浅论火电厂的节能

一．节能的意义：
目前国家正处在重新考虑能源发展战略的关键时期。围绕实现现代化， 要求调整我国能源发展战略，优化能源结构，提高能源利用效率，进一步明确和贯彻节能优先的长期能源战略，把建立国际多元化能源供应体系作为长期能源供应的战略目标，把能源优质化作为主攻方向，把天然气开发作为下世纪能源开发的重点，加强天然气管网系统等能源基础设施建设， 注重核电、水电、风电等优质一次电力的开发， 加快洁净煤技术的开发利用。
电能是国民经济各生产部门的主要动力，电力生产消耗的能源在我国能源总消耗中占的比重也很大，因此提高电能生产的经济性具有十分重要的意义。在保证供电可靠和良好电能质量的前提下，进行优化调度，最大限度地提高电力系统运行的紧急的经济性，为用户提供充足的、廉价的电能，为此，可以采取的措施有：安装大容量的发电机组，充分发挥水电在系统中的作用，尽量降低发电厂的煤耗率（或水耗率），合理分配各发电厂间的负荷，减少厂用率和电网损耗。
二．节能措施：
节能思想应贯穿在火电厂的规划、设计、运行、管理各方面，下面就这几个方面详细讨论：
1. 全局地规划以提高系统的经济性
加快电力工业的建设，确保电力工业的建设发展优先于其他工业部门，首先必须做好电力系统发展的规划设计：
1）优化接线方案。只有当火电厂在电力系统中的接线方案合理时，才能降低网损率，避免功率过多的损失在输电环节，提高火电厂输出功率的利用率。这就要根据能源分配原则，即损耗最小和线路距离最短的原则，先将供电区域分成若干各区域，在各个分区内选择接线方案，最后在整体分析。采取先技术后经济的比较选择，在技术合理的供电方案中首先要进行粗略的经济比较，方法是按象征升压变电站投资大小的断路器数和象征线路投资大小的线路长度进行比较，再考虑以下经济因素：电能损耗、主要原材料的消耗量、工程总投资、年运行费及年运行费用。譬如，暂时不考虑经济性，采用单母线接线时，使用进线母线断路器2台，母线分段断路器1台，而采用双母线分段接线时，使用进线母线断路器2台，母线分段兼联络断路器3台，显然，单母线接线的投资较少，故优先选用单母线接线方式。
2）发展热电联产。积极鼓励、支持、优先发展热电联产集中供热， 是节约能源的需要。我国电力发展主要依赖煤炭，因此存在不可避免的环境污染问题。 面对环境压力，电力工业今后发展必需考虑优先发展水电，调整和优化火电结构(如适当发展燃气电站和扩大洁净煤燃烧技术的应用、关停小火电)，适当发展核电和新能源发电(如风力发电、地热与潮汐电站)，鼓励热电联产。热电厂是改善环境质量的重要措施。热电厂的锅炉容量大、热效率高、烟囱高、除尘效率高，如选用循环流化床锅炉还可炉内脱硫， 由于集中实现热电联产还更有利于灰渣综合利用和节省宝贵的城市建设占地。热电联产是一种供热量大、供热参数高、供热范围广、节能量多，既能满足工业用汽，又能满足民用采暧、热水供应，供热价格便宜的供热方式。正是由于热电联产集中供热能够有效地改善环境质量， 所以积极发展热电联产是节约能源、改善环境质量的有效措施， 完全符合国家的产业政策。据电力工业统计资料， 我国的热电厂热效率均能超过常规火电厂的热效率一倍以上。实现热电联产的小型供热机组，其热效率超过大型高参数常规火电机组。
2）推广大容量机组。单台发电机组容量越大，单位煤耗越小。因此，结合地区经济的发展状况，优先建设大容量机组火电厂，让大容量机组在电力系统中承担基本负荷，这对减少能耗、提高能源效率具有重大意义。
2. 设计要经济可靠
这里主要从电气设计角度出发，主要围绕电气主接线的设计，讨论其设计的经济性。一个工程设计的好坏，往往在于最初设计的成功与否。在满足技术要求的前提下，应做到经济合理。具体要求为：
1)投资省：主接线应简单清晰，以节约断路器、隔离开关等一次设备投资；要使控制、保护方式不过于复杂，以利于运行并节约二次设备和电缆投资；要适当限制短路电流，以便选择价格合理的电器设备；在终端或分支变电所中，应推广采用直降式(110／6～l0 kV)变电所和以质量可靠的简易电器代替高压侧断路器。譬如，在电压母线分段处安装母线分段电抗器，可有效降低分段断路器的容量，未装电抗器前，断路器选用SN10-5000A,安装后，选用SN10-3000A，额定电流减小40％。
2)占地面积小：电气主接线设计要为配电装置的布置创造条件，以便节约用地和节省架构、导线、绝缘子及安装费用。在运输条件许可的地方，都应采用三相变压器。
3)电能损耗少：经济合理地选择主变压器的型式、容量和台数，避免两次变压而增加电能损失。本例中，因为地区负荷较小，半数以上的容量需经升压变压器输送到系统，由于有4台机组，考虑将机组分为2部分，一部分机组承担地区负荷，因而变压器采用三绕组的形式，另一部分机组，考虑用扩大单元接线，直接经升压双绕组变压器接入系统。相反，若每台机组均选用三绕组变压器，既带部分地区负荷，又将剩余容量馈送系统，显然，后者极不经济。
3. 生产环节节能控制
火电厂的主要生产环节可大致分为：燃料的入厂和入炉、水处理、煤粉制备、锅炉燃烧以及蒸汽的生产和消耗、汽轮机组发电和电力输送等。发电过程中任何一个主要生产环节中均存在能源损耗的问题，如果能够有意地通过有效的技术利管理手段使各环节的能源消耗水平得到合理控制，并努力消除生产过程巾可以避免的能量浪费，就能真正达到节能的目的，
1）改善燃煤质量。一般来讲，燃料成本占发电成本约为7 5％左右，占上网电价成本3 0％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，不仅能够减少燃料的消耗量，更有利于节约发电成本； 如果燃煤质次价高，则锅炉燃烧稳定性差，燃烧效率低，锅炉本体及其辅助设备损耗加大，显然对发电厂是极其不利的，因此入厂和入炉燃料的控制是发电厂节能工作的源头．这一步工作是否得到有效控制，将在很大程度上影响到其后续生产环节的能源消耗。火电广的燃煤要经过诸如计划、采购、运输、验收、配煤、储备及厂内输送，煤粉制备等多个环节，最后才能送入锅炉燃烧。对燃煤质量的控制应在上述各环节上都要落到实处。2）降低制粉系统单耗。制粉系统的耗电占厂用电的25％左右，显然，在保证制粉系统出力，控制合理煤粉细度的前提下．降低制粉系统单耗是重要的节能途径。
3）提锅炉燃烧效率。锅炉是最大的燃料消耗设备．燃料在锅炉内燃烧过程中的能量损失主要包括：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、灰渣物理热损失等。因此，只有通过减少各项损失，提高锅炉燃烧效率才能实现锅炉燃烧的节能控制。
4）提高汽轮机效率。汽轮机运行时，其能量损失主要指级内损失．另外，汽轮机排汽也会造成一定的冷源损失。反映汽轮机效率水平的主要指标为汽耗率及机组热耗率。汽轮机的节能改造措施主要有：通流部分改造、汽封及汽封系统改造、低压转子的接长轴、改进油挡结构投防止透平油污染、防断油烧瓦技术、改善机组振动状况、改进调节系统等。此外，应加强对汽轮机的检修，以提高运行的稳定性。
5）改善蒸汽质量。蒸汽压力和温度是蒸汽质量的重要指标．如果汽压低，外界负荷不变，汽耗量增大，煤耗增大；汽压过低，迫使汽轮机减负荷。过、再热汽温偏低，压力变时热焓减少，作功能力下降．也就是当负荷一定时．汽耗量增加，经济性下降。如何合理控制这两大指标，提高经济性，也具有重大意义。
6）推广变频调速降低厂用电。发电厂厂用电量约占机组容量的5～l0％，除去制粉系统以外，泵与风机等火电机组的主要辅机设备消耗的电能约占厂用电的7 0～8 0％ 。泵与风机的节电水平主要通过耗电率来反映。泵与风机的节能，重点要看其是否耗能过多、风机与管网是否匹配。大容量机组的火电厂的节水的重点在于灰渣系排放系统 。目前煤电厂主要用水力系统将灰渣排到贮灰场和贮渣场。目前火电厂中的主要用电设备能源浪费比较严重，其具体表现如下：(1)通过改变挡板或阀门开度进行流量调节时，风机必须满功率运行，不仅效率低下，节流损失大，且设备损坏快；(2)执行机构和液力耦合器可靠性差，易出故障，设备利用率低，精度差，存在严重非线性和运行不可靠的缺点；(3)电机按定速方式运行，输出功率无法随机组负荷变化进行调整，浪费电能(4)电机启动电流大，通常达到其额定电流的6—8倍，严重影响电机的绝缘性能和使用寿命。解决上述问题最有效手段之一就是利用变频技术对这些设备的驱动电源进行变频改造。变频调速控制节能原理是通过改变频率f来改变电机转速。理论上这种调速方式调节范围宽(0 一100 9.5)，且线性度很好，变频器设备本身能耗很低，无论是轻载还是满载都有很高的效率。此外其运行可靠性，调节精度及线性度(可达99％)都是其他调速方法无法相比的。因此，应推广先进的电机调速系统在火电厂中的应用。
4. 生产管理节能措施
节能管理是技术节能的重要补充，可参考如下管理经验：
1)加强基础管理工作
加强领导，落实责任，为节能工作提供组织保证。主要职责包括：根据节能工作需要及时制定和修订节能管理制度、规定；定期检查节能管理规定的执行情况；组织分析生产技术指标及审定整改方案；加强生产用水、用电的管理，建立各种台帐，检查节水、节电工作并提出考核意见。
广泛宣传、提高意识。为节能营造上一个良好氛围广泛开展节能宣传教育活动，共同营造一个人人关心节能、个个参与节能、事事为企业节能作贡献的良好氛围，使企业职工充分认识节约一滴水、节约一度电、节约一克煤是为企业效益作贡献，为社会节约资源。不断提高广大职工的节能意识和资源意识，增强节能的自觉性。加强职工的政治思想工作，不断提高员工的工作积极性。
强化生产过程管理，提高机组运行水平。要求运行人员增加节能意识，规范操作，进一步提高系统分析问题能力；要根据煤质、负荷等情况，探索出机组稳定、经济运行指导值，对出现的异常，要认真对待，要进行横、纵比较，弄清异常的真正原因。检修策划是追求细化、具体、超前、可靠性管理。做到日具体安排、月详细计划、季系统排查；以降非停为中心工作，提高工作质量为切入点，扎实推进设备状态管理制，为节能提供设备基础。
节约用电，提高节约和科学用电，反对浪费。节约生产、生活用水。定期组织安排对生产、生活用水、用电进行检查，发现未按规定执行的，使用强制手段，进行关停；并对有关人员和单位负责人进行考核通报，各单位应根据本规定，制定相应的考核细则。
认真做好能源计量、煤分析等计量工作。
加强设备巡检、检修消缺管理，提高设备健康水平。
2）积极推进运行技术的创新。
积极学习、掌握燃烧优化运行方案。运行人员积极组织燃烧、加强燃烧调整，合理配风，做到初参数压红线运行。一切都以提高发电量为出发点，因为负荷上升，锅炉热负荷加强，炉膛温度提高，燃烧稳定性得到提高，相应的熄火、燃油、厂用电率、供电煤耗就能相应地得到好转。带不起负荷的原因，主要原因是煤质差、制粉出力的限制等。提高运行人员技术水平和责任心。特别是司炉，是运行岗位中最辛苦和技术要求高的岗位，上班前休息好，保持心情好，提高责任心，学习燃烧技术，将有助减少人为因素；各运行岗位要密切合作，减少操作上失误等。降低煤耗，锅炉效率是关键，提高锅炉效率只有降低飞灰，在燃劣质煤时，要求司炉，将自己的工作经验与中试所的试验数据相结合，从主观到客观全方位进行分析。
3）加大节能技术改造，提高设备可靠性
对锅炉低温再热器改造，在原低温再热器上增加受热面，提高再热汽温，也就提高了机组循环热效率。通过对送风机叶轮改型，加大送风机的风量，提高了锅炉出口氧量，减少了飞灰可燃物，提高了锅炉效率。经常检查受热面的积灰情况，发现积灰严重时，及时进行冲洗，以提高传热效果。对空气预热器漏风整治。空气预热器及与其相连的烟、风道、伸缩节打开保温后查漏、补漏；空气预热器前、后所有人孔门采用密封焊接，管箱内漏管两端采用堵头闷堵等措施，减少了空预器漏风。对汽机进行DEH改造，拆除原汽机前箱内调速部分，但保安系统不动，提高机组的调节灵敏度及与负荷变化相适应性。对真空系统进行查漏、堵漏。更换凝结器铜管，有利完善凝汽器真空、端差、过冷度，以及提高凝结水的品质。
4）加强燃料管理
要加强入厂煤的检验。燃料是成本控制的重点，不能出现燃煤管理的盲区、工作岗位的失职，防止入厂煤在采样、制样、化验过程中出现舞弊行为，为便于管理，减少成本的可变因素，燃料的购货价应以热值为单位，尽最大努力减少亏卡亏吨。要逐步作好选购燃煤的经济性分析。进一步认识到燃料经营管理的复杂性，因为燃料的品质影响到燃料的价格、机组效率，有时还影响到机组的安全指标。燃料加装入厂煤采样工业电视监视系统与自动采样装置，加强入厂煤的监督，确保采制样的准确性和煤质情况的真实性、准确性和及进性。加强配煤参烧管理。配煤的第一步是实现来煤的分类堆放，并建立各分堆煤质档案，即实现煤场管理。确定配煤比例：现有的混煤方式很粗略，不同煤种基本上按照1：1混配。要实现科学配煤，必须确定科学的配煤比例。可以通过试验的方式，确定现有不同煤种的混配比例组合，在实际混配中，根据来煤情况，应能方便、及时地指导配煤工作。确定配煤比例后，燃煤需要按规定比例，均匀混合，若无专有混煤设施，只有通过不同输煤皮带，用皮带称控制其载荷量，实施配煤方案。
三．结束语：
火电厂作为电力系统的重要组成部分，必须使规划、设计经济可靠，管理创新，同时要积极推进节能技术的研究和应用，最重要的是全方位投入，使节能降耗上一个新台阶。