火电厂发电机组节能措施分析 2012-12-19 孙彦军
保德县经济和信息化局 孙彦军
摘要：在国民经济的持续快速增长，资源能源日益紧缺的今天，节能降耗技术已经广泛应用到各个领域中来。火电厂在保证正常运营情况下，通过改变设备运行状态以及采用各种先进技术来提高效率，达到节能的效果。本文主要从汽轮机系统和锅炉系统提出节能改造措施，为火电厂的节能降耗提供参考
一、随着中国国民经济的持续快速增长，能源消耗量越来越大，我国已成为世界第二能源消费国，并成为世界上对能源依赖程度最高的国家之一。我国火力发电厂节能降耗潜力巨大。目前应用先进技术对传统热力发电系统的技术改造，比如汽轮机通流改造、变频调速技术的应用、等离子点火、辅机节能改造等，可以取得显著节能效果。与此同时，充分应用现代信息技术、先进控制理论与技术、现代热力学分析方法与节能理论、先进检测与诊断技术等，提高机组的自动化水平，实现全工况节能优化运行控制，也是火力发电厂节能降耗减排的重要途径。本文在分析节能技术基本理论和方法的基础上，通过机组在安装过程中问题的解决以及大量的工程实践经验而采取的各种节能措施，有效的提高了机组的经济指标，为火力发电机组节能降耗提供了有效的方法。
二、.汽机系统的节能措施
1 减小汽轮机转子与静子之间的间隙
汽轮机由于转子与静子之间的相对转动，故必然有间隙，也就必然引起漏气，这种漏气恶化了级内的流动，也就相应地降低了效率。通过检修手段对汽轮机通流部分间隙进行调整，是提高机组缸效、降低热耗的有效途径，是节能降耗的创新举措。
加强对汽缸定位方式和状态的监测和调整，特别是在连接抽汽导汽管道以及汽缸扣盖前，要将汽缸定位装置安装且调整完毕，消除外部应力，防止由于缸体变形和汽缸中心偏移等因素造成对汽封间隙的影响。另外还需通过设备及零部件的检查，通流部分间隙的调整，进汽短管处胀圈安装检查，安装与汽缸相连的大口径管道，来保证汽轮机的间隙处在合理的范围内。
2 优化配置机组的汽轮机滑压系统
优化配置发电机组的汽轮机滑压系统，经过反复的调试，得到最优的方案。需要检测的内容主要有系统运行时候的负荷力、蒸汽压力等，主蒸汽调节门根据需要会处于不同的开启状态，所以要在不同的开启程度时都要进行压力的控制测试，以便得出的数据信息更加的标准化与科学化。需要注意的问题就是，对它的控制方式要充分考虑到机组本身的运行状态，如果出现参数不一致的情况要认真核实。密切注意发电机组的运行参数的细微变化可以实现高效的自动化管理状态，并且不会受到太多的外界环境的干扰，还能随时进行技术的调节，使得系统的经济效益长期处于较高的水平。
3 给水调节门的开度情况进行技术性的管理与规范
在机组实际运行中，给水调节门经常处于节流状态，这主要是因为担心减温水流量不足及液力偶合器油温高而影响机组安全。通过设定给水调节门优化控制逻辑，保证机组在安全运行的前提下，使给水调节门开度最大化，最大地减少节流损失，相应地减少给水泵功率，提高机组运行经济性。
系统运行方式为：当给水泵润滑油冷油器出口油温小于50℃、给水调节门开度小于90%且减温水调节门开度小于95%时，给水调节门自动开大，减小节流损失，同时为保持锅炉水位平衡，系统可自动降低给水泵转速，使给水系统在任何工况下都能处于最优工作状况。相反工况时则自动关小给水调节门、提高给水泵转数以确保机组安全运行。
三、锅炉系统的节能措施
1 采用先进的锅炉燃烧优化控制算法
燃煤机组的锅炉燃烧优化问题一直是火电机组优化控制的一个难点问题。传统的燃烧优化方法是正交试验法。正交试验法需要在典型负荷下，对影响因素进行分析和筛选。目前锅炉燃烧优化的建模方法主要有人工智能建模和统计建模两种。神经网络、支持向量机建模方法目前是主流算法。应用支持向量机算法建立了大型四角切圆燃烧锅炉NOx排放特性模型，结合遗传算法，利用NOx排放的热态实炉试验数据对模型进行了校验，对锅炉运行参数进行了优化。结果表明，通过遗传算法的寻优，NOx排放量有比较明显的降低，支持向量机与遗传算法相结合与其它方法相比具有泛化能力好，计算快等优点。
2 通过变频控制达到节能效果
目前我国所使用的燃煤锅炉中的引风机、鼓、炉排不能自动调整速度以控制出汽量大小，对燃料和电能浪费较大。鉴于此可以在原风机配电柜系统上并联上一台变频控制柜，引风机和鼓分别按设定的频率信号运行，变频器连锁控制系统与原有启动系统并联安装，实现两柜手动切换功能，以便在变频系统有故障时可及时切换于原启动柜工作。其节能率理论值为20％~45％之间，燃煤量理论值可下降15％~35％之间。
3 使用超导技术，提高热效率
将超导技术应用于燃煤锅炉，可以通过加快传热速度，起到节能的作用。超导技术可以增强烟气流动的扰动，强化换热效果，并可通过回水射流技术改造，使回水射入下降管，提高水冷壁管内介质循环流速。通过三回程设计，使烟气流程加长，以降低排烟温度，提高热效率。
4 采用正转链条锅炉节能装置
通过设计制作由定量给煤和机械筛分装置组成的正转链条锅炉节能装置，来提高火床热强度和煤层燃尽速度。利用重力、机械筛分技术，使原煤在进入炉膛时形成煤粒下大上小，厚度分布均匀疏松的分层状态，使煤粒之间间隙得以保留，减小煤层通风阻力，消除漏煤现象，增加单位面积的通风量，使煤层通风均匀，有效地避免炉排上出现火口和燃烧不均匀现象，细煤粉在煤层表面，容易着火，可明显改善了煤炭的着火条件，能够达到节能的效果。
四、结论
发电机组技术经济指标的提高是一个系统工程，其中涉及到设计、设备、安装、调试、运行、当地环境气候条件等诸多因素。以上讨论的措施在一定程度上可以有效做到节能降耗的目的，在这种优化了的系统模式的指导下，不仅可以满足日常的工作所需，还大大节约了能源的消耗，将经济效益与环境效益以及社会效应统一结合在一起，发挥了最大的功效。但实现发电机组运行长期处于低能耗的状态需要经过一个探索和实践的时期，在此过程中，要综合考虑各种参数因素，对发电机组的节能技术进行不断的创新，拓宽其发展前景。
一、随着中国国民经济的持续快速增长，能源消耗量越来越大，我国已成为世界第二能源消费国，并成为世界上对能源依赖程度最高的国家之一。我国火力发电厂节能降耗潜力巨大。目前应用先进技术对传统热力发电系统的技术改造，比如汽轮机通流改造、变频调速技术的应用、等离子点火、辅机节能改造等，可以取得显著节能效果。与此同时，充分应用现代信息技术、先进控制理论与技术、现代热力学分析方法与节能理论、先进检测与诊断技术等，提高机组的自动化水平，实现全工况节能优化运行控制，也是火力发电厂节能降耗减排的重要途径。本文在分析节能技术基本理论和方法的基础上，通过机组在安装过程中问题的解决以及大量的工程实践经验而采取的各种节能措施，有效的提高了机组的经济指标，为火力发电机组节能降耗提供了有效的方法。
二、.汽机系统的节能措施
1 减小汽轮机转子与静子之间的间隙
汽轮机由于转子与静子之间的相对转动，故必然有间隙，也就必然引起漏气，这种漏气恶化了级内的流动，也就相应地降低了效率。通过检修手段对汽轮机通流部分间隙进行调整，是提高机组缸效、降低热耗的有效途径，是节能降耗的创新举措。
加强对汽缸定位方式和状态的监测和调整，特别是在连接抽汽导汽管道以及汽缸扣盖前，要将汽缸定位装置安装且调整完毕，消除外部应力，防止由于缸体变形和汽缸中心偏移等因素造成对汽封间隙的影响。另外还需通过设备及零部件的检查，通流部分间隙的调整，进汽短管处胀圈安装检查，安装与汽缸相连的大口径管道，来保证汽轮机的间隙处在合理的范围内。
2 优化配置机组的汽轮机滑压系统
优化配置发电机组的汽轮机滑压系统，经过反复的调试，得到最优的方案。需要检测的内容主要有系统运行时候的负荷力、蒸汽压力等，主蒸汽调节门根据需要会处于不同的开启状态，所以要在不同的开启程度时都要进行压力的控制测试，以便得出的数据信息更加的标准化与科学化。需要注意的问题就是，对它的控制方式要充分考虑到机组本身的运行状态，如果出现参数不一致的情况要认真核实。密切注意发电机组的运行参数的细微变化可以实现高效的自动化管理状态，并且不会受到太多的外界环境的干扰，还能随时进行技术的调节，使得系统的经济效益长期处于较高的水平。
3 给水调节门的开度情况进行技术性的管理与规范
在机组实际运行中，给水调节门经常处于节流状态，这主要是因为担心减温水流量不足及液力偶合器油温高而影响机组安全。通过设定给水调节门优化控制逻辑，保证机组在安全运行的前提下，使给水调节门开度最大化，最大地减少节流损失，相应地减少给水泵功率，提高机组运行经济性。
系统运行方式为：当给水泵润滑油冷油器出口油温小于50℃、给水调节门开度小于90%且减温水调节门开度小于95%时，给水调节门自动开大，减小节流损失，同时为保持锅炉水位平衡，系统可自动降低给水泵转速，使给水系统在任何工况下都能处于最优工作状况。相反工况时则自动关小给水调节门、提高给水泵转数以确保机组安全运行。
三、锅炉系统的节能措施
1 采用先进的锅炉燃烧优化控制算法
燃煤机组的锅炉燃烧优化问题一直是火电机组优化控制的一个难点问题。传统的燃烧优化方法是正交试验法。正交试验法需要在典型负荷下，对影响因素进行分析和筛选。目前锅炉燃烧优化的建模方法主要有人工智能建模和统计建模两种。神经网络、支持向量机建模方法目前是主流算法。应用支持向量机算法建立了大型四角切圆燃烧锅炉NOx排放特性模型，结合遗传算法，利用NOx排放的热态实炉试验数据对模型进行了校验，对锅炉运行参数进行了优化。结果表明，通过遗传算法的寻优，NOx排放量有比较明显的降低，支持向量机与遗传算法相结合与其它方法相比具有泛化能力好，计算快等优点。
2 通过变频控制达到节能效果
目前我国所使用的燃煤锅炉中的引风机、鼓、炉排不能自动调整速度以控制出汽量大小，对燃料和电能浪费较大。鉴于此可以在原风机配电柜系统上并联上一台变频控制柜，引风机和鼓分别按设定的频率信号运行，变频器连锁控制系统与原有启动系统并联安装，实现两柜手动切换功能，以便在变频系统有故障时可及时切换于原启动柜工作。其节能率理论值为20％~45％之间，燃煤量理论值可下降15％~35％之间。
3 使用超导技术，提高热效率
将超导技术应用于燃煤锅炉，可以通过加快传热速度，起到节能的作用。超导技术可以增强烟气流动的扰动，强化换热效果，并可通过回水射流技术改造，使回水射入下降管，提高水冷壁管内介质循环流速。通过三回程设计，使烟气流程加长，以降低排烟温度，提高热效率。
4 采用正转链条锅炉节能装置
通过设计制作由定量给煤和机械筛分装置组成的正转链条锅炉节能装置，来提高火床热强度和煤层燃尽速度。利用重力、机械筛分技术，使原煤在进入炉膛时形成煤粒下大上小，厚度分布均匀疏松的分层状态，使煤粒之间间隙得以保留，减小煤层通风阻力，消除漏煤现象，增加单位面积的通风量，使煤层通风均匀，有效地避免炉排上出现火口和燃烧不均匀现象，细煤粉在煤层表面，容易着火，可明显改善了煤炭的着火条件，能够达到节能的效果。
四、结论
发电机组技术经济指标的提高是一个系统工程，其中涉及到设计、设备、安装、调试、运行、当地环境气候条件等诸多因素。以上讨论的措施在一定程度上可以有效做到节能降耗的目的，在这种优化了的系统模式的指导下，不仅可以满足日常的工作所需，还大大节约了能源的消耗，将经济效益与环境效益以及社会效应统一结合在一起，发挥了最大的功效。但实现发电机组运行长期处于低能耗的状态需要经过一个探索和实践的时期，在此过程中，要综合考虑各种参数因素，对发电机组的节能技术进行不断的创新，拓宽其发展前景。
