火力发电厂能耗管理及节能技术探讨

1前言

节能减排已经成为实现国民经济可持续发展和全面建成小康社会的重要战略，而电力行业作为用能大户，更是肩负着不可推卸的重要责任。国家三部委联合下发《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014－2020年)》，要求燃煤机组全面实施超低排放和节能改造，对机组煤耗和环保超低排放提出明确要求:在2020年前，对燃煤机组全面实施超低排放和节能改造，使所有现役电厂平均煤耗低于310克/千瓦时、新建电厂平均煤耗低于300克/千瓦时，东、中部地区要提前至2017年和2018年达标。2015年12月2日，国务院总理主持召开国务院常务会议，提出“增速扩围”，进一步加快了节能减排改造步伐。作为中国大唐集团旗下的三级企业，大唐双鸭山热电有限公司(下称双鸭山热电公司)长期以来高度重视节能减排工作的开展，通过深入开展节能管理，广泛实施技术改造，十二五期间该公司供电煤耗由314克/千瓦时下降至296克/千瓦时，降幅达18克/千瓦时;发电厂用电率由7．4%将至5．8%，降幅达到1．6个百分点，取得了显著的节能效果。

2能耗管理体系优化

完善的能耗管理体系是企业节能管理有序开展的基础，是各项节能工作得到有效落实的根本保障。一套好的能耗管理体系要从制度、流程上对企业的节能管理工作进行规范，做到控制管理风险和提升管理效率的作用。节能管理体系的建立要遵循以下原则:一是符合企业发展战略，有助于实现领先;二是抓住核心管理内容，抓住关键流程;三是结合企业实际情况，融入日常管理工作;四是定义准确，可以衡量，可以追溯;五是易于对标，指标改进的目标通过努力可以实现。

2．1建立科学的节能管理网络

企业节能管理网络是节能管理工作的脉络，是节能体系是否能够高效运转的关键。其要具备层级清晰、职责明确，各级管理环节应能实现相互支持、相互制约、相互监督的功能。双鸭山热电公司节能管理实行分级管理，纵向建立了公司级、部门级、班组级三级节能管理网络，确定了每一级的具体责任人，明确了责任分工和管控流程;横向上以能源消耗因素为主线建立了燃料管控、运行调整、设备治理、节能改造、试验监督、经济调度、用水优化七项控制因子。整体以模块化的管理手段，进行横向和纵向的逐级管控，建成“一级对一级管控、一级向一级负责”的管理网络。

2．2抓实节能计划管理

将涉及节能的工作进行分类统计，按计划规范管理，动态监督是节能各项工作得以落实的关键，要贯穿与企业安全生产工作全过程。双鸭山热电公司基于“五确认、一兑现”的闭环管理体系建立，即确认目标、确认问题、确认对策、确认效果、确认责任，兑现奖惩。在执行过程中实施动态管理:建立节能计划项目跟踪表，将全年节能项目纳入“节能计划表”，并根据节能会议、能耗评估等日常工作中发现的能耗问题及节能项目动态补充至“节能计划表”按照“五确认、一兑现”思路进行统一管理，对完成项目及时进行闭环后移出“节能计划表”，对未完成项目重点标注持续改进。

2．3开展小指标竞赛

开展小指标竞赛是调动运行人员积极性，提升运行调整水平，降低可控耗差的重要手段。双鸭山热电公司依托指标绩效软件开展小指标竞赛，将小指标分为安全指标和经济指标，安全指标作为否决条件参与指标评比，经济指标作为得分项参与值际竞赛;为提升小指标竞赛的科学性，将各项经济指标根据对煤耗影响和可调整性进行权重调节;设定限值，剔除无效时段指标，加大偏离红线过大指标的考核力度;设置单项奖励，强化运行人员指标寻优意识。

2．4强化指标对标管理

指标对标管理包含三方面的内容:一是与同类型标杆企业对标;二是与本企业机组历史最优值对标;三是与本企业机组设计值对标。指标对标的原则是数据真实有效，充分应用平台数据资源，动态管理持续改进，闭环控制循序渐进。指标对标的基本方法是:一是要对本企业节能情况进行认真梳理，找出薄弱或改善潜力大的指标，以确定对标内容和对标方向;二是在与同类企业对标中要选取有同类可比性的对标企业，且数据易获取并真实可靠;三是要多角度对标分析，根据所选定标杆对象灵活运用一种或多种分析方法进行分析;四是实施改进，根据“五确认一兑现”方法落实项目;五是进行效果评价，利用科学的试验手段对效果进行评价;六是总结提高，做好管理和改造经验的总结及提升。

3节能优化技术措施应用

本部分仍以双鸭山热电有限公司2台200MW超高压中间再热供热式汽轮发电机组为典型案例，重点介绍高压变频器应用、烟气深度冷却技术应用、热泵技术应用、汽轮机喷嘴及刷式汽封改造、冷却水塔填料优化改造等综合优化措施的研究与实施。

3．1电机变频技术应用

变频器以其高效率、高功率因数、以及优异的调速和启动性能等诸多优点而被国内外公认为最有发展前途的调速手段，而受原始设计条件影响，当前很多投产时间较久的电厂高压辅机均采取为液力耦合器调速，这给变频改造提供了空间，火力发电厂可对各辅机进行综合评估，论证变频改造的可行性。双鸭山热电有限公司原始设计送风机、引风机、给水泵采用电机驱动、液力耦合器调节;凝结水泵未设调速机构，采取再循环调节。为提升辅机调节品质及经济性，企业对各高压辅机调节特性进行了认真梳理，实施了送风机、引风机、给水泵、凝结水泵进行变频改造。通过对以上高压辅机的变频改造，设备节电率达23．4%，年节电2400万千瓦时，使厂用电率降低1．3%，取得了显著的节能效果。

3．2烟气深度冷却技术应用

排烟热损失是影响火力发电厂锅炉效率的最大因素，很多电厂都不同程度存在排烟温度偏高的问题，烟气携带大量的热量排放到空气中，严重影响锅炉经济性并一定程度造成了环境污染。当前烟气深度冷却技术是国内广泛采用技术，有技术成熟应用广泛的特点，普遍采取在电除尘前、后的烟道内加装管式换热器的方式，换热器管内以水为介质吸收管外烟气余热，加热后的水一般用于凝结水系统或外销至城市居民用热水。烟气深度冷却装置安装在电除尘在吸收余热的同时还能起到冷却烟气温度、提高除尘效率的作用，效果更佳，但要充分考虑该处烟气中粉尘含量大，对管壁的磨损影响，此外整体改造要详细核算烟气阻力与引风机出力影响。双鸭山热电有限公司烟气换热器安装在引风机与脱硫间烟道，加热软化水为市里的各洗浴、宾馆、酒店等用户供洗浴热水，项目于2013年投产以来运行稳定，每天产生热水量约1500吨，烟气温度下降15℃左右，年产生经济效益300余万元。

3．3热泵技术应用

电厂中广泛应用的一般是吸收式热泵，以电厂的采暖抽汽为驱动热源，溴化锂溶液为吸收剂，水为制冷剂，回收利用汽轮机乏汽热量，用于加热热网回水，从而实现热量从低位热源向高位热源传递的效果。双鸭山热电公司2013年实施了热泵技术改造，安装4台35．9MW热泵，利用采暖抽汽作为热泵的驱动热源，高旁蒸汽作为该泵的备用驱动热源，回收一台发电机组的循环水余热，用于对外供热。热泵设计提取循环水余热热量59．14MW，热泵机组余热水进水温度38℃，出水温度31．5℃;热泵机组热网水进口温度55℃，出口温度68℃，余热水流量8120t/h，热网循环水流量9500t/h。项目实施后，全年可节约标煤约1．3万吨，取得显著的经济效益。

3．4汽轮机本体节能提效改造应用

对于新投产机组，大多数汽轮机考核试验热耗高于设计热耗，主要原因在于理论设计与实际产品之间的差距、汽轮机动、静部件的制造加工误差、安装间隙裕量过大等。因此对于此类汽轮机组提高效率的唯一途径就是通过改造使通流间隙处于合理的范围。汽轮机设计思想与实际运行工况往往严重不符影响，调节级设计喷嘴面积过大是普遍现象，同时汽轮机喷嘴组还可能存在喷嘴与动叶动静匹配较差问题，将导致静叶出口汽流不能以最佳方式进入动叶做功，使流动阻力增加，降低流动效率等问题。这些问题将严重影响汽轮机在常规运行工况的经济性，需要进行调节级喷嘴改造。双鸭山热电有限公司1号机组投运以来，机组热耗值长期高于设计值150kJ/(kW•h)以上，运行经济性较差，针对此问题，该企业于2015年对1号机组进行了刷式汽封和喷嘴改造。改造对全部汽封进行了更换，其中52圈汽封改为刷式汽封，同时对汽封间隙进行了按照下限值减调整0．20mm进行了调整。在对调节级喷嘴改造时，将喷嘴面积由218．57cm2缩小至163．95cm2。改造后，试验热耗率较修前降低162．63kJ/(kW•h)，基本实现达设计值。3．5冷却水塔填料非等高布置优化技术应用传统冷却塔运行中存在填料分布和填料空气动力场匹配不当的问题，使得进塔空气的吸热吸湿能力未能充分利用，影响到循环水的进一步冷却;同时内围存在空气不足的问题，影响到内围循环水的冷却。通过填料非等高布置改造方式能够提升冷却水塔冷却效率，根据塔内空气动力场的分布规律，将塔内面积分成内区，外区两个区域，不同的区域匹配不同的填料高度，通常上升空气的吸湿吸热能力较强，内围水温较高，空气流速较低，空气的吸湿吸热较差，采用非等高布置优化技术可大大提升冷却水塔效率。双鸭山热电公司原冷却水塔淋水填料为“S”波形，淋水填料片距为33mm，该波形淋水填料的热力性能及阻力特性较差;原淋水填料层高1m，采用等高布置方式，未充分考虑到塔内空气流场的不平衡性，原冷却水塔幅高为10℃，高于达标值3℃。2015年进行了1号冷却水塔整体优化，将原有S波淋水填料全部更换为GTX－26型(新斜波)高效淋水填料、根据塔内空气动力场的分布规律，通过非等高不同片距布置优化，将塔内面积分成内、外区两个区域，内区高度为1．0m，外区高度1．25m。改造后，冷却水塔幅高7．5℃，降低2．5℃。

4结语

当前火电厂节能减排水平整体逐年提升，但潜力仍然较大，建议火电企业首先通过试验手段做好机组能耗评估，根据评估结果有针对性的实施优化改造项目;同时要加强同区域、同类型机组对标，及时发现能耗提升空间;此外要关注新技术应用和加强技术攻关，突破指标瓶颈，保证火电厂能耗水平持续优化。

作者:孙志伟 单位:大唐双鸭山热电有限公司

参考文献:

［1］王娇玲．热工自动控制在发电厂节能减排中的作用［J］．科技创新与应用，2016(34)．

［2］黄舟萍．关于电力节能减排问题的思考［J］．西部皮革，2016(06)．