高，煤粉锅炉转动强度改变，煤粉细度降低，氧气调节，并进行了配风调整。这是一种节能控制策略，可以改进棒式胶束等工作方法，减少煤炭饰面，尤其是空气预热器的通风，减少呼吸器和空气预热器的积灰，减少各种损失。其中，主要节能控制参数为省煤器出口氧含量、热损失温度和飞灰含碳量。

在需要焚烧的煤种发生变化的情况下，可以提高燃料锅炉的运行效果，并采取减少煤耗的措施，如点火器的转换、点火区域内的火焰保护区域面积、混合煤燃烧模式等[3]。例如，在我省的一个电厂，最初设计用于燃烧稀煤和烟煤混合煤的1025t/h燃煤锅炉不受锅炉燃烧温度高和再热蒸汽温度低的控制，但在安装和运行时没有安装在燃烧带中，但无法改善设计煤种的供应。以贫煤为主要燃料燃烧时，增加100m2高温燃烧区，可提高锅炉燃烧温升和燃烧稳定能力。由于锅炉水温可控制在145MW至300MW范围内，并可保持在较高的高炉温度，因此锅炉燃烧温升的预热效率保持较高，以解决锅炉燃烧温升和排气时再热蒸汽温升较低的问题。达到良好的节电效果。

在锅炉燃烧过程中，点火助燃器的能耗是节能控制的关键。控制燃料质量是合理设置发电机组启停方式、提高发电机组检修效率、降低燃料启动锅炉及设备抢修调度频率、自动启停、节约燃料、提高运行水平的重要措施[4]。此外，使用节能油枪有利于减少燃煤锅炉启动、停机和低负荷运行时发动机和燃烧燃料的消耗。

2.3 主要蒸汽参数的节能控制

蒸汽压力和温度是蒸汽质量的主要指标。例如，当蒸汽压力低时，外部压力不变，但蒸汽消耗增加，碳消耗增加。当压力过低时，涡轮可以降低负载。

一般来说，当空气压力小于标称值5%时，涡轮的蒸汽消耗量增加约1%。使用超高压技术的亚临界压力单元的蒸汽消耗增加了约1.3~1.5，投资过热温度每降低10°C，循环热效应就减少了约0.3%。因此，在工作时必须尽可能地在预定区域内调节压力和蒸汽温度。

运行时，空气压力主要由蒸发控制，平衡高压锅炉的蒸发和涡轮负载，满足单元负载的变化。蒸汽温度控制主要通过燃烧控制来实现，但是也可以使用其他方法作为辅助装置。

在过热系统中，在一定的压力模式下，加热问题导致过热温度上升，冷却方式采用供水方式时，节能装置的水减少，烟气温度和烟气损失增加。

在加热系统中，负荷一定时，向加热装置的喷水降温后，加热中的蒸汽压力头损失和涡轮低压汽缸的蒸汽流量增加，高压汽缸的电力降低，高压汽缸的蒸汽流量降低，导致高压蒸汽的低温蒸发和旋转，必然降低整个单元的经济性。一般来说，超高压发电单元的热循环效率每降低1%的加热蒸气温度（锅炉蒸发量的1%）就下降0.1~0.2。因此，加热蒸气的温度可以主要通过使火焰喷嘴和烟气喷嘴振动来控制。

2.4 汽轮发电机组运行的节能控制

涡轮运转的功率损失主要是相位损失，对应的冷源损失发生在涡轮排气过程中。描述涡轮效率的最重要数据是蒸汽消耗和单位热消耗。主要说明进入锅炉的水的吸热、蒸发、工作、冷却能力的变化和影响。

涡轮节能技术改造措施主要有：通流段技术改造、蒸汽密封及蒸汽密封系统技术改造、中低转子延在轴方向、抽油结构改善、涡轮油污染防治等。防止断油和布什燃烧技术、发电机振动状态的改善、变速系统的改善等。

在运行管理和维护方面，要注意单元最大真空速度的管理和提高。确保河边水泵室设备正常运行，提高机组换热水质：确保橡胶球清洗设备安全运行，提高橡胶球接收率。合理调整循环器的工作空间，定期清洗冷凝器的零点和五面。涡轮热消耗过高，要做好节能检测和分析，定期检查高压汽缸和中压汽缸的热效率，同时监测单元阀内部泄漏。

2.5 火电机组主要辅机设备的节能控制

发电站的电力使用量约占总生产单位能力的5%-10%，除磨矿系统外，火力发电厂的主要辅助设备，例如泵、风机等的电力使用量约占全厂电力使用量的70%-80%。泵和风扇的节电水平主要体现在电力使用量上。

水泵和风机的节能关系到消费是否过多，以及风机与管网是否兼容。但是，在水力发电站的建设中，管网的电阻值的正确测量和计算是困难的，由于难以考虑长期运行中可能发生的完全不同的问题，所以系统的最大流量和储存量的余量通常被视为所选择的设备型号的设计值。泵和风机的类型和系列非常有限，所以如果选择有不满的模型，大多必须依赖大型模型。这样，水力发电站的高压锅炉等辅助设备的总容量和大气压余裕度，特别是送风泵、空气控制泵、一次风机和粉末洗净器的总容量和大气压余裕度达到20-30很常见。

因为泵和风扇的组装很难，所以要求精度，很多都很贵。在行动中代替那些既不现实也不经济。因此，主辅助设备的选择和配置是最重要的节能控制点。因此，施工初期需要对各方面进行检查。另外，所有辅助机器的速度和驱动转换也是一般的节能方式。另外，发电站和其他辅助设备中，由泵和风机产生的发动机容量大部分几乎不变，只要启动和使用，设备的单价几乎不变，所以在通常情况下，启动和停止的调节是这种设备节能的主要手段。

2.6 火电厂用水的节能控制

火电厂的节水工作其实也是节能工作的一部分，经统计分析，锅炉补水率升高1%，供电煤耗大约要增加3g/kWh。火电厂的节水指标主要是机组补水率，它是指在发电机组运行中补充到锅炉、汽机等设备中的除盐水与锅炉总蒸发量的比值。机组补水率是一个比较大的指标，它包含了锅炉排污率、锅炉蒸汽使用率、汽机汽水损失率、机组排水损失率（启动环节）等。

目前循环水处理方法较多，主要与酸性降低碱度加阻垢剂阻垢缓蚀剂，以防止腐蚀，和杀菌剂防止微生物粘泥，再加入水或弱酸处理相邻的流法，石灰处理降低碳酸盐硬度等，其目的是为了保证水安全的前提下，尽量提高循环水浓缩倍数，减少污水。近年来，高效阻垢缓蚀剂的开发，大大提高了循环水的防垢和防腐蚀性能，从而提高浓度比减少排放创造条件。

3 火电厂生产节能监督管理

①火电厂内设立了节电管理监察管制组，负责人一般由总工程师兼任，并设有生产节电管理工作的领导小组，负责统筹、管理和督促所有的生产节电管理工作。通过领先的科技，合理优化的工艺流程，改善设备运转的工作状态和操作方法，提高对废水的回用，从而降低了发电的资源损耗率。生产节电管制组定期举行工作，对落实情况进行检验，同时还对生产资源的使用技能和方法进行了宣传教育，采取设立节电管理专栏的形式，加强用生产节电的宣传力度，并提出了相应的惩罚办法，遏制了生产资源浪费情况，引导企业节水节电，从而增加了全员参与的积极程度。开展生产节约管理知识讲座，以增强发电厂员工的生产节约意识，加大对节约生产资源方法的教育，提高生产管理人员的资源节约意识。

②定时完成测量仪器的校准，保证用水用电测量的精度。对水表进行定时校准，特别是对淡水泵站的关口水表，应加大检测力量，以提高测量的安全性和精度。同时要搞好电能计算和煤分析等基础测量项目，并强化对检测装置、计量设施的监督管理。

③加强节能技术创新，运用新科技，创新管理。在低温再热器上扩大了受热面积，并完成了对锅炉低温的再热器技术改造，以进一步提高机组的循环热效率。分析研究燃烧的优化运行方案，加强对燃烧运行等专业知识的学习和研究。提高运行人员的从业水平和胜任能力，保持岗位的配合，杜绝操作失误，减少生产事故。