煤炭火力发电厂关键节能因素分析

邱智伟(郑州大学化工与能源学院,河南郑州 450001)



煤炭火力发电厂关键节能因素分析

邱智伟
(郑州大学化工与能源学院,河南郑州 450001)

【摘 要】随着世界能源的短缺和中国资源节约型经济的建设,我国节能减排监管力度的加强,以及企业能源成本的压力,节约能源在企业生产中占据越来越重要的地位。在此严峻形势下,本文结合煤炭火力发电厂能源利用现状及其特点,从锅炉、汽轮机、主要综合因素等几大方面重点分析煤炭火力发电厂的关键节能因素,为我国煤炭火力发电厂的节能减排提供可行性建议。

【关键词】煤炭火力发电厂 节能 能源因素 锅炉效率 汽轮机效率

1 引言

能源是人类长久以来赖以生存与发展、社会得以稳定与繁荣的关键性物质基础。目前，我国已经发展成为当今世界排名第二位的能源生产国与能源消费国。其中，煤炭在我国一次能源生产和消费中所占比例一直是70%左右，今后30～50年内，在我国一次能源构成的主导地位不会改变。因此，在我国电力行业中，煤炭火力发电仍会长期占有重要地位［1］。

然而，火力发电厂消耗能源大，其中仅燃煤电厂消耗的煤炭量就占全国煤炭消耗总量的50%左右，虽然我国火力发电厂的供电煤耗已接近世界先进水平，但与一些发达国家相比还有很大差距。因此，煤炭火力发电厂的节能就显得尤为重要。

2 煤炭火力发电厂能源利用现状

就目前而言，我国的电力生产仍然主要以煤炭为主。在火力发电厂中发电成本中大约60%都是燃煤成本。但是，以我国200-600 MW机组来说，其供电标煤耗最低的仍较国外先进水平高10g／(kW·h)[2]。我国同时也有相关法律对节约能源作出规范，例如《中华人民共和国节约能源法》就明确指出：“节约资源是我国的基本国策。国家实施节约与开发并举、把节约放在首位的能源发展战略。”因此，我国必须在燃煤电厂实施科学的节能措施，必须明确燃煤电厂的能源因素，挖掘节能潜力，实施具体的节能措施，以达到节能效果，提高经济效益。

3 锅炉因素分析

锅炉热效率是反映锅炉运行经济性的一项综合指标。锅炉热效率越高，热量损失就越少，电厂热经济性就越好。具体有如下指标：

(1)排烟温度：排烟温度过高，将直接导致热损失增大，锅炉的热效率降低。

(2)锅炉氧量：锅炉氧量影响燃烧的稳定性和燃烧效率。氧量不合格，不仅会造成燃煤损失，而且影响生产效率。

(3)飞灰和灰渣可燃物：一般情况下，300MW燃煤机组锅炉飞灰可燃物含量每升高1%，锅炉热效率降低约0.3%，机组供电煤耗升高1.11g/(kw·h)左右［3］。

(4)煤粉细度：煤粉过粗，锅炉排烟温度升高；煤粉过细，增加了受热面积灰的几率，同时也增加了制粉系统电耗。

(5)空气预热器漏风率：空气预热器漏风会导致锅炉排烟增多，使空气直接进入烟道被引风机抽走排向大气，由于排烟量增大，使引风机的电耗增加。

(6)吹灰器投入率：经长期运行，吹灰可降低锅炉的排烟热损失，送、引风机电耗也明显降低。

(7)锅炉主蒸汽压力/温度：汽温过高会加快金属材料的蠕变产生额外的热应力，缩短设备的使用寿命。汽温过低则会加剧侵蚀汽轮机叶片，长期运行甚至损坏设备，使发电厂的经济性降低。

(8)锅炉再热蒸汽温度：再热蒸汽温度每降低1℃，热耗将增加0.025%，机组供电煤耗增加0.07g/(kw·h)左右。

(9)过热器减温水流量：对于过热器和再热器，随着减温水量的增加，机组煤耗率都近似线性增加。

(10)锅炉排污率：排污率越高，炉内废渣结垢越少，锅炉热效率就越高，能量损失越少。

4 汽轮机因素分析

汽轮机组热耗率即汽轮机从外部热源取得的热量与其输出功率之比，单位为：KJ/(KW·h)。热耗率越大，则汽轮机热损失越严重，能源利用率就越低。详细指标如下：

(1)凝汽器真空：国产引进型300MW机组普遍存在真空度偏低的问题，凝汽器真空度在91%到94%之间，比设计值低3到6个百分点，使机组供电煤耗增加8.16g/(kw·h)。

(2)真空严密性：当漏入真空系统的空气需增加射水抽气器或真空泵的负荷，浪费厂用电及工业用水。

(3)凝汽器端差：凝器设备汽轮机排汽温度降低的同时会降低排气压力，机组的真空度就越好，汽轮机热效率就越高。

(4)凝结水过冷度：凝结水过冷度会增加冷源损失，增大汽轮机热耗率，增加生产成本。同时，过冷度会引起凝结水的含氧量增大，从而加剧凝汽器内换热管及相关管道阀门的腐蚀，缩短设备的使用寿命。

(5)给水温度：中间再热能有效降低冷凝器的冷源损失，同时回热加热使蒸汽的吸热量减少。

(6)加热器端差：端差增大会降低出水温度，增加抽气量和锅炉吸热量。

(7)高加投入率：高加投入率偏低会造成高加泄漏，能源浪费，增加检修工期，换热管使用寿命降低。

5 主要综合因素分析

5.1 发电煤耗

发电煤耗作为一项重要的经济指标，不仅反映发电厂电力生产时的能源消耗，有利于发电厂进行节能改造，而且也能说明电力生产的技术水平，便于与世界先进国家作比较。

(1)入厂煤与入炉煤热值差：分析入厂煤与入炉煤热值差，有助于了解煤场存煤损失，同时也便于对煤质进行检验，收集燃煤管理的相关资料。入厂煤与入炉煤热值差应控制在502J/g之内。

(2)配煤合格率：合格率越高，配煤越能满足生产条件，燃烧越充分，能源利用率就越高。

(3)燃料其他管理因素：应充分考虑煤炭全水分、入炉煤质合格率、燃料到货率、亏吨率、索赔率、检斤率、检质率和煤场存损率。

5.2 供电煤耗

供电煤耗是火电厂每向用户提供1KW·h电量所需要消耗的标准煤量，单位g/(kw·h) 。供电煤耗是反映火电厂能源转化效率的综合指标，是火电厂生产经营情况的综合体现。

5.3 厂用电率

按照目前发电厂的通用统计方法，厂用电率可以分为综合厂用电率、发电厂用电率和辅助厂用电率三种。其中发电厂用电率约占全厂综合厂用电量的90%左右［4］。

5.4 发电水耗

火电厂在生产过程中需要消耗一定量的水，用于化学补给水，循环冷却用水的补充水及其他工艺用水等。提高机组负荷率、循环水浓缩倍率可降低发电水耗。

6 结语

通过以上研究分析得出以下几条结论：

(1)我国的电力生产一直以火电为主，在以后不短的时期内，火力发电厂仍会在中国电力行业中占据重要地位。

(2)燃煤电厂生产过程的特点决定了其是高耗能企业。因此，在燃煤电厂的节能势在必行。

(3)通过对煤炭火力发电厂能源因素的识别分析，在实际生产中，抓住主要耗能方面，控制主要能源因素，有效的降低能源消耗，提高能源利用率。

参考文献:

[1]程刚.火电厂主要生产环节中的节能控制与监督原理[J].电力技术经济,2005.

[2]李勇.能源审计及其在燃煤电厂的实施[J].吉林电力,2009, 37(1): 6-9.

[3]周宝欣.火力发电厂生产技术管理[M].北京:中国电力出版社, 2005.122-157.

[4]郭玉安.凝泵变频在发电厂的应用及其经济性分析[J].电力学报, 2010.249-272.