国能铜陵发电有限公司 安徽省铜陵市 244000
摘要：电力行业的可持续发展，是国家基础工业建设的重要内容，在节能减排理念下，推动循环经济发展成为电力资源生产的重要变革方向。在火力发电领域，由于整个电力生产模式对不可再生能源的依赖程度较高，以及火电技术、火电设备在电力市场占据的重要地位，推动行业内部节能减排理念的实施已成为刻不容缓的任务。本文选取火电厂耗电量相对较大的锅炉风机为研究对象，对其节能方案以及设备减排问题进行分析，希望对火电行业的循环发展提供一定的参考。
关键词：火力发电；锅炉风机；节能减排；氮氧化物
引言
火电厂是我国电力能源的主要生产单位，依靠技术相对成熟的火力发电技术以及现代化的生产设备，火电厂为我国电力市场的发展以及社会用电供需矛盾的化解做出了突出贡献。在火力发电技术的应用实践中，电力资源对煤炭资源的需求量较大，发电过程排放的各类污染物对周围的水体环境、空气质量等构成了严重威胁。立足于循环经济发展的变革背景，火电厂亟需从设备、技术等层面制定可靠的节能减排技术，切实控制电能生产的污染问题以及能耗问题。
1 火电厂锅炉风机的节能分析
1.1 节能设计的重要性
在火力发电技术中，锅炉风机是保证发电机组正常运行不可缺少的辅助设备，而锅炉风机带来的用电成本，使得其在节能减排战略中占据突出地位。行业数据显示，在火电厂各类运行设备中，锅炉风机的用电量可占整个电厂运行用电成本的四成以上。一旦锅炉风机的选型、技术参数控制以及设备运维等环节出现问题，不仅会增加发电综合成本以及火电厂的运行成本，还会带来资源浪费、无功能耗增加等一系列问题[1]。从节能角度出发，技术人员需要对锅炉风机的节能方案进行全面考虑，将锅炉风机的能耗现状以及火力发电对锅炉风机的性能需求作为节能方案设计的重要依据，在满足正常生产需要的前提之下，尽可能控制锅炉风机的能耗。基于锅炉风机节能的重要性以及风机能耗的影响因素，节能方案的设计应当侧重分析选型参数的计算、系统气动设计的优化以及调速方式的选择等内容。
1.2 风机选型
风机选型是能够直接影响风机能耗以及运行效率的重要环节，在选型阶段，工程师需要对火电机组的各项运行参数进行实际测定，并根据生产条件确定锅炉风机选型的各项关键参数[2]。一般情况下，风机的出力裕度要超过锅炉本身的出力裕度，如果风机的储备裕量过小，在火电机组正常运行的条件下，风机运行很难达到额定参数；而优化储备裕量时如果过分夸大锅炉运行的实际需求，导致裕量远远超出实际需求值，将带来比较严重的能耗问题，导致风机的运行效率大幅降低。因此，优化风机的储备裕量，合理选型是控制风机能耗的第一要务。
1.3 优化气动设计
在合理选型的基础上，风机自身的运行状态是影响设备性能发挥以及设备能耗的重要因素。从科学节能的角度考虑，以生产实际需求为标准选择与火电机组生产力相匹配的风机，通过可靠的技术条件或者其他保障措施，将风机的运行状态始终控制在最佳区间，不仅能够充分发挥风机的作用，还能有效控制运行过程的能耗，实现节能目的[3]。具体到节能措施，对风机系统的气动设计进行适当优化，对设备运行状态的控制有积极作用，例如，对于风机运行相关管道与设备的布置，需要充分考虑气流流场的形成；对于设备的安装，需要关注安装位置是否存在紊流、系统阻力风险。
1.4 风机调速方式的选择
根据生产实际调整风机的风速，是确保锅炉风机经济运行的重要方式，同时也是实现节能目的的主要手段。
从现有技术条件分析，高压变频能够为火电厂风机运行能耗的控制带来更多的可能性，依靠变频调速技术在精度、效率以及实用性等方面的特殊优势，风机的运行能耗将得到进一步控制。
2 火电厂氮氧化物减排分析
2.1 减排的重要性
火力发电是一项比较依赖煤炭资源的发电技术，在燃烧煤炭的过程中，火电厂会向大气中释放一定量的氮氧化物。从调查数据来看，在全国氮氧化物总排放量中，经由火电厂排放的总量就达到了40%，2020年火电厂的排放数值达到了1300万吨级别。氮氧化物的直接排放给生态系统造成的严重侵害，以及火电厂减排战略的制定，已经引起了全社会的广泛关注。调研资料显示，氮氧化物排放量增加，是酸雨、雾霾、光化学污染等现象频繁出现的重要原因，若不能及时控制氮氧化物的排放，采取有效的措施减少氮氧化物的排放总量，生态污染问题将更加严重，而火力发电等行业的持续发展也将受到致命威胁。以酸雨问题为例，火电厂排放的氮氧化物会直接进入空气中与水进行结合，产生硝酸根；硝酸根是形成酸雨的重要条件，在硝酸根的含量足够的情况下，雨水的pH值会发生明显变化，继而形成酸雨；酸雨降落会将雨水中的硝酸根带入土壤以及各种水体之中，导致土壤、水体的pH值发生变化，并出现富营养化问题。因此，明确火电厂氮氧化物的减排方案，具有重要的现实价值。
2.2 燃烧技术的改进
火电厂氮氧化物的排放主要来源于煤炭的燃烧，以控制燃烧过程为目的，有学者提出了改进燃烧技术的想法，低氮燃烧技术是这一想法得到实践的重要体现。从试验测定的数据来看，在原有火电机组的基础上引入低氮燃烧技术，安装烟气脱硝装置，能够减少约30%的氮氧化物，虽然这与减排的控制目标之间仍然存在一定的差距，但低氮燃烧等技术改进方法为火电厂减排方案的设计提供了有效参考。
目前，烟气脱硝技术是一种广泛应用的减排技术，有干式、湿式之分。以干式技术分支下的选择性催化还原技术（SCR）为例，该技术的核心是催化还原，根据氮氧化物的排放情况，向烟道内注入一定量的还原剂（如液氮等），同时测定烟道内的氧气浓度；在氧气浓度达到某一数值之后，向烟道内添加相应的催化剂，将煤炭燃烧烟气中逸出的氮氧化物进行还原处理，生成氮气或水。从试验效果来看，SCR的减排效果显著，能够减少70%左右的排放量。不仅如此，SCR技术有着极为广泛的使用前景，其应用价值与火电厂的减排需求之间有着良好的契合性，适宜用于氮氧化物的减排。除烟气脱硝技术的独立应用外，还有研究对多种技术的联合应用进行了分析，如SCR与SNCR技术的联合，多项技术并用的初衷是充分结合各自技术的优势，进一步提升氮氧化物的还原效率，或者减少减排的经济成本，控制催化剂、还原剂的用量等。
3 结语
火电厂锅炉风机是发电机组正常运行的必要装置，风机的稳定、高效运行，对火电厂发电成本的控制有重要价值。而在节能减排理念下，锅炉风机的耗电过大、氮氧化物排放超标等问题成为制约行业循环发展的关键因素。为积极响应国家的号召，火电厂应在现有技术条件的支持下，结合实际生产需求以及锅炉风机的运行特性，制定完善、合理的节能方案。在此基础上，火电厂还应重视氮氧化物排放带来的严重后果，以及现有减排技术的优势所在，合理选取烟气脱硝技术，切实降低氮氧化物的排放总量。
参考文献
[1] 田海亮. 火电厂脱硫节能减排技术改造研究与应用[J]. 轻松学电脑, 2019, (001): 284.
[2] 刘大勇. 1000MW燃煤火力发电机组引风机节能研究[J]. 中国科技投资, 2019, (033):64.
[3] 曾再兴. 基于离心式一次风机节能降耗技术研究[J]. 科技创新导报, 2019, v.16;No.489(21):59+61.