摘要:我国社会与经济的高速发展,对各行业提出了符合时代发展需求的更高要求,电能是现代工农业、科学研究及日常生活中的必需品,《2015-2020年中国火力发电量市场研究及发展趋势研究报告》中数据显示,火力发电在电能中占比高达70以上%。如何提高火力发电厂锅炉效率,实现发电过程中的节能减排是在电力市场改革及环保高要求的大背景下急于研究及解决的问题。本文首先剖析了火力发电厂影响锅炉运行效率的主要因素,进而对如今火力发电厂锅炉运行的节能技术存在的问题进行探究,最后提出具体的节能措施和策略[1]。
关键词:火力发电厂;锅炉;节能措施
引言
环境保护是解决现实的或潜在的环境问题,协调人类与环境的关系,保障经济社会的持续发展而采取的各种行动的总称。火力发电厂的工作原理是利用锅炉燃煤实现化学能至电能的转化。在“十二五”期间国家对火电生产环保要求进行了细化并明确了主体责任。“十三五”期间正式实施了污染排放总量和环境质量双控,进一步加强了对环保的监督力度。践行环保友好、能源节约型发展是各电力生产企业势在必行的大事,主动推进锅炉燃烧清洁技术的研究和发展,严控锅炉燃烧过程,提高锅炉效率,是节能减排、提能增效的举措之一。
一、影响火电厂锅炉运行效率的主要因素分析
1、火力发电厂锅炉热能使用效率概念
锅炉是燃烧煤粉产生热能的载体和容器,热能使用效率是指在一段时间内锅炉对于热量的有效使用率。产生的热能不被完全利用的原因是在火电厂锅炉运行的过程中受工艺和设备性能的限制,煤粉燃烧即热能输入时,一部分热能被锅炉受热面吸收,这部分热能就是有效热能,无法被吸收利用部分热能就是无效热能。我国火电厂锅炉经过多年的技术革新,热能使用效率能达高到90%左右,剩下的无效热能主要包括锅炉排烟损失、不完全燃烧损失、散热损失等方面。
2、降低锅炉排烟热能损失
依据热力学第一定律在锅炉热平衡中的利用,排烟损失在锅炉热能损失中占比高达8%-10%,降低排烟损失是提高锅炉效率的举措之一,措施有:(1)在机组负荷变化的过程中,及时调整分量,使过剩空气系数α保证最佳。(2)运行人员参考入炉煤化验单数据及时调整一次风压及燃烧器摆角,改善煤粉着火条件,使火焰中心下移,延长燃烧时间,使煤粉燃烬。(3)提高受热面的洁净度。运行过程中,对空预器、水冷壁及省煤器等受热面进行定期吹灰。加强入炉水水质监视,避免因水质原因导致受热面管壁结垢降低换热效率。
3、降低燃料不完全燃烧损失
不完全燃烧热损失分为机械不完全燃烧热损失及化学不完全燃烧热损失,其中机械不完全燃烧损失占比约1%-5%,化学不完全燃烧损失占比约0.5%。运行人员应依据锅炉负荷、煤质化验单、飞灰在线及炉渣可燃物情况及时调整一次风及二次风总量,或者应用成熟的燃烧指导软件(例如Psss),实现自动调整来提高煤粉的燃烧效率,使不完全燃烧损失最小化。
4、降低其他热能损失
火力发电厂热能损失还包括散热损失、疏水(排气)热损失、泄漏损失及机械热损失。要有效降低这几个热能损失,必须严格按工艺要求对锅炉本体、各管道、联箱进行保温并定期维护检修,降低散热损失;对汽水系统的安全阀、疏水阀泄漏情况进行定期检查,避免安全阀、疏水阀泄漏导致的热损耗。
二、火电厂锅炉运行过程节能技术现存的问题
1、热能转换利用率较低
据《2015-2020年中国火力发电量市场研究及发展趋势研究报告》中数据显示,火力发电依然为我国电能的主要产能,火力发电是利用锅炉燃烧煤粉实现电能的转换,热能转换的效率直接影响生产企业的经济效率和环保,未利用的热能不仅造成资源浪费,还会导致环境污染,与国家产业政策相违背。加强火电厂余热的利用是有效提高热能转换效率、节能减排的有效举措之一。现阶段,不少企业因发展形势不明了、改造资金投入大等原因对余热的研究及成果应用不够重视,导致余热技术应用率较低,是影响热能转换利用率的一个方面。
2、燃烧材料导致污染发生
火力发电燃用的原料主要是劣质能源--煤。据调查显示,火力发电用煤量占我国煤炭总量约50% 。火电厂燃烧原料的质量是影响燃烧效率的重要因素之一。那么加强燃料管理,对入炉煤发热量及硫份提出要求,选用接近设计煤种的煤种尤为重要。再细化的工作就是要对煤炭的灰分、颗粒度、可磨系数等方面都严格按照相关要求来进行管理。在实际生产过程中,煤炭市场的供求关系导致煤炭的质量管控难以实现,造成燃烧效率降低,高温腐蚀发生及有害气体的排放增加,影响生产企业的经济效益并给环保排放造成负担。
3、火电生产自动化水平依然较低
火力发电是我国发电行业的主力军,行业具有一定的发展优势,但多数还停留在数字化电厂的阶段,在智能化快速发展的今天,其行业的自动化技术水平还有待提高。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆近几年,随着互联网的高速发展,智能电厂不断兴起,但锅炉燃烧过程中自动化控制能力较差,无法进行燃烧全过程的有效控制,导致热能利用率低依然是制约发展的瓶颈。
4、低负荷运行效率低
国际及国家经济环境的不可控因素给火电生产企业带来生产困难。初始设计阶段对设备选型带有时估计值过高,投产导运行中不少火电厂因供求关系进行深度调峰,锅炉在低负荷的情况下运行、频繁启停时有发生,热能转换效率降低,发生资源浪费和环境污染。
三、火电厂锅炉运行过程中具体节能措施探析
1、合理控制风速风量
氧气是实现燃料燃烧的必需条件,只有提供足够的氧量才能实现更好的燃烧。煤粉在锅炉的燃烧过程中,风速与风量的科学调整尤为重要。运行人员通过监控氧量仪表数据及入炉煤化验单数据,及时对风量进行调整,即将过剩空气系数控制在最合理的范围,根据不同挥发分的煤种调整一次风速,提供更好的煤粉着火条件。调整的方式包括风机出力调整、风门挡板开度调整。在这个过程中,必须保证氧量表及煤质化验数据的准确性,为运行调整提供有效依据,才能有效实现对风量的合理控制[2]。
2、控制煤粉细度
煤粉在燃烧的过程中,其状态、特性都会影响锅炉煤粉燃烧效率。煤粉细度是评测煤粉品质的一个重要数据,煤粉越细、均匀性越好,煤粉更容易着火,燃烧更加充分,效率更高,飞灰及灰渣可燃物含量就越低。当然,煤灰细度不是越细就越好,综合考虑制粉单耗、磨煤机磨损等因素,通过多次实验得到能耗最低的煤粉细度才是最经济的煤粉细度,也是能耗损耗最低的煤粉细度。
3、提升自动化技术水平
依靠大数据应用,提高锅炉燃烧的自动化水平也是提高锅炉燃烧效率的有效手段。完善相关的自动化技术后,计算机软件对燃烧的各项参数进行精确计算并发出指令,自动实现锅炉燃烧的全过程运行调整,不仅有效解放劳动力,还能实现对燃烧过程的精准管理,提高燃烧效率,推实现节能减排。
4、研究并推广清洁燃烧技术
在国家对火力发电厂排放要求不断提高的大环境下,各火力发电企业应深度推进对清洁燃烧技术的研究和应用,取得锅炉节能减排的良好效果。目前我国主要推广的清洁燃烧技术包括流化床燃烧技术、先进的低NOx燃烧器技术。据调查数据表明,一台75吨的锅炉,通过清洁技术的改造,每年节约燃煤8万吨。进一步对清洁燃烧技术进行研究并推广应用,不仅能节约生产成本,还能解决环保排放问题。
5、安装余热量回收装置
热能转换的效率直接影响火力发电厂经济效益和环保指标。对锅炉余热进行利用是火电厂节能减排的一个重要举措。排烟温度上升时,排烟损失增加,对锅炉效率有较大影响。因此,增加余热量回收利用装置来达到降低锅炉排烟损失是很有效的手段之一。目前国内应用较多的是通过烟气冷却器来进行烟气余热回收利用,能有效降低排烟温度,还能均流烟气,实现更好的除尘,稳定脱硫塔入口烟气温度,使脱硫效果更好。回收的烟气余热用来加热凝结水,减小低压加热器的抽气量,提高汽轮机的有效功率,达到节能减排的目的[3]。
6、及时调整燃烧状态
锅炉煤粉燃烧一般分为燃烧准备阶段、燃烧阶段、燃烬阶段。随着锅炉负荷、入炉煤质的变化,运行过程中需要不断进行燃烧调整。运行人员依据在线仪表数据,及时调整燃料量、风量及配风方式,使燃烧条件优化,提高锅炉效率并达到节能减排的效果。同时,生产技术部门要加强对锅炉燃烧的优化措施以及新技术的研究,严格控制燃烧条件的参数,加强生产过程的监督。
7、加强运行经济指标管理,开展对标活动
在生产过程中,定期对各项运行经济指标进行统计分析,查找能耗指标偏高的原析并进行分析管控,定期与同类型先进运行机组开展对标活动,查找距离,通过运行措施改进及设备性能提升改造,实现节能减排。
结束语:
在我国可持续性发展的基本国策背景下,各火力发电厂企业应通过各种手段实现生产过程中的节能减排,担负环境保护的社会责任,对清洁燃烧技术进行研究和应用,为社会提供清洁能源。
参考文献:
[1]王婷婷,李林波.火电厂锅炉运行过程中的节能措施探析[J].中国设备工程,2017(23):71-72.
[2]刘刚,盛钧祺.火电厂锅炉运行过程中的节能措施探析[J].环境与发展,2017,29(03):153-154.
[3]范世祥,张宏,马文哲,焦阳.火电厂锅炉运行过程中的节能措施探析[J].科技传播,2013,5(19):68+46.
作者简介
李诚(1973年12月01日),性别:男;籍贯:江西;民族:汉;学历:本科;职称:技师;职务:锅炉运行班长;研究方向:火电机组锅炉运行与节能
论文作者:李诚
论文发表刊物:《电力设备》2019年第8期
论文发表时间:2019/9/18
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