(二)火力發(fā)電廠節(jié)能監(jiān)測

1.火力發(fā)電廣節(jié)能監(jiān)測的意義

《電力工業(yè)節(jié)能技術(shù)監(jiān)督規(guī)定》明文指出：“節(jié)能技術(shù)監(jiān)督，即對影響發(fā)電、輸變電設(shè)備經(jīng)濟(jì)運行的重要參數(shù)、性能和指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)督、檢查、技術(shù)改造等階段的節(jié)能技術(shù)監(jiān)督，使其電、煤、油、氣、水等消耗達(dá)到最佳水平”。顯而易見，火力發(fā)電廠節(jié)能工作的主要內(nèi)容是節(jié)煤、節(jié)油、節(jié)汽、節(jié)水、節(jié)電。節(jié)能監(jiān)測是通過合理利用、科學(xué)管理、技術(shù)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)合理布局等途徑，以最少的能耗取得最大的經(jīng)濟(jì)效益。

我國能源生產(chǎn)和消費以煤為主，燃煤造成的二氧化硫和煙塵排放量均占其排放總量的80%-90%，主要污染物排放量已經(jīng)超過環(huán)境承載能力.我國經(jīng)濟(jì)要想實現(xiàn)平穩(wěn)、持續(xù)的發(fā)展，首先要解決能源和污染問題。

火力發(fā)電消耗的煤炭的一半以上都是用來直接燃燒，用于火力發(fā)電和采暖空調(diào)等，因此電力工業(yè)是資源消耗的大戶，提高電力生產(chǎn)和使用效率、降低資源消耗，特別是節(jié)約和降低煤炭、石油和水資源的消耗，對我國重要戰(zhàn)略資源的節(jié)約和優(yōu)化配置具有重要意義，是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要措施，是節(jié)能減排T作的重心。雖然國家一直在努力對發(fā)電結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，但煤電還是占很大比重，根據(jù)我國的電力戰(zhàn)略規(guī)劃，2030年前電力工業(yè)的發(fā)展仍將以火力發(fā)電為主。據(jù)估計，2020年我國裝機(jī)容量將達(dá)14億kW，其中火力發(fā)電約9.5億kW。當(dāng)前，我國火力發(fā)電及供熱用煤占全國煤炭總量的51%，產(chǎn)生的灰渣約占全國灰渣的70%，火力發(fā)電用水量占工業(yè)用水總量的40%，煙塵排放占T業(yè)排放的33%，二氧化硫排放占工業(yè)排放的56%，也足以表明火力發(fā)電廠節(jié)能減排勢在必行。

2.鍋爐的節(jié)能監(jiān)測

鍋爐是利用燃料燃燒釋放的熱能或其他熱能加熱給水，以獲得規(guī)定參數(shù)(壓力、溫度)和品質(zhì)的蒸汽或熱水的設(shè)備。

鍋爐廣泛用于各行各業(yè)的生產(chǎn)用汽、采暖、生活等方面，也用于容量小于3000kW的火力發(fā)電。目前我國工業(yè)和民用供熱鍋爐擁有量約40萬臺。總蒸發(fā)量為100萬t/h左右，年耗煤量3億多t，約占全國原煤產(chǎn)量的1/3。鍋爐是一種重要的能源轉(zhuǎn)換設(shè)備。

對鍋爐的熱平衡測定結(jié)果表明，我國鍋爐熱效率低，20世紀(jì)80年代初，全國平均只有50%多一點，而設(shè)計效率值為70%～75%;蒸汽的熱能利用率更低，只能達(dá)到約30%，日本和美國則分別達(dá)到51%和51%。究其原因，主要是我國小容量鍋爐所占比例很大，裝備水平差，設(shè)備陳舊、爐型選擇不合理，鍋爐容量與負(fù)荷不匹配的情況很普遍;燃料品種變動大和管理、操作技術(shù)水平差，也是造成鍋爐運行效率低的重要原因。因此，開展對鍋爐的運行情況的監(jiān)測，促進(jìn)其節(jié)能降耗，提高能源利用率是節(jié)能監(jiān)測的重要內(nèi)容之一。

(1)監(jiān)測項目的選擇。鍋爐能源利用的好壞在于進(jìn)入鍋爐的燃料燃燒效率的高低和高溫?zé)煔獾娘@熱被水和蒸汽吸收的多少。衡量鍋爐能源利用水平的指標(biāo)是鍋爐熱效率，影響或反映燃料燃燒效率和傳熱完善程度的是鍋爐的各項熱損失及其相關(guān)參數(shù)。鍋爐的熱損失包括：機(jī)械不完全燃燒熱損失(q4)、化學(xué)不完全燃燒熱損失(q3)、排煙熱損失(q2)、爐墻表面散熱損失(q5)和灰渣物理熱損失(q6)，前兩項直接影響燃燒效率的高低;排煙熱損失則反映了鍋爐設(shè)備的完善程度及傳熱的優(yōu)劣;爐墻表面散熱損失反映爐墻絕熱狀況的好壞;灰渣物理熱損失很小，而且依燃料和爐型而異。

目前，我國鍋爐以燃煤為主，而且容量小，裝備水平低，運行狀況差，在各項熱損失中，主要是機(jī)械不完全燃燒熱損失和排煙熱損失，根據(jù)通常的規(guī)律和現(xiàn)場測定的數(shù)據(jù)，這兩項損失占鍋爐總熱損失的85%以上。以層狀燃煤鍋爐為例，通常排煙熱損失占供入能量的10%～20%，有的高達(dá)25%～30%;其次是機(jī)械不完全燃燒熱損失，一般可達(dá)供入能量的8%～15%，有的高達(dá)10%～25%。

機(jī)械不完全燃燒熱損失(q4)的計算公式為：

由此可知：排煙熱損失主要取決于排煙處煙氣的焓Zpy和排煙空氣系數(shù)apy，而排煙處煙氣的焓ipy，的決定因素也是排煙空氣系數(shù)apy和排煙溫度Tpy，排煙焓隨排煙空氣系數(shù)和排煙溫度的變化成正比地變化。同時，空氣系數(shù)增加會削弱對流換熱而導(dǎo)致排煙溫度升高。因此，排煙熱損失也隨攤煙空氣系數(shù)和排煙溫度的變化成正比地變化。過高的排煙溫度使排煙熱損失增加，排煙溫度過低又可能導(dǎo)致運行鍋爐的低溫腐蝕，為技術(shù)上所不允許;同樣，空氣系數(shù)過大也使排煙熱損失增加，過小的空氣系數(shù)又可能引起化學(xué)不完全燃燒。最理想的空氣系數(shù)應(yīng)該是上述兩項熱損失之和為最小時的空氣系數(shù)。因此，既要以燃料完全燃燒為前提，又要控制鍋爐在低空氣系數(shù)下運行，即供給燃料燃燒的空氣量略高于理論需要量。過量空氣的多少取決于燃料種類、燃燒方式和鍋爐負(fù)荷。操作中應(yīng)盡可能在保證燃料完全燃燒的前提下，使空氣系數(shù)接近表4-8所列下限值。

化學(xué)不完全燃燒損失不僅因鍋爐供風(fēng)不足而引起，也會因燃燒器或燃燒裝置配風(fēng)不當(dāng)而發(fā)生。在保證完全燃燒的低過量空氣下運行的層燃鍋爐，從理論上講，其化學(xué)不完全燃燒損失一般在0.5%～1.0%之間。但對多臺鍋爐的熱平衡測試結(jié)果表明，實際上大多數(shù)鍋爐的空氣系數(shù)都在1.8以上，化學(xué)不完全燃燒熱損失平均在1%左右。燃油、燃?xì)獾臓t子即使在較大的過量空氣下，因燃燒器混合不好或配風(fēng)不當(dāng)也會產(chǎn)生CO等。尤其是油類燃料，當(dāng)CO產(chǎn)生時，就會冒黑煙。由此可見，即使在空氣系數(shù)較大的情況下，化學(xué)不完全燃燒熱損失仍然不可忽視。反映該項熱損失的參數(shù)是存在于煙氣中的CO等可燃?xì)怏w和煤煙。通常CO等在排煙中的含量多少是通過煙氣分析得到的，有時由于分析儀器的限制以及化驗分析熟練程度的影響，排煙中的CO含量往往難以用奧氏儀準(zhǔn)確測量，因而必須對步量試樣采用氣相色譜儀或吸附技術(shù)的實驗室檢測。當(dāng)然，是否需要實驗室檢測，可視監(jiān)測的需要和可能而定。一般情況，可采用環(huán)保監(jiān)測的指標(biāo)——鍋爐的排煙黑度(反映排煙中煤煙等物質(zhì)含量的定性指標(biāo))作為鍋爐考核評價燃燒是否完全的監(jiān)測指標(biāo)。