梁法华
身份证号：452226196510140116
摘要:近些年来，日益严峻的环境问题无疑向人类敲响了警钟，因此国家一直提倡发展低碳经济，要求各个企业大力推进落实节能减排工作。本文首先分析火电厂热能动力系统，然后从系统运行优化和节能减排改造两方面提出了改进思路，探讨了联产技术、回收技术、补水技术在系统优化与节能改造中的应用。
关键词：火电厂热能动力系统优化与节能改造研究
引言
伴随我们国家经济的不断发展，各行各业对电能的需求量也在不断增加，这无疑向火电厂的供电能力提出了更高的要求。当前，可再生资源不断减少，火电厂生产面临较大的资源压力。与此同时，伴随社会经济的快速发展，生产、生活用电需求量不断增加。面对这一局面，在利用热能动力系统发电的过程中，火电厂要引入先进技术进行系统优化和改造，提高能量转化利用效率，减轻资源利用压力，满足节能生产需求。因此，要加强系统优化与节能改造研究，以科学技术为支撑，推动发电事业的健康发展。
1火电厂热能动力系统
热能动力系统发电是指利用化石燃料等可燃物燃烧产生热能，然后经过发电动力装置转换为电能。从系统能量转化过程来看，最初为生物化学能，之后依次转化为热能、机械能和电能。在系统运行过程中，受燃烧不充分因素影响，化石能源遭到大量浪费，能量转化程度较低。与此同时，燃烧将产生大量二氧化碳和二氧化硫，如果未经有效处理就排放至空气中，会引发严重环境污染。在建设热能动力系统时，火电厂需要综合考量各类技术，参照国家、行业技术标准，对各种机械设备进行合理选用和组合，完成系统性能综合分析，在保证系统可靠运行的同时，尽可能提升能量转化率。此外，技术应用方面，要综合考虑技术水平，在保证系统先进性的同时，为日后维护提供便利，使系统建设带来可观经济效益。在系统建设过程中，除了保证设备投资不超预算，还要保证后期产生的损耗费和维修费低于经济效益。近年来，伴随国家节能环保政策推行，火电厂因能源过度损耗和污染治理承担的成本逐渐增加。但目前建设的系统大多关注经济效益，缺少对社会效益的足够考量，最终影响系统运行的经济性。因此，要对系统进行优化和节能改造，提升系统工作质量，为火电厂的可持续发展提供保障[1]。
2火电厂锅炉耗能问题分析
就当前的情况而言，我国大多数火电厂都是使用原煤来作为煤料，而原煤其实就是未曾经过特定技术予以相应处理的煤料，从而导致火电厂锅炉燃煤总体而言质量往往并不高。这些原煤由于品质各不相同，那么自然的也就有着不同的燃烧效果。当火电厂将这类燃料投入锅炉中进行燃烧的时候，燃料无法实现充分燃烧的情况是很常见的情况，进而导致锅炉所产生的热能很难达到预期效果。此外，如果煤料自身质量就比较差，其在锅炉中进行燃烧的时候很可能难以处于稳定状态，那么经过燃烧之后，往往会产生比较多的灰渣，如灰渣中含碳量比较高，则代表有较多的燃料被浪费掉了，而且如果这些灰渣在后续环节未能得到妥善的处理，还会存在污染周边生态环境的可能性。除了燃煤，火电厂锅炉在运行过程中还需要消耗一部分燃油，主要是在升炉和停炉过程中需要用到这些燃油。然而在锅炉运行过程中，如果存在操作不当，使得锅炉到了冲转参数但是汽机不具备冲转条件的时候，那么燃油浪费问题就很容易发生。而且如果燃料管理工作开展得不够好，还会导致出现增加燃料消耗的情况[2]。
3火电厂热能动力系统优化与节能改造技术措施
3.1联产技术应用
3.1.1系统建设
采用物理化学方法实现联产，能够使煤炭资源得到清洁、高效利用。将煤气化当成中心，能够将95%的煤转化为可燃合成气，实现联合循环发电。具体来讲，增设反应器，将煤炭制作成化工产品，然后利用剩余尾气进行燃烧发电，将发电和化工生产耦合，保证气化系统稳定运行，降低系统发电成本。不同于对系统设备进行单独改造，联产技术需要实现系统联合优化，具有整体性和系统性。蒸汽动力联产需要保证燃气轮机锅炉机组和汽轮机高压系统联合运行，构成新型联产系统。系统运行需要实现耦合共生，保证各种设备相互协调，实现废气资源化处理，促使系统获得的经济效益与环境效益相协调。在重新组合的基础上，原本热能动力系统得到简化，原料要求随之降低，能够通过不同工艺互补提高系统总体运行效率[3]。
3.1.2控制优化
系统控制优化方面，为实现能量阶梯利用，要对锅炉燃烧所产生的二氧化碳进行吸收和再利用，利用先进分离技术完成清洁燃料的深度分离，用于化工合成生产，使合成气拥有均衡化学成分，在燃料化学性质、热能和自由能间建立动力关系，使能量转化效率得到提高。在系统内部实现能量循环时，要加强重热系数控制，确保再热管道完整。适当优化缩减蒸汽机的热段管道口径，能够减少管道压力损失，降低凝汽器背压，使系统热量损耗得到有效控制。各个子系统运行期间，要合理选择运行周期，交替使用单阀和顺序阀来调整联产系统，提高系统整体运行效率。日常应做好系统运行数据记录，根据设计标准和历史数据进行对照，通过经常性的检查和调整使系统最终达到良好运行状态[4]。
3.2回收技术应用
3.2.1余热回收
系统节能改造方面，可以采用余热回收技术。通过对系统发电过程展开分析，人们可以发现余热回收利用率较低，系统产生的过多余热将伴随烟气、排污水等物质散失。从节能减排角度来看，要加强烟气回收利用。
目前，锅炉发电排烟温度通常能够达到140-150℃，回收潜力较高，烟气热量回收利用能够有效节省能源。实践应用期间，可以采用预热和助燃两种回收利用方式，前者直接利用烟气对工件进行预热，但容易受到场地限制。而采用烟气对空气进行预热，能够起到助燃效果，增加锅炉热量，提高燃烧效果[5]。提升预热器入口位置的空气温度，能够使换热面壁温升高，避免出现结露腐蚀问题。采用管式换热器时，可以采用水平方式放置管子，使烟气恒流冲刷换热面，减少低温腐蚀。针对尾部换热器（即：低温省煤器），壁温应比烟气露点温度稍高，避免露点腐蚀发生。实际进行系统节能改造时，要在锅炉尾部完成低温省煤器的安装，装置靠近引水位置，促使烟气余热得到较好收集，投入热力循环，有效减少能源消耗。对排污水余热进行回收利用时，应结合系统定期排污特点进行节能改造。系统经过扩容减压后，废水将直接排放，导致余热浪费。如进行连续排污，仅能利用扩容器实现少量二次蒸汽回收，同样会造成余热浪费。为此，还要在锅炉上完成余热回收装置安装，对污水余热进行回收，使系统热量得到充分利用。该装置可以利用温度低的水对烟气进行冷却，将烟气温度降低至水蒸气冷凝水平，对烟气显热和冷凝潜热进行回收利用，提升锅炉热效率[6]。
3.2.2凝结水回收
在火电厂生产中，热能动力系统中大量能量和水资源用于产生蒸汽热。在锅炉运行过程中，要将水位维持在一定范围内。水位过高将导致饱和蒸汽带过多水，蒸汽温度将急剧下降。而在放热后，蒸汽将形成凝结水，直接排放将导致资源浪费。从总体来看，废蒸汽冷凝水释放的热量占蒸汽总热量的1/4左右。对高温冷凝水进行回收利用，不仅可以减少水资源浪费，也能减少低燃料能源消耗。凝结水回收技术可以实现低压蒸汽水的余热回收，利用余热实现系统节能控制。火电厂可以采取压力回水和背压回水方式，前者需要安装凝结网，利用加压泵提供压力，实现凝结水余热收集，使锅炉能量得到一定补偿，保证系统运行安全。但在锅炉运行过程中，该方式需要进行阀门检查和水泵检查。回收系统遇到较大阻力时才使用增压泵，若发现排水不畅，就开启增压泵，加快系统循环速度，保证设备正常运行。采用背压回水方式时，如果加热设备背压较低，就可以直接利用疏水阀背压回收凝结水，将阀门压力当成动力传输水蒸气和凝结水，提高蒸汽利用率。通过回收蒸汽凝结水，资源可以实现最大化利用，进一步提升系统节能效果[7]。
3.3补水技术应用
在蒸汽机组运行的过程中，要采取抽凝式补水方式不断提供水资源，保证系统设备正常运转。系统冷凝器用于使汽轮机出口维持真空，提高汽轮机功率。而在冷凝器位置安装补水雾化装置，能够使排汽余热得到充分利用，在减少冷源损失的同时，提高机组热能的经济性。对系统进行节能改造，可以通过化学补水方式提高设备运行效果。具体来讲，就是在除氧器或凝结器中补加化学水，使排气废热得到回收利用，改善凝结器真空状态，节约能源。该技术需要加强水温控制。在补水不足时，利用余热装置提升水温，使水快速进入凝结器。采取喷雾式方式，利用低压加热器对补水进行逐级加热，能够增强补水效果，使高位能蒸汽量得到有效控制，满足系统节能改造要求。此外，蒸汽机组运行期间将产生湿气损失，还要配备除湿设施降低能源损耗。采用中间热循环方法，在高效除湿的同时，能够提高机组设施抗腐蚀能力。在喷灌时，要设置吸水缝，有效控制损失，继而提高系统运行效率[8]。
3.4供热改造技术
对冷凝式汽轮发电机进行供热改造，从汽轮机中、低压缸联通管处抽出低压蒸汽，一方面可以保持发电，另一方面可以向电厂周边的企业供应蒸汽。不但可以提升汽轮机组效率、降低能耗，而且可以协助政府关停能耗高、效率低、污染物排放高的小锅炉，减少污染物排放。满足国家打赢蓝天保卫战行动计划的要求，实现热电联产达到节能减排的目的[9]。
结束语
综上所述，在火电厂锅炉的生产运行过程中，通过运用联产技术、回收技术、补水技术及供热改造技术等措施来实现节能降耗，不但能够帮助火电厂有效提高燃煤利用率，还能够增强其环保性和经济性，使其产生更大的经济效益、生态效益以及社会效益，为我国社会经济的健康有序发展提供稳定的电能和热能支持。
参考文献
[1]李辉.火力发电厂锅炉运行控制的节能对策[J].现代工业经济和信息化,2019,9(05):47-48.
[2]温文广.分析火力发电厂锅炉节能降耗的对策与措施[J].中国新通信,2019,21(10):231.
[3]谢行远.火力发电厂锅炉节能存在的问题及对策[J].能源与节能,2019(04):67-68.
[4]刘淑鑫.火力发电厂电气节能降耗的问题与技术措施[J].中外企业家,2019(09):109.
[5]赵志鹏.火力发电厂中热能动力锅炉的燃料分析[J].化工管理,2018(35):113-114.
[6]王苏琛,白昊.火电厂热能动力联产系统节能的优化与改革[J].中国新技术新产品,2019(10):48-49.
[7]刘军.简析火力发电厂热能动力装置的检测与维护[J].南方农机,2019,50(05):235-236.
[8]宋健,谭慎迁,刘朝青.基于火电厂热能动力联产系统节能改革问题[J].科技资讯,2018,16(35):41+43.
[9]赵志鹏.火力发电厂中热能动力锅炉的燃料分析[J].化工管理,2018(35):113-114.