何欢
华电国际电力股份有限公司奉节发电厂 重庆市奉节县 404600
摘 要：在社会生活不断进步的背景下，人们对电能的需求越来越多，这对于促进电力行业的发展起到了重要的推动作用。在电源结构分布中火电厂仍占据约三分之二左右的比例，在电能生产过程中降低厂内能源消耗、提升机组效率可以极大地降低能源消耗，提高一次能源利用率。因此开展火电厂节能降耗方面的研究显得很有必要。
关键词：火电厂；节能降耗；措施
随着我国社会经济的高速发展，人们的生活水平不断进步，社会各界对于电能的需求程度也日渐提升。在这样的背景之下，我国对电力行业的投入也不断增加，当前运行的电力电源中火力发电厂仍占据较大的比重。为减缓不可再生的一次能源消耗速率，保护环境减少温室气体排放，开展电能生产过程中的能源消耗、提高能源转换效率方面的研究显得很有必要。
1 降低火电厂炉后烟气污染物处理过程中的能源消耗
煤炭的燃烧必然会释放一些有毒有害物质，炉后的烟气污染物处理主要包含除尘和脱硫，除尘脱硫工艺消耗能源较多，开展节能方面的研究降低能源消耗，还存在较大空间。
1.1除尘工艺节能方面的研究
当前燃煤发电厂除尘器主要使用三大工艺，即电除尘、布袋除尘、电袋复合除尘。其中电除尘在粉尘浓度高的前两级电场区域工作效率高除尘效果好，在除尘器后段的末极电场区域除尘效率较低；布袋除尘器因使用的是过滤原理本身不需要耗能，但随着粉尘的收集布袋差压升高会增加引风机电耗，为清理布袋集尘需要定期使用压缩空气进行反吹还会增加空压机电耗，布袋除尘器在粉尘高浓度区域差压易升高能耗高，在粉尘低浓度区域能耗低，电袋复合除尘器是将电除尘与布袋除尘器的优势相结合，在粉尘高浓度区域使用高压电场除尘，在粉尘低浓度区域使用布袋式除尘器，这类除尘器除尘效率高相对能耗低。
当前燃煤发电厂除尘器收集下来的粉尘，大多是使用气力输送的方式将飞灰输送到灰库中短时存放，再由运灰的专用车辆将粉煤灰从灰库中运走。如此因存在气力输送这一中间环节，电厂需要设计使用除灰专用的空压机，增加了空压机电耗，增大了能耗。如果运灰车辆可以除尘器底部直接将粉煤灰装车外运，减少气力输送这一中间环节，可以较大幅度降低能耗。
1.2脱硫工艺节能方面的研究
目前主流的脱硫工艺有湿法脱硫和干法脱硫。湿法脱硫工艺是将石灰石颗粒磨制成石灰石浆液储存在石灰石浆液箱中，根据需要将石灰石浆液补充到脱硫吸收塔内，再由浆液循环泵驱动循环清洗烟气，达到脱硫的目的。主要能耗点有：磨制浆液、各浆液箱搅拌器、浆液循环泵、氧化风机。各个主要能耗点都有节能潜力可以挖掘。
浆液制备阶段。首先浆液制备应选用粒径合适的石灰石颗粒，对于较粗的石子应该使用破碎机进行破碎，破碎机的效率远高于磨浆机的研磨效率。目前各火电厂对于石灰石的筛分和破碎系统的设计还比较少见，采用破碎加研磨的方式可以提高浆液制备系统的工作效率，从而达到节能的目的。
浆液存储阶段。浆液存储主要分为石灰石浆液存储和事故浆液存储，因石灰石不溶于水，石灰石浆液实际是石灰石极细小颗粒的悬浊液，悬浊液容易沉淀，因此在石灰石浆液存储过程中必须使用搅拌装置不断搅拌。搅拌器功率一般从数千瓦到数十千瓦不等，长年累月的运行产生大量的功率消耗。事故浆液一般是吸收塔内使用过但未完全反应的石灰石浆液，其成分较新磨制的浆液更加复杂，主要是还有较强的腐蚀性。这一阶段的节能主要是靠合理控制浆液存量，将各浆液分品质集中储存，将倒空的各容器搅拌器停运达到节能的目的。
脱硫阶段。吸收塔的反应效率主要与浆液PH值、浆液颗粒与烟气的接触面积、浆液颗粒与烟气的接触时间有关系。目前国内大多数的脱硫设施都是采用单吸收塔搭配多台浆液循环泵的方式，浆液喷淋层沿竖直方向高低布置。这样的吸收塔在一个塔灌内部完成全部的烟气洗涤任务，上部喷淋层因位置高喷射的浆液颗粒与烟气接触时间更长，吸收二氧化硫效果好，但是能耗高；下部喷淋层因位置低喷射浆液颗粒与烟气接触时间短，吸收效果差，但是能耗相对更低；且只能通过增减浆液循环泵的台数来控制排放指标，没有很好的调节性，存在能耗浪费现象。在重力的作用下，根据自由落体原理，浆液颗粒由高处下落的速度越来越快，提高喷淋层的高度与获取的反应时间不成比例关系，经济性下降。
又因为所有的吸收洗涤反应全在一个塔灌内部完成，无法实现分级控制，还存在石灰石浆液反应率低，石灰石浆液浪费现象，增大了能耗。解决办法：可以采用两级反应吸收原理在横向或者纵向上布置两级独立的浆液循环系统，及烟气经两级洗涤净化后再排放。一、横向布置方式相当于将两个吸收塔并排布置将烟气流程进行串联，烟气在一级吸收塔内完成初次洗涤净化后再送入二级吸收塔内完成精细洗涤净化，将新磨制的高品质的石灰石浆液供入二级吸收塔初步反应后送入一级吸收塔内，完全反应后再送至石膏脱水车间。二、纵向布置方式横向布置方式原理类似，只是将横向串联的两级吸收塔改为纵向串联，需要将吸收塔的高度增加并设置中间隔层（可以流过烟气、不能流过浆液），为降低二级吸收塔浆液循环泵能耗，可以将浆液循环泵高位布置，或者采用外挂物料罐的形式利用连通器原理传导压力后，从而达到节能的目的。
干法脱硫主要用于循环流化床锅炉炉内脱硫，因需要使用合适的温度、合适的石灰石粒径、脱硫效率相对较低、调节惯性大，难以满足超低排放要求等特点，这里不做重点研究。
2 提高锅炉燃烧效率降低一次能源转化过程的能源消耗
目前大型火力发电厂使用的锅炉类型主要有煤粉炉和循环流化床锅炉，以煤粉炉为主循环流化床锅炉占比较低。两类锅炉各有优势，在这里单从燃烧的角度进行对比分析。燃烧过程实际是燃料在合适的温度下有氧环境中进行的氧化还原反应，在保证足够燃烧时间的情况下可以实现完全燃烧。煤粉锅炉随着负荷的升高，锅炉需增大送风量和燃料量，送风量增大后锅炉内截面流速增加，燃料在炉内停留时间缩短，燃烬率下降，飞灰含碳量上升，造成部分一次能源浪费。循环流化床锅炉因为炉膛出口安装有旋风分离器情况相反，随着负荷的升高送风量和燃料量增大，烟气流速加快，炉膛出口旋风分离器效率升高，更多未完全燃烧的颗粒被捕捉回来送回炉膛循环燃烧，直至完全燃烧化成细灰逃逸出分离器后变成飞灰，锅炉燃尽率升高。如果可以将此两类锅炉优势相结合，在煤粉锅炉的合适位置布置含碳飞灰捕捉装置，将含碳飞灰捕捉下来并送回炉膛循环燃烧，必然可以提高锅炉燃烧效率降低一次能源消耗。
3 降低给水泵能源消耗
在火力发电厂热力循环中给水泵是能量消耗最大的一台辅机，它需要克服锅炉的背压将水补进锅炉以维持热力循环。目前的主流的设计中有两台50%容量汽动给水泵加一台30%左右容量电动给水泵、一台100%容量汽动给水泵加一台30%左右容量电动给水泵、多台机组的电厂还有只设计1台100%容量汽动给水泵、空冷型机组设计三台电动给水泵。不论是电动给水泵或者汽动给水泵其效率均不及主汽轮机，因此可以考虑由主机自带一台给水泵部分或者全部接带锅炉补水负荷，以提高效率降低能耗。
4 火电机组合理调度节能降耗
为节约能源，目前的火力发电机组都往高参数大容量方向发展，大机组在经济负荷区间运行时效率高、能耗低可以达到节能的目的，但是大机组启停过程能量消耗大，低负荷区间效率不高的特性也十分突出。目前国家电网或南方电网对大机组的管理大多采用网调负责启停调度管理、省调负责机组负荷调度管理。我国幅员辽阔，各省区市的负荷特性不同，有些地区负荷峰谷差特别大（比如重庆），为满足供需平衡，大机组需要经常参与深度调峰甚至启停调峰，造成机组效率下降能耗高。为降低这部分能源消耗最好是能打破网间壁垒，各网协同合作，减少深度调峰及启停调峰次数，从而达到节能的目的。
5 降低火电厂辅助系统能源消耗
在火力发电厂中有着很多的辅助系统，其中照明系统和暖通中央空调系统在节能方面有着较大的挖掘空间。
目前各电厂使用的照明系统中多少区域仍以人工手动控制为主，少数部分区域有辅助设备，如：定时器、红外感应、光感等，这些远达不到自动化、智能化控制，在实际使用过程中不仅浪费人力资源，还在一定程度上造成电能的浪费。为此，应结合已有的无线网络智能控制技术，结合季节、天气、照明强度感应、区域是否有人工作等多重因素，设定智能化的控制逻辑，根据现场实际情况实时控制调节照明系统，既满足现场工作需要又能达到节能的目的。
因暖通中央空调系统能耗较高，各电厂对其管理一般都有比较切实可行的、完善的管理制度，但在这方面仍有潜力可以挖掘，比如：改善厂房的保热保冷作用，在厂房顶部装设太阳能光伏板，不仅可以阻隔太阳光的辐射热量，还可以转化出可观的电能贴补厂用，降低能耗；运用智能控制手段对厂房内各区域温度按需要进行精确控制；在发热大户区域装设分体式空调，在春秋季节只需要运行分体式的小空调即可，可以减少中央空调的使用达到节能的目的。
6 结束语
综上所述，火力发电厂是国家电力生产企业的主要代表，其节能的方法和措施还有很多，节能不仅使火力发电厂降低生产经营成本，还可以实现资源的有效保护，极大地推动了中国电力产业的技术进步。在实际工作中，为了确保节能的实际效果，电力生产企业、设计单位、电力科学研究院还需要长期的协作探索，不断总结推广先进技术经验，不断地把中国电力生产技术推向更大的进步。