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摘要:能源是社会经济发展的重要基础和动力,但当前我国对于煤炭等能源的利用率较低,在耗能量不断增大的同时,环境污染问题也日趋严重。火力发电厂作为主要的电能来源,其能源消耗量大,不符合我国可持续发展战略的要求。因此,对火力发电厂进行电气节能降耗的研究,具有重要的现实意义。本文将从多个方面探讨火力发电厂电气节能降耗的方法措施,以期为相关实践提供参考。
关键词:火力发电厂;电气节能;降耗措施
中图分类号:TM621.2 文献标志码:A
引言
在火力发电厂生产运行期间,应用合适的电气节能降耗技术,是降低电厂生产运行成本、减少能源消耗量的重要举措,在避免能源浪费方面发挥着重要作用。实践中,依托选择的高效节能设备、电动机优化与变频调控技术、电气设备故障处理技术、能量回收技术等,实现了大型火力发电厂生产能源利用率的持续提升,切实保证了大型火力发电厂在当前的生产实践中理想经济效益与社会效益的实现。
1火力发电厂电气节能降耗的意义
1.1环境保护与可持续发展促进
电气节能降耗在火力发电厂中的应用显著减少了温室气体(如二氧化碳)和有害气体(如二氧化硫、氮氧化物)的排放,有助于减缓全球气候变暖、改善空气质量,并为生态环境的保护做出贡献。同时,它推动了能源结构的优化,促进了可再生能源的开发和利用,为能源的可持续发展奠定了坚实基础。
1.2经济效益显著提升
通过电气节能降耗,火力发电厂能够减少煤炭等燃料的消耗,从而直接降低生产成本。在电力市场竞争日益激烈的背景下,这有助于提升企业的能效水平,进一步降低生产成本,增强市场竞争力,为企业带来显著的经济效益[1]。
1.3能源资源有效节约
随着全球能源需求的不断增长,能源供应压力日益加大。电气节能降耗可以减少对能源资源的消耗,缓解能源供应压力,保障国家能源安全。同时,电气节能降耗有助于推动能源结构的优化和升级,促进可再生能源的开发和利用,从而推动能源的可持续发展。
2火力发电厂电气节能降耗的方法措施
火力发电厂电气节能降耗是实现我国可持续发展战略目标的重要举措。通过锅炉、汽轮机、电气系统等方面的节能降耗措施,以及智能化控制技术的应用,可以显著降低火力发电厂的能源消耗,提高能源利用效率,减少环境污染,实现经济效益和环境效益的双赢。
2.1锅炉节能降耗
(1)锅炉本体及风机节能改造
针对锅炉运行中普遍存在的排烟温度高、风机耗电高等问题,可以采取一系列改造措施。这包括优化一次风机、引风机和增压风机的设计,通过改进叶轮结构或采用更高效的电机,以降低风机的能耗。同时,对锅炉受热面进行改造,如增加受热面积或优化受热面布局,可以有效提高热效率,降低排烟温度。此外,省煤器的改造也是降低排烟温度、提高锅炉效率的重要手段。这些改造措施共同作用下,能够显著提升锅炉的能源利用效率。
(2)空气预热器密封性能提升
回转式空气预热器在锅炉系统中扮演着重要角色,但其密封性能往往成为影响锅炉效率的关键因素。采用先进的密封技术对空气预热器进行改造,可以有效减少漏风率,从而提高锅炉的热效率。这包括改进密封装置的结构设计、选用更耐磨损和耐腐蚀的材料、以及优化密封间隙的调整方式等。通过这些措施,可以显著降低空气预热器的漏风量,进而提高锅炉的整体性能[2]。
(3)锅炉排烟余热的高效回收利用
大型火力发电厂实际生产运行期间,普遍产生大量废水废热、烟气余热等,如果直接做废弃处理,则会浪费其中所包含的热能等能量。基于此,可以利用能量回收技术,落实废水废热、烟气余热的有效利用,促使大型火力发电厂生产的节能降耗以及能源再利用成为现实。实践中,可以通过使用烟气余热回收系统,实现对大型火力发电厂生产产生烟气中热能的有效回收。将相应热能转化为蒸汽、热水或其他形式的热能,在大型火力发电厂生产、供暖等方面利用,以此降低对使用其他能源来获取热能的依赖性。锅炉排烟中蕴含着大量的余热资源,通过合理回收利用这些余热,可以进一步提高能源利用效率。在空预器之后、脱硫塔之前的烟道上加装烟气冷却器,是一个有效的回收利用方式。烟气冷却器可以利用排烟中的余热来加热凝结水、锅炉送风或城市热网低温回水等,从而实现热量的高效转移和利用。这种余热回收利用方式不仅有助于降低排烟温度,减少热损失,还能提高整个锅炉系统的能源利用效率,为火力发电厂的节能降耗做出重要贡献。
2.2汽轮机节能降耗
(1)提高蒸汽初参数
蒸汽初参数是影响汽轮机效率的关键因素之一。通过提高汽轮机进汽的参数,如将主蒸汽压力提升至27-28MPa,主蒸汽温度稳定在600℃,以及将热再热蒸汽温度提高到610℃或620℃,可以直接且显著地提高机组的整体效率。这些参数的优化调整,能够使蒸汽在汽轮机中的膨胀过程更为充分,从而释放出更多的能量,转化为电能输出,达到节能降耗的目的[3]。
(2)实施二次再热技术
在常规的汽轮机一次再热基础上,引入二次再热技术,即让汽轮机排汽再次进入锅炉进行再热,可以进一步提升热效率。二次再热技术通过增加蒸汽在锅炉中的加热次数,使得蒸汽的焓降得到更充分的利用,减少了因蒸汽温度降低而造成的能量损失。这一技术的应用,不仅提高了机组的热效率,还增强了汽轮机对变工况的适应能力,使得机组在不同负荷下都能保持较高的运行效率。
(3)汽轮机通流部分的技术改造
汽轮机通流部分的设计直接关系到蒸汽在汽轮机中的流动效率和能量转换效率。采用全三维技术对汽轮机通流部分进行优化设计,结合新型高效叶片和新型汽封技术的应用,可以显著降低蒸汽在流动过程中的能量损失,提高机组的节能降耗效果。新型叶片的设计使得蒸汽的流动更为顺畅,减少了涡流和冲击损失;而新型汽封技术则有效减少了蒸汽的泄漏,提高了汽轮机的密封性能,进一步提升了机组的效率。
(4)冷端系统改进及运行优化
汽轮机冷端系统的性能对机组的真空度和能耗有着重要影响。针对冷端系统性能不佳的问题,可以采取一系列改进措施和运行优化策略。这包括优化凝汽器的设计和布置,提高凝汽器的换热效率;加强循环水系统的管理和维护,确保循环水的流量和温度处于最佳状态;以及根据机组负荷和外界环境条件的变化,灵活调整冷却塔的运行方式,以提高机组的真空度,减少能耗。通过这些措施的实施,可以显著提升汽轮机的运行效率,实现节能降耗的目标。
(5)热效率优化技术
在火力发电厂汽轮机组的运行中,热效率优化技术的应用是提升能效和降低环境影响的关键手段热效率即热能转换为电能的效率,是评估汽轮机性能的重要指标。优化技术通过改进热力循环配置、采用先进的材料和技术以及增加能量回收装置等方法来实现。例如,超临界和超超临界汽轮机技术通过提升蒸汽的压力和温度,大幅提高了热效率。此外,再热循环技术通过二次加热蒸汽,使得汽轮机能够更有效地利用热能,从而提高整体的发电效率。联合循环系统则利用燃气轮机和蒸汽轮机的双循环,显著提升了能源的利用率[4]。
2.3电气系统节能降耗
(1)选用高效电动机
在电气系统中,电动机是消耗电能的主要设备之一。使用高效率的电动机替代传统低效、老旧的电动机,充分发挥高效电动机所具备的低能量损耗与高转换效率等优势,提升电动机运行效率,降低电动机运行的总体能耗。高效电动机在设计上采用了优化的电磁方案和机械结构,使得其在运行过程中能耗更低,效率更高。因此,在火电厂等工业领域,推广和使用高效电动机是实现电气系统节能降耗的重要途径。
(2)推广节能型变压器
变压器是电气系统中的关键设备,其能耗占整个电气系统能耗的一定比例。选择节能型变压器,如国内推广的10、11等系列产品,相比传统的S7、S9系列变压器,空载损耗和负载损耗均有显著降低。此外,对于动力电缆和导线截面的选型,也应在满足载流量、压降、动热稳定等前提下,尽量按照经济电流密度进行选型,以减少线路损耗,提高电气系统的能效。
(3)照明系统节能设计
照明系统是电气系统中不可或缺的一部分,但其能耗也不容忽视。为了降低照明系统的能耗,应采用节能型灯具,如LED灯具,这些灯具具有能效高、寿命长、光线质量好等优点。同时,对照明系统进行合理设计,避免过度照明和能源浪费。例如,可以根据实际需要设置合理的照明亮度和照明时间,采用智能控制系统实现按需照明,从而达到节能降耗的目的[5]。
(4)应用变频调速技术
在火电厂等工业领域,泵与风机等辅机设备的能耗占比较大。为了降低这些设备的能耗,可以采用变频调速技术。变频调速技术通过改变电动机的转速来调节设备的输出流量或压力,从而实现对设备能耗的精确控制。当设备负荷降低时,通过降低电动机的转速来减少能耗;当设备负荷增加时,再提高电动机的转速以满足生产需求。这种按需调节的方式可以显著降低辅机设备的能耗,实现电气系统的节能降耗。例如:锅炉系统中的引风机、给水泵等辅机设备,传统采用阀门调节方式,存在节流损失大、能耗高等问题。变频调速可根据工况需求,实时调节电机转速,避免阀门节流损失。因此,火电厂要高度重视变频技术的推广应用,制定辅机系统节能改造方案。应重点选择容量大、能耗高、运行时间长的设备实施改造,如锅炉给水泵、引风机等,优先选用永磁同步电机,配置高性能变频器,优化设备运行工况。对于新建机组,应在设计阶段充分考虑变频调速的适用性,预留变频器安装位置,提高后期改造的可行性。
2.4智能控制系统的应用
在火力发电厂汽轮机组的运行中,智能控制系统的应用已成为提升能效和实现减排目标的核心技术。智能控制系统利用先进的数据分析、机器学习和反馈控制技术,精准调节燃烧、蒸汽流量、压力和温度等关键参数,以优化整个发电过程的能源利用率和减少环境排放通过实时监测设备性能和环境数据,系统能够自动调整操作设置,以应对负载变化和设备老化等因素,从而确保汽轮机组始终在最佳工作状态下运行。智能控制系统的核心优势在于其对汽轮机动态性能的实时优化和故障预防能力。系统集成的算法不仅能够预测并调整汽轮机的运行状态,还能通过模式识别来预防潜在的设备故障,从而显著降低维护成本并延长设备寿命。使用大数据和云计算技术创建智能化控制平台,对电气设备的运行进行科学控制。通过大数据技术深度挖掘电气设备运行状态,使用云计算技术对空载运行问题进行科学预测,制定科学且有效的智能化控制方案,降低电气设备空载运行的时间和数量,减少能量损耗。
结束语
火力发电厂作为重要的能源供应单位,在此背景下,应重视处理自身能源消耗量偏高的问题,依托节能降耗技术的应用,降低生产能源消耗。在生产运行期间,引入合适的电气节能降耗技术,是降低大型火力发电厂生产运行成本、减少能源消耗量的重要举措,可避免能源浪费,实现大型火力发电厂生产能源利用率的持续提升,确保大型火力发电厂在当前的生产实践中能够取得理想的经济效益与社会效益。
参考文献
[1]陈进,王士学.1000MW火力发电厂汽轮机组节能降耗的策略分析[J].电力设备管理,2022(04):189-191.
[2]陈干勇.火力发电厂电气节能降耗的问题与技术措施分析[J].工程技术与管理,2023,7(12):91-93.
[3]孟肖楠.火力发电厂电气节能降耗技术研究[J].科技资讯,2024,22(02):94-96.
[4]田斌.火力发电厂电气节能降耗的问题与技术措施分析[J].中国新通信,2021,23(19):149-150.
[5]杨瑞民.火力发电厂电气节能降耗技术措施分析[J].光源与照明,2021(04):94-95.