节能减排对电厂发展的推动

-1-节能减排对电厂发展的推动摘要：节约能源。保护环境是我国实现可持续发展战略的重要组成部分，这已成为我国的一项基本国策。目前，我国电力结构中的主导地位，煤电关系的密切性，建设热电厂，实现热电联产、热电冷联供事节约能源、保护环境、提高企业经济效益的有效途径。能源可分为常规能源与新能源，已经广泛利用的煤炭、石油、天然气、水能、核电等能源，称为常规能源。新能源一般是指在新技术基础上加以开发利用的可再生能源，包括太阳能、生物质能、水能、风能、地热能、波浪能、洋流能和潮汐能，以及海洋表面与深层之间的热循环等；此外，还有氢能、沼气、酒精、甲醇等。目前不论发达国家或发展中国家的电力需求都也常规能源——煤炭为主。尤其在我国电厂的能源结构中，燃煤电厂的发电量占全国总发电量的80%以上，即使到2020年，燃煤发电厂的发电量仍将在70%以上。煤燃烧排放的SO2和NOx以及粉尘仍是大气主要污染源。努力提高能源利用率，尽可能减少煤炭消耗，减少温室气体和SO2的排放，仍然是环境保护的主要任务。为此，在“十二五”期间将会加快核电、热电联产、煤电一体化发展，继续推进上下游关系，积极调整火电结构，促进节能减排。扩大热电联产在电力装置中比例，就成为今后电力建设中一个重要任务，也是我国实施节约能源、保护环境持续发展战略的必然选择。-2-一、火电在国民经济中的地位1、首先看发电量，2004年我国总发电量为22033.1亿千瓦时，其中火力发电量17955.88亿千瓦时，火电电量占总发电量的比例为81.50％；２008年全国发电量是34334亿千瓦时，其中火力发电量27857.37亿千瓦时，火力发电量占总发电量的比例是81.14％；2009年全国发电量是36506亿千瓦时，其中火力发电量29814.22亿千瓦时，火力发电量占全国发电量的比例是81.67％。火力发电占总发电量的比例变化不大，均在８０％以上，可以看出，全社会的用电主要靠火电企业提供。截止2009年12月底，全国发电量为36506亿千瓦时，其中火力发电量为29814.22亿千瓦时，同比增长7.2%；水力发电量为5544.95亿千瓦时，同比增长4.3%；核能发电量为692.63亿千瓦时，同比增长1.3%。2、再看我国的电力装机结构。2004年我国总装机容量44237万千瓦，其中火电装机32948万千瓦，占当年总装机容量的７４.48%。２００8年我国火电装机是60286万千瓦，占当年总装机容量的76.07％。2009年我国火电装机达到65205万千瓦，占当年总装机容量的74.60%。从电力的结构看，我国的电力装机虽然从2004年的4.42亿千瓦增加到2009年的8.74亿千瓦，但火电装机占总装机容量的比重不但没有降低，反而还有所上升依此可以分析：在近期内，火电的主导地位不会改变，水电由于受气候和地域的影响较大，潜力较小。核电由于其特殊的吸引力，将-3-会吸纳更多的人才与资金投入，虽然近期存在技术的不足和铀资源有限等不足，但随着技术的改进和铀资源开发程度的增加，近期的发展趋势将是稳中有升。风电、太阳能、地热发电受地域影响较大。二、火电厂与煤炭产业的密切关系煤炭是我国最重要的基础能源。随着重工业化进程的加快以及城镇化速度的提高，以煤炭为主的能源消费不断快速增长。煤炭是我国最重要的基础能源，１９５２年一次能源消费中煤炭占９５％，２０世纪５０年代、６０年代都在９０％左右，７０年代占８０％左右，８０年代以来，一直保持在７０％左右。而且在今后相当长的时间里，煤炭仍然是主要能源。由于中国的能源结构以煤为主，这就决定了中国的电力工业以燃煤火电为主，在我国目前的发电结构中，用煤发电占总装机容量的７０％以上；而电力是中国煤炭工业的最大用户，煤炭和电力是依存度非常高的上下游产业。三、火电效益与节能减排其实，煤电的矛盾也并非完全是坏事，煤电博弈可以使火电厂本身效率和设备的利用效率提高，进而可以使火电的效益得到提高，火电厂的另一个问题便是自身效益与节能减排的矛盾，火电厂要节能，这时自身发展的需要，减排则是应对气候变化和环境问题的需要，所以若要减排，则需要投入一定量的资金这将导致本身所得利润的下降。根据能源发展“十一五”规划，能耗由2005年的1.22吨标准煤-4-下降到0.98吨标准煤左右。“十一五”期间年均节能率4.4%，相应减少排放二氧化硫840万吨、二氧化碳(碳计)3.6亿吨。火电供电标准煤耗每千瓦时355克，下降15克；厂用电率4.5%，下降1.4个百分点；电厂二氧化硫排放总量减少10%以上。所以在加快新能源发展同时，火电落后产能的淘汰步伐也在加快，这直接关系到国家节能目标的实现。根据国家发改委的计划，到2010年年底，要争取关掉5000万千瓦关停小火电机组。其中全国5万千瓦以及以下的火电为主的燃油锅炉和发电机组都将淘汰，东部地区应淘汰单机容量10万千瓦及以下燃煤纯凝汽式火电机组，中西部地区应淘汰5万千瓦及以下燃煤纯凝汽式火电机组。“十二五”期间，国家发改委还确定将逐步关停12.5万千瓦和20万千瓦的小火电机组，同时不再上30万千瓦的纯火电机组。发改委的根据是，60万千瓦的大机组和10万千瓦、5万千瓦以下的小机组，一千瓦时的发电煤耗要差100到150克标准煤，从而加大关停小火电的力度。国家同时提出了“上大压小”的政策，“上大压小”是指将新建电源项目与关停小火电机组挂钩，在建设大容量、高参数、低消耗、少排放机组的同时，相对应关停一部分小火电机组。使高效、节能、环保机组的优越性能够体现出来，意味着高能耗、高污染的小火电机组将因无法入围“发电排序表”而面临无电可发的生存危机，最终被淘汰出局。此项政策的出台，有利于促进电力企业特别是火电企业的-5-产业升级。四、热电厂主要设备节能热电厂在把一次能源转化为电、热能的过程中，采用了热电联产工艺，减少了转换过程中的冷源损失，使热电厂发电、供热标煤耗率低于相同条件下的热、电分别生产的这一指标。近几年来，随着热电竞价上网措施的落实和煤炭燃料价格的因素，热电厂的经济效益也受到一定的影响。热电厂主要设备包括锅炉、汽轮机、发电机、省煤器、送引风机、静电除尘器、碎煤机和变频器等。下面对主要设备的运行参数和节能措施进行分析。1、锅炉的节能措施目前很多热电厂是中温中压参数的热电机组，循环热效率较低，因此要实现节能降耗，降低生产成本，需要分析热电厂机组的热化电能生产率。(1)采用高参数的锅炉。热力学中卡诺循环的效率为错误!未找到引用源。1=1错误!未找到引用源。，可以看出，初温越高，效率错误!未找到引用源。1越高。初温对热电厂的影响和卡诺循环相同，提高新汽的初温，可以使热效率提高。从目前热电厂情况和锅炉的实际运行参数看，采用高参数的锅炉是一种比较可行的节能措施，并且经济性效果显著。(2)采用强化传热结构。在锅炉节能设备方面，目前强化换热技术发展较快，如能在热电厂技术改造中将传热结构改为各种先进的强-6-化传热的结构方式，增大传热面积，提高换热效果，也是有效的节能技术。强化传热技术可以为：改变管子外形，管外加翅片；通过改变管子形状和表面特性来强化传热，如加工成螺纹管、螺旋槽管、外翅片管等强化传热管技术；也可改变壳程挡板或管间支撑物，以减少或消除壳程流动与传热的滞留死区，使传热面积得到充分的利用。(3)加强保温和密封。为保证锅炉的燃料燃烧热能被充分利用，需保证炉墙的保温、炉顶的密封和炉墙缝隙的密封。为减少炉墙散热损失，提高炉膛温度，炉墙的保温可采用硅酸铝平板包覆，炉墙交接处的伸缩缝用硅酸铝绳加硅酸铝平板密封。炉顶与炉墙交界部分由于在使用过程中，随着使用时间的延长和热胀冷缩也会出现开裂，引起锅炉“三漏”，即漏风、漏烟、漏灰。热电厂锅炉的炉顶四周与炉墙交界处的“三漏”可采用延长炉顶高度和增高炉墙达到较好的密封效果，将炉墙与炉顶的水平伸缩缝包裹起来。2、汽轮机的节能措施汽轮机是将蒸汽转变为电能的机械装置。由于汽轮机是锅炉和发电机的连接桥梁，因此汽轮机供热参数的合理匹配，对节能有重大意义。如能保持它的进、排汽参数处于额定值，不仅有利于汽轮机的安全运行，也有利于保证汽轮机经济运行。(1)采用汽轮机压力匹配器。目前我国中小型热电厂机炉匹配复杂。有的供汽压力远高于用户压力，从而造成能位贬值使用，此时应当考虑能位的梯级利用。有的锅炉降低了运行参数，致使汽轮机也降低了运行参数，低于额定参数，这样对汽轮机的出力影响很大，应采-7-取措施及时调整。在这种情况下可在汽轮机抽汽管道上增加汽轮机压力匹配器。压力匹配器的工作原理是借助于少量的高压力蒸汽的喷射，形成高速汽流、引射并提高低压力蒸汽的压力，适应供汽要求。(2)保证汽轮机的排汽真空。汽轮机的排汽真空是一个重要的监视参数，如真空达不到要求将影响汽轮机的经济运行效果，真空降低，使发电量减少，热能损失增大。对汽轮机的真空度要定期试验，保持系统的严密性，发现问题及早解决。(3)采用除盐水。汽轮机射水抽汽器是通过抽吸凝汽器中的不凝结气体来维持凝汽器中真空的设备。由于循环冷却水容易在管道及射水抽汽器中结垢，结垢后使凝汽器内真空度降低，减少汽轮发电机组的发电。通常可改用除盐水作为抽真空的介质水。除盐水经循环水箱送到除氧器。这样除盐水不会在抽汽器中结垢，解决了真空下降问题，除盐水带走了凝汽器内部分热量，得到了加热，减少了除氧器的用汽量。(4)汽轮机轴瓦冷却独立冷却水循环系统。汽轮机在高速旋转情况下，受到高温蒸汽的加热，轴瓦将会产生热量。汽轮机中为了冷却由于轴瓦温度升高导致的润滑油温升高，因此设置了冷油器设备。冷油器是一个列管式表面冷却器，来冷却汽轮机轴瓦出来的润滑油。通常热力系统设计用工业生产水作为冷油器冷却水，吸收热量后直接排放掉。实际上这部分水可通过技术改造后形成一个独立的冷却水循环系统，水源热量作为民用取暖用水或热电厂厂用水。(5)汽轮机漏汽的回用。为了避免转动部件与静止部件的摩擦、-8-碰撞，汽轮机轴伸出汽缸的两端处以及自动主汽门、调速汽门和旋转隔板等处必须留有适当的间隙，这些间隙的前后都有压力差存在导致漏汽。为防止漏汽安装有汽封加热器，集中这些漏汽经冷却后变为冷凝水。通过节能改造可用管道将漏汽引入汽轮机回收利用。3、发电机的节能措施发电机是将热能转化成电能的最后步骤。发电机工作时由于存在铜损和铁损，这些损失转变成了热能，导致铁芯和线圈的温度升高。为了将线圈和铁芯产生的热量及时带走，防止线圈老化，发电机通常安装有空气冷却器。它通常采用循环冷却水冷却发电机出来的空气后再送入发电机。通常热力系统设计用工业生产水作为空气冷却器冷却水，吸收热量后直接排放掉。实际上这部分水通过技术改造后形成一个独立的冷却水循环系统，水源热量可作为民用取暖、用水或其他用水。4、余热回收技术热电厂的余热是最终消耗的能源，如能强化热电厂尾部的传热效果，降低排烟温度，达到热量的最大利用，将从最终环节达到热电厂的节能。目前，国内外烟气余热回收装置有回转式换热器、焊接板(管)式换热器、热管换热器、热媒式换热器、有效吹灰或加装程控吹灰装置、加装低压省煤器等，其中以热媒式和热管式为主。热媒式换热器由于运转设备多，设备维护和运转费用高，对系统的要求十分苛刻，在国内应用较少。热管是一种新型、高效的传热元件，其内部是靠工-9-质循环实现热量传递，它的当量热导率可达金属的数倍。以热管为传热元件的热管换热器较其他换热器在利用热能、回收废热、节约原料、降低成本等方面，具有独特的优点，特别适用于中低温的余热回收，广泛应用于锅炉余热回收，取得了明显的节能效果。热电厂生产过程中，厂用电率一般较高，采用循环流化床锅炉厂用电量就更高；用户供热耗电大也是厂用电量高的原因。同时，热电厂又有大量的低温低压余热蒸汽，利用这些低品位蒸汽来产生电力和动力，可大大降低厂用电消耗，经济效益和节能效果十分明显。完善废热回收利用系统，通常热电厂的供汽凝水回收一般很难做到，主要原因是水质被污染而放掉，从而造成较大的热量损失，而补充这些损失所采用的水质较好的软化水增大了补水成本。5、加强对燃料的全过程管理做好燃煤的经济管理，是热电厂节能的重要手段。首先应制定燃煤