《能源監測與評價》——電力企業的節能監測(三)
(3)發展熱電聯產。積極鼓勵、支持、優先發展熱電聯產集中供熱,是節約能源的需要。我國電力發展主要依賴煤炭,因此存在不可避免的環境污染問題。面對環境壓力,電力工業今后發展必須考慮優先發展水電,調整和優化火電結構(如適當發展燃氣電站和擴大潔凈煤燃燒技術的應用),適當發展核電和新能源發電(如風力發電、地熱與潮汐電站),鼓勵熱電聯產。熱電廠是改善環境質量的重要措施。熱電廠的鍋爐容量大、熱效率高、煙囪高、除塵效率高,如選用循環流化床鍋爐還可在爐內脫硫,由于集中實現熱電聯產還更有利于灰渣綜合利用和節省寶貴的城市建設占地。熱電聯產是一種供熱量大、供熱參數高、供熱范圍廣、節能量多,既能滿足工業用汽,又能滿足民用采暖、熱水供應,供熱價格便宜的供熱方式。正是由于熱電聯產集中供熱能夠有效地改善環境質量,所以積極發展熱電聯產是節約能源、改善環境質量的有效措施,完全符合國家的產業政策。據電力工業統計資料,我國的熱電廠熱效率均能超過常規火力發電廠的熱效率一倍以上。實現熱電聯產的小型供熱機組,其熱效率超過大型高參數常規火力發電機組。
(4)優化接線方案。只有當火力發電廠在電力系統中的接線方案合理時,才能降低網損率,避免功率過多地損失在輸電環節,提高火力發電廠輸出功率的利用率。這就要根據能源分配原則,即損耗最小和線路距離最短的原則,先將供電區域分成若干區域,在各個分區內選擇接線方寨,最后再整體分析。采取先技術后經濟的比較選擇,在技術合理的供電方案中首先要進行粗略地經濟比較,方法是按象征升壓變電站投資大小的斷路器數和象征線路投資大小的線路長度進行比較,再考慮以下經濟因素:電能損耗、主要原材料的消耗量、工程總投資及年運行費用。譬如,暫時不考慮經濟性,采用單母線接線時,使用進線母線斷路器2臺,母線分段斷路器1臺,而采用雙母線分段接線時,使用進線母線斷路器2臺,母線分段兼聯絡斷路器3臺,顯然,單母線接線的投資較少,故優先選用單母線接線方式。
2.通過對生產環節的控制,實現節能減排
火力發電廠的主要生產環節可大致分為燃料的入廠和入爐、水處理、煤粉制備、鍋爐燃燒以及蒸汽的生產和消耗、汽輪機組發電和電力輸送等。發電過程中任何一個主要生產環節中均存在能源損耗的問題,如果能夠通過有效的技術管理手段使各環節的能源消耗水平得到合理控制,并努力消除生產過程中可以避免的能量浪費,就能真正達到節能的目的。
(1)提高燃煤質量,實現節能減排。煤粉鍋爐被廣泛地應用于火力發電廠中。一般來講,燃料的成本占發電成本的75%左右,占上網電價成本30%左右。煤質對火力發電廠的經濟性影響很大,如果煤質很次,會限制電廠出力,使電廠煤耗和廠用電率上升,且鍋爐本體及其輔助設備損耗加大;如果煤質好價優,則鍋爐燃燒穩定、效率高,機組帶得起負荷,
不僅能夠減少燃料的消耗量,更有利于節約發電成本,因此入廠和人爐燃料的控制是發電廠節能工作的源頭。
燃煤質量是否得到有效控制,將在很大程度上影響到其后續生產環節的能源消耗。火力發電的燃煤要經過諸如計劃、采購、運輸、驗收、配煤、儲備及廠內輸送,煤精制備等多個環節,最后才能送入鍋爐燃燒。對燃煤質量的控制應在上述各環節上都要落到實處。
(2)提高鍋爐燃燒效率,實現節能減排。鍋爐是最大的燃料消耗設備,燃料在鍋爐內燃燒過程中的能量損失主要包括排煙熱損失、可燃氣體未完全燃燒熱損失、固體未完全燃燒熱損失、鍋爐散熱損失、灰渣物理熱損失等。降低排煙熱損失的主要措施:降低排煙容積,控制火焰中心位置、防止局部高溫,保持受熱面清潔,減少漏風和保障省煤器的正常運行等;降低可燃氣體未完全燃燒熱損失的主要措施:保障空氣與煤粉充分混合,控制過量空氣系數在最佳值,進行必要的燃燒調整,提高人爐空氣溫度,注意鍋爐負荷的變化并控制好一、二次風混合時間等;降低固體未完全燃燒熱損失的主要措施:選擇最佳的過量空氣系數,合理調整和降低煤粉細度,合理組織爐內空氣動力工況,并且在運行中根據煤種變化,使一、二次風適時混合等;降低鍋爐散熱損失的主要措施:水冷壁和爐墻等結構要嚴密、緊湊,爐墻和管道的保溫良好,鍋爐周圍的空氣要稍高并采用先進的保溫材料等;降低灰渣物理熱損失的主要措施:控制排渣量和排渣溫度。由此可見,通過提高鍋爐燃燒效率來節能減排的潛力很大。
(3)提高汽輪機效率實現節能減排。在汽輪機內蒸汽熱能轉化為功能的過程中,由于進汽節流,汽流通過噴嘴與葉片摩擦,葉片頂部間隙漏汽及余速損失等原因,實際只能使蒸汽的可用焓降的一部分變為汽輪機的內功,造成汽輪機的內部損失。
降低汽輪機內部損失的方法有:①通過在沖動級中采用一定的反動度,蒸汽流過動葉柵時相對速度增加,盡量減小葉片出口邊厚度,采用漸縮型葉片、窄型葉柵等措施來降低噴嘴損失;②通過改進動葉型線,采用適當的反動度來降低動葉損失;③通過將汽輪機的排氣管做成擴壓式,以便回收部分余速能量來降低余速損失等。
(4)改善蒸汽質量。蒸汽壓力和溫度是蒸汽質量的重要指標。如果汽壓低,外界負荷不變,汽耗量增大,煤耗增大;汽壓過低,迫使汽輪機減負荷。過、再熱蒸汽溫度偏低,壓力變時熱焓減少,做功能力下降。也就是,當負荷一定時,汽耗量增加,經濟性下降。如何合理控制這兩大指標,提高經濟性,也具有重大意義。
(5)提高設備利用率,實現節能減排。編制風機、制粉設備單耗定額和輸煤系統輸煤單位電耗定額,并頒布實施、加強考核,這樣可以降低輸煤電耗,而且可以降低設備磨損;充分提高公用系統設備的利用率,對不合理的系統及運行方式進行改進;除灰系統設備自動投入率要高,確保輸灰、輸渣設備有效利用及水的回收。
(6)采用變頻調速技術,實現節能減排。發電廠廠用電量占機組容量的5%~10%,除去制粉系統以外,泵與風機等火力發電機組的主要輔機設備消耗的電能占廠用電的70%~80%。泵與風機的節電水平主要通過耗電率來反映。泵與風機的節能,重點要看其是否耗能過多、風機與管網是否匹配。大容量機組的火力發電廠的節水重點在于灰渣排放系統。目前電廠主要用水力系統將灰渣排到儲灰場和儲渣場。目前火力發電廠中的主要用電設備能源浪費比較嚴重,具體表現如下:①通過改變擋板或閥門開度進行流量調節時,風機必須滿功率運行,不僅效率低下,節流損失大,且設備損壞快;②執行機構和液力耦合器可靠性差,易出故障,設備利用率低,精度差,存在嚴重非線性和運行不可靠的缺點;③電動機按定速方式運行,輸出功率無法隨機組負荷變化進行調整,浪費電能;④電動機啟動電流大,通常達到其額定電流的6~8倍,嚴重影響電功機的絕緣性能和使用壽命。
解決上述問題最有效的手段之一就是利用變頻技術對這些設備的驅動電源進行變頻改造。變頻調速控制節能原理是通過改變頻率/來改變電動機的轉速。理論上這種調速方式調節范圍寬(0~100%),且線性度很好,變頻器設備本身能耗很低,無論是輕載還是滿載都有很高的效率。此外,其運行可靠性、調節精度及線性度(可達99%)都是其他調速方法無法相比的。采用變頻調速技術既節約了電能,又可方便地組成封閉環控制系統,實現恒壓或恒流量控制,同時可以極大地改善鍋爐的整個燃燒情況,使鍋爐的各個指標趨于最佳,從而使單位煤耗、水耗一并減少。
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