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摘要：燃煤火力发电厂主要是以煤炭燃烧的方法向社会提供高质量电能。伴随着社会的发展以及人们生活水平的不断提升，社会对能源的消耗量、需求量也在不断增加，同时随着环境污染程度不断恶化，环保也成为全新的要求。为了保障资源的持续性提供以及提升生活水平，实现经济可持续化发函，各大火电厂都将降低煤炭耗量作为控制供电成本提升经济效益的重要任务。然而就当前的现状来看，燃煤发电仍然存在着某些不可忽视的问题，因而在此背景下为了给予人们一个良好的用电环境，要求当代电力行业在发展的过程中应大力推广对燃煤发电技术的应用，继而达到节能减排效果，缓解生态环境保护中凸显出的问题。本文从当前火力发电厂节能减排实施的重要性入手，首先对燃煤发电机组运行中减排增效的措施进行了分析，接着对燃煤发电技术进步的节能减排效果进行了研究，最后对燃煤发电技术节能减排未来的发展趋势进行了探讨，旨在推动当代电力行业发电技术的进一步创新与发展。
关键词：火力发电；煤电机组；减排增效
一、前言
当前，火力发电厂在我国的电力行业中仍然是非常重要的，发电量是整体发电总量的67%（2015年）以上，伴随工业技术的不断发展以及人们生活水平不断提升，人们对能源的需求量也在不断提升，同时对环保也越发重视。这就要求我国电力行业在发展的过程中应着重强调节能减排效果的重要性，并结合市场发展的需求不断研发、集成新型的燃煤发电技术、节能减排技术和余热回收利用技术等，在不断降低发供电煤耗、单位电量污染物和碳排放总量的同时，进一步提高煤电的经济型和市场竞争力，最终达到可持续发展目的。下面对燃煤发电机组运行中减排增效的措施及燃煤发电技术进步的节能减排效果进行了详细阐述，望其能为当代电力行业的健康稳定发展提供有利的参考，并带动其不断完善自身技术手段，达到最佳的火力发电状态。
二、燃煤发电运行中减排增效的措施分析
火力发电是将燃料化学能转变为电能的生产过程，包括燃料化学能的释放、热能和机械能的传递、转换等多个环节，涉及流动、传热、能量转换等多个过程。火力发电能耗一般用标准煤耗率(g/(kW×h))表示，分析方法常采用热力学第一定律分析法和热力学第二定律分析法，式(1)为第一定律分析表达式，式(2)为第二定律表达式。式(1)
式中：F、P、DEj 为燃料?，产品火用，?损；B、Pe 为燃料量、产品量；ef、ep 为燃料比?，产品比?。
式(1)、(2)中，标准煤的低位发热量7 000 kcal/kg，按照火力发电行业标准（DLT 904-2004 火力发电厂技术经济指标计算方法）为29 271.2 kJ/kg，上述分析表明不管用哪一种分析方法，如果燃煤发电过程没有任何损失，发1 kWh 电能消耗标准煤123 g，此即火力发电能耗的理论极限，这只是火力发电节能的理想目标，实际火力发电过程不可避免地有各种损失，使其能耗远大于理论发电能耗。下面对燃煤发电运行中的减排增效措施进行了探讨：
1、做好火力发电厂的生产环节控制
（1）提高火力发电厂的燃烧煤质，从而降低能耗，节约成本
煤炭的质量对火力发电厂的经济效益影响很大。通常来说，在广泛应用煤粉锅炉的火力发电厂中，燃煤的成本能够占到发电成本的75%左右，而占上网电价成本的30%左右。如果不提高煤质，使用的煤质较次，则会导致火力发电厂的煤炭消耗量和电力使用率增加，也会造成锅炉和辅助设备的严重损耗。因此。在实际应用中，提高燃煤质量，做好入厂和入炉燃煤质量的控制，能够有效减少燃煤的消耗量，节约火力发电厂的发电成本，实现火力发电厂的节能减排。
（2）优化锅炉燃烧率，减少燃煤能量损失，做好节能减排管理工作
火力发电厂中最大的燃煤消耗设备就是锅炉设备，通过优化锅炉燃烧效率来实现火力发电厂节能减排管理工作的潜力很大。在实际应用中。我们可以使用的主要措施有：
①通过提高入炉的空气温度、控制过量空气系数、充分混合空气与煤炭（煤粉）、合理降低煤粉细度、调整锅炉的燃烧程度和保障锅炉内一、二次风的混合时间等来减少可燃气体和固体中因未完全燃烧所造成的热损失；
②可以通过严密水冷壁和锅炉炉墙结构、采用先进的保温材料保障炉墙与管道的保温性能以及增加锅炉周围空气的温度来实现对锅炉自身散热导致热损失的控制；
③可以通过控制锅炉的排渣量、检查排渣温度等措施来减少锅炉排渣中所携带的热损失；
④可以通过保持锅炉受热面的清洁干净来保障锅炉及各项辅助设备的正常运行，通过控制锅炉火焰的中心位置来防止局部高温，通过降低锅炉排烟漏风的容量体积来实现烟尘排放中所携带的热损失。
（3）火力发电厂还可以采用先进的技术手段来实现技术创新
将科技创新视为火力发电厂实现长远发展的核心驱动，从而减少火力发电中的各项能耗，提高能源的有效利用率，达到节约能源和减少污染物排放量的目的。如可以采用变频调速技术改造火力发电厂中的火电机组，形成封闭环控制系统，促使恒压和恒流的控制，改善锅炉燃烧情况，减少煤耗、电耗和水耗等一系列能源资料消耗，实现火力发电中能源资源的高效利用和循环利用，真正落实节能减排的管理工作。
2、注重对火检的检查与维护，保障火检信号的稳定性
针对火检的能源消耗状况，实现减排增效的措施主要有以下几个方面：（1）保障油枪的工作状态，控制雾化反应。强化在工作过程中的维护检查，定时对油枪进行吹扫，保障油压处于正常范围，定时检查油枪雾化；（2）合理选择油枪大小。在设计油枪的过程中，普遍情况下是以锅炉的30%额定负荷为主。可以适当将大出力油枪更换为小出力油枪。在实际的应用中，某电厂将两个300MW机组的油枪从1.75T/H更换为了0.8T/H的油枪，其整体生产效率差异并不大，有明显的经济收益；（3）降低非计划性设备启停以及设备消缺用油。强化对设备维护和检查，强化对设备的维护，控制机组非停以及低负荷投油消缺。如果要低负荷投油消缺，则需要统计所有的低负荷消除缺陷，并尽量放在一次低负荷投油消缺中进行；（4）控制因为煤炭质量较差而引发的助燃次数过多。机组在正常生产过程中，按照燃烧状况以及煤炭质量的情况合理选择配煤掺烧，杜绝因为燃烧状况不佳而引发的投油主燃。
3、提升保护系统的可靠性
提升保护系统的可靠性主要从以下几个方面着手：（1）尽量使用冗余设计。对某些重要的热工信号也尅实行冗余设置，并对同一个取样点的测试信号实行有效的判断和监控，针对重要检测点的测量通道应当设计在不同的卡件上，从而实现分散危险影响，提升可靠性的目的。重要监测点就地取样孔也应当尽量使用个多点并相互独立的方式取样，从而提升整体可靠性，便于故障处理。（2）尽量使用可靠性较高、技术成熟的热控元件。在投资合理的状况下，必须要选择品质有保障、工作状况良好的热控设备。以提升DCS系统的整体安全性以及保护系统的安全性、可靠性等目的。（3）严格控制电子间的生产环境。湿度、温度、灰尘以及振动对热控电子设备都有明显的影响。严格控制电子间得到环境条件，能够提升热控设备的使用周期，并能够提升系统的工作可靠性，这一点尤为重要。（4）提升并优化热控就地设备的工作环境。就地设备的工作环境大多数都较差，提升并有缘热控就地设备的工作环境，能够有效提升整个系统的可靠性。（5）按照相应制度进行严格的定期维护。必须做好燃煤发电机组的各种设备维修检查与管理工作，及时发现设备的故障隐患，确保设备处于稳定的工作状态，做好相应的日常维护以及检测试验。
三、燃煤发电技术进步的节能减排效果
1、降低污染物排放总量，改善环境质量、建设美丽中国
重点推进现役燃煤发电机组大气污染物达标排放环保改造，燃煤发电机组必须安装高效脱硫、脱硝和除尘设施，未达标排放的要加快实施环保设施改造升级，确保满足最低技术出力以上全负荷、全时段稳定达标排放要求。稳步推进东部地区现役30万千瓦及以上公用燃煤发电机组和有条件的30万千瓦以下公用燃煤发电机组实施大气污染物排放浓度基本达到燃气轮机组排放限值的环保改造，2014年启动800万千瓦机组改造示范项目，2020年前力争完成改造机组容量1.5亿千瓦以上。鼓励其他地区现役燃煤发电机组实施大气污染物排放浓度达到或接近燃气轮机组排放限值的环保改造。从而以实现更好保护我国的生态环境，建设美丽中国的目的。
2、减少碳排放总量，对我国实现巴黎协议承诺减排任务具有重大而积极的意义
2015年12月，近200个国家达成了前所未有最全面的全球气候变化协议。奥巴马总统表示，这是一项高标准的协议，即使我们考虑到国与国之间的差异，每一个国家都确定和承诺实现本国特定的目标。我国国家主席习近平也出席了会议，并发表讲话阐述中国对全球气候治理的看法和主张，为推动巴黎大会达成协议作出中国贡献。我国在巴黎协议中承诺了2030年的减排目标：单位GDP的二氧化碳排放比2005年下降60%-65%。而燃煤发电技术的节能减排措施的进行，正是有效降低我国二氧化碳排放的有效措施，对我国实现巴黎协议承诺减排任务具有重大而积极的意义。
3、降低煤耗提高发电企业经济效益
全国新建燃煤发电机组平均供电煤耗低于300克标准煤/千瓦时（以下简称“克/千瓦时”）；东部地区新建燃煤发电机组大气污染物排放浓度基本达到燃气轮机组排放限值，中部地区新建机组原则上接近或达到燃气轮机组排放限值，鼓励西部地区新建机组接近或达到燃气轮机组排放限值。
到2020年，现役燃煤发电机组改造后平均供电煤耗低于310克/千瓦时，其中现役60万千瓦及以上机组（除空冷机组外）改造后平均供电煤耗低于300克/千瓦时。东部地区现役30万千瓦及以上公用燃煤发电机组、10万千瓦及以上自备燃煤发电机组以及其他有条件的燃煤发电机组，改造后大气污染物排放浓度基本达到燃气轮机组排放限值。在执行更严格能效环保标准的前提下，到2020年，力争使煤炭占一次能源消费比重下降到62%以内，电煤占煤炭消费比重提高到60%以上。
4、通过回收冷端余热实行供热改善民生
在燃煤发电技术进步的背景下，我国电力行业在发展的过程中更为注重对冷端的优化设计，继而为节能减排发电目标的实现提供有利的基础保障。但是为了达到冷端优化设计目标，要求相关技术人员在对系统进行操控的过程中应更为注重对排气压力的合理选择，且结合役机组运行需求对冷端设计进行合理调整，最终确保凝汽器始终处在最佳的真空运行状态，满足节能减排运行效果。此外，基于燃煤发电技术的基础上冷端设计优化有助于供电煤耗率下降0.6g/（kW?h）左右，因而相关技术人员在对燃煤发电系统进行操控的过程中应提高对其的重视，继而满足节能减排条件需求，达到最佳的燃煤发电效果。最后，在冷端优化中还可以通过对高背压供热机进行改造来达到节能减排的作用。在对本体进行改造的时候，隔热挡板可采用隔板的形式，水平中分为上下两部分，接合面即为中分面，加工制作仍按照原有的配合尺寸与隔板位置进行。改造后，背压和漏汽量都会提高，所以对于汽封轴的尺寸要求也大幅增加，为此，工作人员需要设置五道梳尺汽封，并在挡板加强筋的两侧位置留置了疏水孔，以便凝结水能够在启动时被排出。在进行调节系统的改造时，按背压机运行标准控制方式实施。并网后及运行中调速装置定位在空负荷位置，改由调压装置控制的调节方式，从而更好地改善我国民生的供热情况。
四、燃煤发电技术节能减排未来发展趋势
就当前的现状来看，电力行业在燃煤发电过程中仍然存在着某些不足之处，为此，应着重强调燃煤发电技术的发展。经过大量的研究数据表明，对于燃煤发电技术节能减排的发展趋势主要体现在以下几个方面：其一，积极发展热电联产。坚持“以热定电”，严格落实热负荷，科学制定热电联产规划，建设高效燃煤热电机组，同步完善配套供热管网，对集中供热范围内的分散燃煤小锅炉实施替代和限期淘汰。到2020年，燃煤热电机组装机容量占煤电总装机容量比重力争达到28%。在符合条件的大中型城市，适度建设大型热电机组，鼓励建设背压式热电机组；在中小型城市和热负荷集中的工业园区，优先建设背压式热电机组；鼓励发展热电冷多联供。其二，提升技术装备水平。进一步加大对煤电节能减排重大关键技术和设备研发支持力度，通过引进与自主开发相结合，掌握最先进的燃煤发电除尘、脱硫、脱硝和节能、节水、节地等技术。以高温材料为重点，全面掌握拥有自主知识产权的600℃超超临界机组设计、制造技术，加快研发700℃超超临界发电技术。推进二次再热超超临界发电技术示范工程建设。扩大整体煤气化联合循环（IGCC）技术示范应用，提高国产化水平和经济性。适时开展超超临界循环流化床机组技术研究。推进亚临界机组改造为超（超）临界机组的技术研发。进一步提高电站辅机制造水平，推进关键配套设备国产化。深入研究碳捕集与封存（CCS）技术，适时开展应用示范。其三，加强煤基固体氧化物燃料电池技术的研究。煤基固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell，简称SOFC)属于第三代燃料电池，是一种在中高温下直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能高效、环境友好地转化成电能的全固态化学发电装置。被普遍认为是在未来会与质子交换膜燃料电池(PEMFC)一样得到广泛普及应用的一种燃料电池。在所有的燃料电池中，SOFC的工作温度最高，属于高温燃料电池。由于SOFC发电的排气有很高的温度，具有较高的利用价值，可以提供天然气重整所需热量，也可以用来生产蒸汽，更可以和燃气轮机组成联合循环，非常适用于分布式发电。
五、结束语
综上可知，我国电力行业在火力发电过程中仍然存在着能源损耗较大等问题影响到了对现代化生态环境的有效保护，因而在此背景下电力行业在发展的过程中应提高对此问题的重视程度，且应强调对燃煤发电技术的应用，并从降低管道压损、优化冷端设计、提高初参数及实现燃料化学能转化为热能等途径人手打造一个良好的节能减排效果，且满足当代生态环境保护需求。此外，在电力行业火力发电过程中注重对新型技术的应用也是非常必要的。
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论文作者:黄漪帅
论文发表刊物:《电力设备》2016年第24期
论文发表时间:2017/1/20
标签：燃煤论文; 机组论文; 火力发电厂论文; 节能论文; 锅炉论文; 技术论文; 火力发电论文; 《电力设备》2016年第24期论文;