摘要：本文以火电厂为例，围绕基于主设备优化运行的节能方法和应用问题做了相关探讨，概述了火电厂发电系统的主要结构，论述了目前火电厂节能技术的主要现状，提出了基于主设备优化运行的节能方法，供相关人士参考。
关键词：火电厂、主设备、节能减排、优化运行、应用
1引言
火电厂不仅是能耗大户，同时也是用水大户，在当前的节能环保的政策理念下，火电厂急需加快自身转型。对于火电厂来说，工艺流程复杂，设备众多，对主设备进行技术优化来实现节能是一种十分有效的解决途径。
2火电厂发电系统的主要结构
对于火电厂来说，发电系统主要由三大部分组成，分别是燃烧系统，汽水系统以及电气系统，涉及到的主要设备有锅炉，汽轮机以及发电机。
3目前火电厂节能技术的主要现状
近年来，国内火电厂的节能技术运用也越来越普遍，有些技术也已经进入了世界的先进行列。比如一些发电设备的结构及相关参数在优化组合方面有了明显的提升，另外一些发电设备的重要材料及零部件也逐渐拜托了从国外进口的状况，通过企业的技术创新基本实现了自主研发、生产和制造，对国外技术和设备的依赖度大大降低，为火电厂节能工艺技术的应用创造了更多有利的条件。
4基于主设备优化运行的节能方法
（一）低负荷燃烧技术
锅炉氧量是锅炉燃烧调整不可缺少的参考指标，因此依此来提高锅炉的热效率是一种节能的有力途径。目前国内外主要采用低负荷燃烧技术来改变氧量，提高锅炉的热效率，主要有两类工艺，分别为富氧燃烧工艺和等离子低负荷燃烧工艺。其中富氧燃烧工艺能够有效提高燃烧的热效率，因此能够降低能耗，实现节能的效果。而且该技术还能够延长锅炉的使用寿命，在企业运营成本上也能够得以降低。需要注意的是，由于富氧燃烧会高效提升锅炉内的燃烧温度，因此需要对炉温进行有效控制，通常是采用大量烟气再循环的形式来实现控温的目的。等离子低负荷燃烧工艺是利用280A～350A的直流电流在0.01Mpa～0.03Mpa的介质气压下接触引射弧，形成的直流空气等离子体可以在燃烧筒中形成局部高温区，从而使煤粉颗粒能够被迅速引燃。通过等离子体可以实现锅炉的冷启动，因此降低了油的使用量。需要注意的是，采用等离子低负荷燃烧工艺必须要先对锅炉的性能进行考核，即先使用柴油点火稳燃来检验锅炉性能是否良好，在此基础上再进行等离子引燃。
（二）汽轮机排汽二次加热技术
汽轮机排汽二次加热技术主要是指将汽轮机高压缸中膨胀至一定压力的蒸汽全部引入到锅炉再热器中进行二次加热，待蒸汽升温到一定程度后在回到汽轮机的压缸中，提高能量的利用率。该技术主要优势是热效率大大提高，比传统的一次再加热技术大约高出3%～5%，目前欧美一些国家300MW以上的机组部分已有应用，国内的例子如泰州1000MW机组。关于汽轮机排汽二次加热技术需要注意以下问题：（1）高温材料的研究：如材料之间的焊接、材料的强度、抗氧化性、耐高温性、脆性、蠕变性等。（2）耐高压阀门的研制：对于汽轮机来说，气缸的运行效率较低往往与汽封间隙过大，汽轮机内缸结合面漏气严重等问题有关，因此应尽量采用自密封的阀门设计结构来提升密封度。（3）阀门开启优化管理：对于汽轮机来说，不同的开启顺序会直接影响到汽流力，在对各种开启顺序时进行汽流力的计算，同时结合机组轴承承载的情况，综合分析后确定最优的阀门开启顺序，有效避免瓦温升高，振动异常等问题，提高机组的运行效率，降低煤电耗能。（4）通流效率的优化提升：将二次再热机组各缸焓降的分配参数与一次再热机组的相关参数进行对比分析，通过数据分析和实验调研进行通流效率的优化和提升。尤其需要注意的是，由于二次再热机组超高压缸的压力较高，因此其容积流量会比一次再热机组的高压缸小，这种情况下往往叶片尺寸偏短，如何在缩小叶片尺寸的情况下，提升叶片的高效化是技术研究的重点。（5）机组轴系统的稳定性：从轴系统的参数、汽封型号的选择、防旋汽封的设置等方面来提高轴系统的运行稳定性。
（三）超超临界机组优化技术
超超临界火电机组发电技术是一种先进、高效的发电技术，由于它比超临界机组的热效率还要高，因此是一种非常有前景的发电技术。关于超超临界机组优化技术，以2007年建成投产的华能玉环电厂100万千瓦参数为26.25MPa、600℃/600℃的一台超超临界发电机组为例，其指标优化结果如（表1）。目前这一技术的难点主要在于一些关键部件的材料和生产制作技术方面，比如汽轮机转子、叶片、锅炉管等等。随着耐高温材料技术的快速发展，这些技术难题将迎刃而解，比如目前一些新型的镍基耐高温合金材料已经陆续面世，能够使蒸汽参数提高到700℃，使发电机组的热效率进一步提高成为现实。
表1 超超临界机组优化指标
对于超超临界机组的调峰运行优化也是一个实现节能目标的重要途径。比如将汽轮机的配汽方式改用无调节级别的全周进汽和滑压运行相结合的方式；采用补汽阀和开大高压调门相同的方式，利用锅炉储备的热容量来做功发电；在回热抽汽管道上增加调节阀，通过改变调节阀的开度来快速改变进入加热器或者除氧器的抽汽量，从而更好地满足电网调峰的快速响应需求。
此外，上海外高桥第三发电厂总经理冯伟忠创新实施的空预器全向柔性密封、抽汽调频技术及汽轮机系统优化、零能耗脱硫、全天候脱硝、变频电源、广义回热和弹性回热等一系列的创新工艺和技术，在燃煤火电厂走出了一条不寻常的节能减排创新之路。燃煤电厂的节能潜力还很大，燃煤电厂完全可以和天然气电厂一样，做到绿色环保。
5结语
综上所述，火电厂的节能工艺是一个系统性的工程，而基于主设备的优化和改造是实现节能目标的重要途径，因此需要企业部门及人员对此予以重视。
参考文献:
[1]电厂热动系统节能优化策略分析，李强，牛波，《科技创新与应用》，2015（02）
[2]火电厂运行电子优化技术，付兴华，《电子技术与软件工程》，2015（18）
[3]水火电力系统节能调度模型与优化方法研究，郭壮志，广西大学毕业论文，2012
论文作者:黄庆州
论文发表刊物:《电力设备》2018年第16期
论文发表时间:2018/10/1
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