火电厂节能减排的重要性及策略研究

摘要：在现代能源需求量不断增加的过程中，火力发电厂需要供应更多的电能适应社会发展需求，与此同时会增加更多的能源消耗及污染物的排放。为了实现现代社会的可持续发展这一目标，火力发电厂需要投入更少的能源消耗生产更多的电能量，这就需要火力发电厂在现有基础上应用新技术、新方法，提高能源利用率，降低污染物的排放量。

关键词：火电厂；节能降耗；环保策略；污染物；排放量；能源需求 文献标识码：A

中图分类号：TM621 文章编号：1009-2374（2016）05-0086-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.05.044

伴随着现代社会的快速发展，能源需求量不断增加，电能的需求也越来越多，火力发电厂需要提供更多的电能。但是电能的增加必然造成能源消耗量的大量投入和更多的污染物，环境压力越来越大。为了保护人类赖以生存的地球的可持续发展，国家能源发展战略计划要求各能耗企业大力提高能源利用率的同时大幅降低污染物的排放。只有这样才能真正建设和谐的可持续发展经济社会，为此火力发电企业进行节能减排改造势在必行。我们需要从现有的火力发电企业现状出发研究如何达到节能降耗的目的。

1 火电厂高能耗、高污染的部位以及成因分析

1.1 锅炉

锅炉是燃煤燃烧的最主要设备，锅炉的容量及燃烧效率决定燃煤的消耗量及燃煤利用率，同时锅炉燃烧过程产生的烟气中的SO2、NOx及固态污染物灰渣是污染环境的主要产物。

影响锅炉燃烧效率的主要因素包括机械不完全燃烧损失、排烟热损失、散热损失、化学未完全损失、烟道漏风热损失、锅炉送风温度、减温水量。

影响环保排放的主要因素是，锅炉燃烧过程产生大量SO2、NOx、灰渣等废气物及固废物。SO2排放量的多少与燃煤中硫份含量有直接关系，并与发电量相关，发电量越大，SO2排放量越大，脱硫运行效率的大小决定烟尘出口SO2排放总量；NOx的排放量与负荷率、燃烧调整方式及脱硝效率相关；灰渣等固废物的排放量与燃烧调整、燃煤灰分及负荷率相关。

1.2 汽轮机组

汽轮机的缸效率直接影响汽轮机效率，汽轮机汽耗率大，整体热电转换效率就降低，煤耗增加，煤耗大能源利用率降低，污染物的排放量增加。

汽轮机凝汽器真空是影响煤耗的主要因素之一，凝汽器真空的高低与真空系统的密封情况、循环水温度、循环水流量、凝汽器铜管换热效果有直接关系。

1.3 工质损失和厂用电率

火电厂的工质损失问题往往与锅炉内的能量消耗损失产生正比关系。而电厂自身的用电率过高会直接增加火电厂发电成本，厂用电率指标是火力发电厂重要生产指标之一。

1.4 化学废水

火力发电厂生产过程中产生大量高含盐废水，高含盐废水直接排放将造成地表水的污染，严重影响生态环境。

2 节能减排的应对措施

2.1 锅炉的节能措施

锅炉运行优化调整，电厂实际燃用煤种与设计煤种差异较大时，对锅炉燃烧造成很大影响。开展锅炉燃烧及制粉系统优化试验，确定合理的风量、风粉比、煤粉细度等，有利于电厂优化运行。我们通过优化锅炉的运行状态，并以此来进行全面的负荷调整，提高燃料的利用率，从而达到节能降耗的目的。

锅炉排烟余热回收利用，在空预器滞后、脱硫塔之间烟道的合适位置通过加装烟气冷却器，用来加热凝结水、锅炉送风或城市热网低温回水，回收部分热量，从而达到节能提效、节水效果。

锅炉本体受热面及风机改造，锅炉普遍存在排烟温度高、风机电耗高，通过改造，可降低排烟温度和风机电耗。具体措施包括：一次风机、引风机、增压风机叶轮改造或变频改造；锅炉受热面或省煤器改造。

加强管道和阀门保温，管道和阀门保温技术直接影响电厂能效，降低保温外表面温度设计值有利于降低蒸汽损耗。

2.2 汽轮机组的节能调控

汽轮机通流部分改造，对于13.5万、20万千瓦汽轮机和2000年前投运的30万、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，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。

汽轮机间隙调整及汽封改造，部分汽轮机普遍存在汽缸运行效率较低、高压缸效率随运行时间增加不断下降的问题，主要原因是汽轮机通流部分不完善、汽封间隙大、汽轮机内缸接合面漏汽严重、存在级间漏汽和蒸汽短路现象。通过汽轮机本体技术改造，提高运行缸效率，节能提效效果显著。预计可降低供电煤耗2～4g/kWh。

凝汽式汽轮机供热改造，对纯凝汽式汽轮机组蒸汽系统适当环节进行改造，接出抽汽管道和阀门，风流部分蒸汽，使纯凝汽式汽轮机组具备纯凝发电和热电联产两用功能，达到节能目标。

汽轮机阀门管理优化，汽轮机阀门管理优化，需要综合各项因素来分析轴承的承载情况，还需要计算不同开启顺序下汽轮配汽不平衡流力。为了达到阀门管理的优化，解决其产生的投入顺序阀运行时的瓦温升高、震动发生异常等问现象，需要运用优化技术来重组阀门的开启顺序，这样才可以使得机组再次顺利地运行，提高效率。

高压除氧器乏汽回收，将高压除氧器排氧阀排出的乏汽通过表面式换热器提高化学除盐水温度，温度升高后的化学除盐水补入凝汽器，可以降低过冷度，一定程度提高热效率。

2.3 工质流失的处理措施

首先，在机组启停过程中，设置投入相应的系统，尽可能地降低泄漏现象的发生，通过水泵密封以及凝汽器的水位调节，从而保证凝结水系统的正常运行；其次，加强对热网疏水的回收，并将此类回收水汇聚于除氧器水箱中，这样在加强回收工质后，也能更好地将高品质工质回收利用，对有效降低补水率，达到其节能降耗的目的；再次，避免除氧器水箱中的工质溢流，并加强除氧器加热系统的日常维护，保证除氧器的除氧效果，对保障锅炉受热面的安全运行方面，都有很好的促进作用；最后，改进热力及疏水系统，可简化热力系统，减少阀门数量，治理阀门泄漏，取得良好的节能提效效果。

2.4 厂用电率问题的处理措施

降低制粉系统的耗能，控制合理的煤粉细度，提高磨煤机出力，在锅炉机械不完全燃烧与磨煤机电耗两个互相矛盾的因素上寻求平衡点，既可有效降低机械不完全燃烧损失，又可降低磨煤机单耗。

空气预热器密封改造，回转式空预器通常存在密封不良、低温腐蚀、积灰堵塞等问题，造成漏风率与烟风阻力增大，风机电耗增加。可采用先进的密封技术进行改造，使空预器漏风率控制在6%以内。

电除尘改造及运行优化，根据典型煤种，选取不同负荷，结合吹灰情况等，在保证烟尘排放浓度达标的情况下，试验确定最佳的供电方式（除尘器耗电率最小）及相应的控制参数。通过电除尘器节电改造及运行优化调整，节电效果明显。

电除尘器高频电源改造，将电除尘器工频电源改造为高频电源。由于高频电源在纯直流供电方式时，电压波动小，电晕电压高，电晕电流大，从而增加了电晕功率。同时，在烟尘带有足够电荷的前提下，大幅度减小了电除尘器电场供电能耗，达到了提效节能的目的。

电厂照明节能方法，从光源、镇流器、灯具等方面综合考虑电厂照明，选用节能、安全、耐用的照明器具。

2.5 降低污染物排放控制技术

低温静电除尘，在静电除尘器前设置换热装置，将烟气温度降低到接近或低于酸露点温度，降低飞灰比电阻，减小烟气量，有效防止电除尘器发生反电晕，提高除尘效率。除尘效率最高可达99.9%。

布袋除尘，含尘烟气通过滤袋，烟尘被黏附在滤袋表面，当烟尘在滤袋表面黏附到一定程度时，清灰系统抖落附在滤袋表面的积灰，积灰落入储灰斗，以达到过滤烟气的目的。烟尘排放浓度可以长期稳定在20mg/Nm3以下，基本不受灰分含量高低和成分影响。

湿式静电除尘，在电场力的作用下，粉尘颗粒会逐渐吸附到集尘极上，进而通过喷水装置将粉尘冲刷到灰斗中排出。同时水雾在烟道中不仅可以捕获细小的微尘也能降低电阻率，有利于微尘向极板转移。为达到除尘率在70%～80%之间，该种除尘方式通常设置于脱硫系统之后进行，其主要作用于PM2.5细小颗粒。

双循环脱硫，这种方式在原理上与单循环脱硫的原理是一样的，但是在效果上要比单循环效果要好，通常这样的脱硫效率能达到98.5%甚至是更高。相对于单循环，双循环分为两个独立的反应罐以及两个不同的循环回路。每条循环回路根据不同情况设定相应合理的pH值，使脱硫反应更加彻底。

低氮燃烧，为降低氮氧化物的生产浓度可采用先进的低氮燃烧器技术，其浓度可控制在200mg/Nm3以下。

废水排放系统的改造，废水的处理一直是处理废水系统的一个非常重要的环节，在废水排放之前先进行过滤装置的处理，将废水转化为工业水进行回收利用，不仅降低了废水污染，也降低了电厂用水的需求，大大提高了经济效益。

3 结语

在现代的电厂运行过程中，我们从经济效益及环境保护上分析，需要全面提升火电厂在各个环节进行改造优化后达到节能降耗的目的，并选择更具性价比的运行方案。根据现场的使用情况进一步促进其全面的建设，并以此在达标排放的基础上来增加电厂的有效发电效益。

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（责任编辑：黄银芳）

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