火电厂热力系统节能技术分析

火电厂热力系统节能技术分析摘要：环境污染、人口爆炸、能源匮乏是威胁人类生存和发展的世界性问题，尤其是能源问题已经引起世界各国的高度关注。作为发展中国家，我国的能源缺乏问题尤为突出。电能作为清洁便利的二次能源，它的生产过程需要消耗大量的一次能源。采取有效措施，加强电厂热力系统的节能消耗工作，对于减少能源消耗是非常有现实意义的。关键词：电厂热力系统；节能减耗；有效措施引言火力发电机组承担着我国约80%的发电量，是耗能和排放大户，因此准确而有效的节能理论将有助于火电机组的节能减排工作。火电机组热经济性的评价方法一般分为两类:基于热力学第一定律的热量法，如热平衡法、等效焓降法、矩阵法、循环函数法等，一般用于定量分析；基于热力学第二定律的火用分析法、熵分析法、热经济学法等，一般用于定性分析。一、电厂热力系统进行节能改造的好处（一）、低投资、见效快电厂热力系统改造是电厂节能工作的新领域，这一改造即不需要对主设备进行改造，也不需要购进新设备，只需要将热力系统节能理论与高科技应用技术结合起来即可。热力系统改造低投资、见效快，能够有效促进节能技术的进步，有利于电厂产业结构的调整，提高电厂的整体管理水平，具有重大的现实意义。（二）、多种措施共同进行对于已投入运行的机组，我们可以通过节能诊断、优化改造、监测能损、指导运行等方式实现热力系统改造。而对于新设计的机组，则通过优化设计、合理配套实现节能改造。（三）、效果明显过去，我们很少重视对电厂热力系统的改造，对热力系统节能理论认识不足，缺少必要的优化分析工具。而且，热力系统设计和电厂运行中都存在设计不合理、维护不得当的地方，致使电厂的运行经济性不达标。所以说，电厂热力系统改造潜力较大，比较容易获得明显的效果。二、锅炉的火用损失和火用效率在用火用方法分析锅炉效率时把锅炉的火用损失分为外部火用损失和内部火用损失，其中外部火用损失是指系统工质排离系统时所损失的火用，包括:排烟火用损失I1、化学未完全燃烧火用损失I3、物理不完全燃烧火用损失I4、散热火用损失I5和灰渣火用损失I6；内部火用损失是指由于系统内部各过程不可逆所造成的火用损失，主要包括:燃烧过程的火用损失I7、传热过程的火用损失I8。在进行计算时，均以1kg燃料为基础。式中:ii为表示燃烧1kg燃料所产生的各项火用损失占燃料提供给锅炉的火用的百分比；Ef为1kg燃料提供给锅炉火用。锅炉以燃料火用为代价，而其收益是蒸汽，所以其火用效率可表示为:因为锅炉热效率为:所以锅炉火用效率还可表示为:式中:Db为锅炉过热器的蒸汽流量；eb为过热器出口蒸汽的比火用；ew1为锅炉给水的比火用；Drh为再热蒸汽量；hb为过热器出口蒸汽的比焓；t1为锅炉给水的比焓。三、电厂热力系统节能遇到的问题（一）、领导对节能减耗的分析指导不足热力系统节能减耗是当前电厂所有工作中最需要大力支持的一部分。但是很多电厂管理层和工作人员对该项工作的重视程度不足，针对节能减耗工作，管理层并未给予正确、认真的分析和指导，这些都是电厂热能系统节能减耗工作实施中应该引起足够重视的问题。如果管理层对节能减耗的分析指导不足，对电厂管理涣散，就会导致电厂的整体工作效率不高。因为，为了电厂的安全运行和可持续发展，更为了节能减耗措施的施行，从电厂的管理层到普通员工都必须提高对节能减耗工作的重视程度，管理层要加强对电厂的分析和指导，让节能减耗为我们带来更长远的经济效益和社会效益。（二）、缺少更合理的湿度计算方法，末级排汽湿度稳定性不足末级排汽湿度问题是热力系统节能减耗中首先要解决的问题，其中包括分析并管理系统的可行性耗能，这种分析和管理是建立在确定末级排汽湿度的基础之上的。在电厂的实际运行的全过程中，汽轮机几乎都是在湿蒸汽状态下运行的，但是目前的收敛速度尚不能满足当前机组在线监控的需要。因为，我们需要创设一种更加简便、更加合理的适度计算方法，确保末级排汽湿度可靠稳定。（三）、节能减耗设施配备不足电厂运行系统是由多个部分组成，要解决热力系统节能减耗的问题，就必须从根本上解决设置配备的问题。目前，大多数电厂的节能减耗设施存在着系统的运行方式及承载力不足、适应性差，不能完全适应环境的变化；而且虽然现在每个工作末期电厂都会对热力系统进行节能减耗的检测，但是我们不能从整体数据中看出热力系统的哪一部分需要进行节能减耗的改造，所以我们急需寻找一种既能全面收集、又能部分监测的热力系统监测装置。四、热力系统节能技术（一）、电机调速节能技术火电厂采用的电机调速技术主要包括：变频调速、永磁调速、液力耦合器调速等方式，其中变频调速以其效率高、运行可靠、调速范围宽等优点广泛的应用在各种风机、凝结水泵中并取得了良好的应用效果。据统计，火电厂大型设备经变频改造后可减少20%的厂用电量，300MW机组凝结水泵采用变频改造后节电率可达35%，但是由于变频改造会增加电厂热力系统的复杂度，影响电机的寿命，增加维修成本，所以进行改造前必须进行谨慎的研究，做好电气元件质量检查，共振转速区确定等工作。（二）、锅炉部分的节能技术随着锅炉使用时间的增加，锅炉“三漏”现象，即漏风、漏烟、漏灰的出现会增加散热损失，降低热效率。对此，可以采用硅酸铝平板包覆炉墙，硅酸铝绳与硅酸铝平板密封炉墙交接处的伸缩缝等方法增加炉墙的保温效果，采用先进的密封技术改善回旋式空气预热器漏风问题。根据相关研究表明，漏风率每下降1%，耗煤下降0.18g/kW·h，我国火电厂锅炉的空预器多为受热面回转式，采用光滑片密封，由于空预器运转过程中转子上下端面存在温度差，下端面凹转子会出现热态蘑菇状变形，因此设计密封间隙较大，漏风率较高。目前可供选择的空预器密封技术主要有柔性接触式密封改造技术、双密封改造技术、密封间隙在线自动控制技术以及刷式密封技术等。其中，双密封改造工程量较大，投资多，只适用于径向密封和轴向密封，不适用于旁路密封；柔性接触密封技术的密封效果比较好，适合在大小修期间进行，改造后一年内漏风率可以控制在6%以内，但与双密封技术一样，不能完全解决旁路密封的问题；刷式密封技术主要应用在航空发动机、燃气轮机、汽轮机等领域，在锅炉空预器领域的应用仍需要进一步研究。同时，采用了新的空气预热器密封技术后，能进一步降低送风机、引风机的用电量。（三）、汽轮机部分的节能技术汽轮机作为电厂三大件之一，能够将蒸汽的热能转换为机械能，汽轮机运转过程中，约有1/3的损失来自与漏气损失，而汽轮机的漏气问题与机组流通部分间隙关系密切。近几年来关于汽轮机流通部分的节能技术研究各方法和手段各有不同，采用的湍流模型各异，方程离散格式多样，网格类型与N-S方程解法也不尽相同，因此并没有系统的理论指导。20世纪90年代以来，全三维气动热力设计体系成为汽轮机技术进步的引领者，汽轮机中的汽封结构、进排汽蜗壳内的流动、阀门、管道等都具有全三维特征，以这种技术为指导设计出的汽轮机显著提高了汽轮机热效率。哈汽、北重等厂采用全三维技术对国产100MW机进行了多台改造，国内许多亚临界300MW汽轮机都采用了三维流场动静叶片设计技术，另外，汽轮机页顶弹性齿汽封技术、梯形或高低型汽封齿技术等汽封结构创新能够明显降低漏气损失，对汽轮机调节级的弯扭联合成型、曲线子午页面型改造技术则很大程度上提高了调级效率，这些技术很好的降低了汽轮机流通部分的损失。除此之外，对汽轮机的进气系统的适当改造可以减少进气节流损失与气流激振，降低轴承温度。结束语能源短缺、环境污染是制约我国经济社会可持续发展的首要问题，火电厂作为能源消耗和污染排放大户，强化节能建设势在必行，电力工作者应该推进火电厂电热系统节能技术研究，提高煤炭利用率，减少污染物排放，切实为建设资源友好型、环境节约型社会贡献力量。参考文献[1]刘亚昆，肖增弘.300MW机组低压加热器疏水系统优化.沈阳工程学院学报[J].2013（07）：236-237.[2]沈维道，童钧耕．工程热力学[M].北京:高等教育出版社，2007．