热电厂的节能减排优化研究
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作者: 谢卫东 焦新福 汪盛
【摘要】中国的电力正由计划经济模式向市场经济模式转化，电力的需求也逐渐由卖方市场转向买方市场，发电企业要致力于提供优质、低耗的电能。本文主要探讨了热电厂的节能减排优化工作，包括降低厂用电率的节能方案、通流部分效率节能方案、凝汽器真空节能潜力诊断及节能方案和加热器端差节能潜力诊断及节能方案等几个部分。
【关键词】热电厂;节能方案;节能减排
1.引言
在明晰实际运行工况下机组当前的煤耗指标，以及各种局部因素（主汽温、主汽压、再热汽温、再热压损、凝汽器真空、加热器端差、给水温度、排烟温度、排烟氧量等）对煤耗指标的影响状况的基础上，通过一定的耗差分析数学模型，分析计算机组运行过程中各小指标参数偏离基准值时对机组煤耗率的影响，确定影响机组运行经济性的原因、部位及机组节能潜力，并制定相应的节能方案，以此为优化机组的运行、检修及节能管理提供理论依据[1，2]。本文主要在分析热电厂系统接触上，对于节能减排优化设计做一定的探讨工作研究。
2.降低厂用电率的节能方案研究
（1）电厂辅机的变频调速控制。采用变频器对风机和水泵进行转速控制后，风机和水泵的轴功率与转速的立方成正比，即当转速降低时，驱动电动机的电功率将以转速的立方减少，可节省大量的电能，节电率可达30%以上。使用变频器可使电动机转速变化沿辅机的加减速特性曲线变化，没有应力负载作用于轴承上，延长了轴承的寿命，有关数据表明，机械寿命与转数的倒数成J下比，降低辅机转数可成倍地提高辅机寿命。
（2）优化辅机的运行方式。通过循环水系统优化，做到根据水温的变化和负荷变化情况，来及时调整循泵的运行方式;对于中储式制粉系统的机组，充分利用峰谷电的价差，在低峰时段尽量将粉仓粉位制高，高峰时段减少制粉时间;优化磨煤机的运行方式，降低制粉单耗等。通过对辅机的运行方式进行优化调整，能有效地减少设计配套过程中造成的裕量损失，提高设备的运行效率和出力，同时避免了设备的改造。
3.通流部分效率节能方案
3.1 提高高压缸效率
在电厂实际运行中，实测高压缸效率都明显低于设计值，由热力计算可知，高压缸效率每降低1个百分点，使机组煤耗率增加0.932g/kwh，显著地降低了机组的经济性。高压缸效率的下降，可能是由于央层漏汽导致的、或者是调节阀不能在阀门全开的状态下运行从而带来的节流损失，还是由于通流效率偏低导致的，都会使得高排温度明显升高，使再热器容易超温。为提高高压缸效率，制定了以下节能方案：
（1）额定负荷时，尽量在调节阀阀点运行，避免大范围、长时期的节流运行;
（2）运行方式的选择对机组的经济性有很大的影响，在部分负荷时选择滑压运行有利于提高机组的经济性。一般机组采用定一滑一定运行方式，即：80%以上负荷采用顺序阀（而不是单阀节流）定压运行，中间负荷采用3阀或4阀滑压运行，30%负荷以下采用定压运行，以最大限度地利用高压缸效率;
（3）严格控制汽水品质，防止高压缸隔板叶片的腐蚀和结垢;
（4）在大修中对高压缸采取修复性的保养。
3.2 提高低压缸效率
（1）采用成熟的新技术：末级和次末级隔板使用低直径汽封、叶顶使用蜂窝汽封、选用马刀型动静叶、更换经济性和安全性都更好的末级长叶片，这些改进至少可以得到8 kcal/kW.h的热耗改善;
（2）在改进/加强中分面螺栓的热紧规范，设计制造方面可论证改进螺栓分布及大小的可能性，在低压缸制造方面留出足够的自然时效时间一过短的交货期导致低压缸应力释放不充分并在运行中缸体有所变形。
4.凝汽器真空节能潜力诊断及节能方案的研究
在运行中，凝汽器工作状态恶化将直接引起汽轮机热耗、汽耗增大和出力降低;另外，真空下降使汽轮机排汽缸温度升高，引起汽机轴承中心偏移，严重时还引起汽轮机组振动;为保证机组出力不变，真空降低时应增加蒸汽流量，这样导致了轴向推力增大，使推力轴承过负荷，影响机组安全运行。针对凝汽器真空低，采取如下节能方案：
（1）循环水泵的经济调度
在功率不变情况下，真空度高，汽轮机汽耗率就低。但真空度的降低必须增加冷却水和电能的消耗，故存在一个最佳真空，即在此真空度下，蒸汽和冷却水的综合消耗最低。冷却水温升的大小反映冷却水量是否足够，运行中要对循环水泵的出口、入口压力和电流加强监视;根据冷却循环倍率的要求、不同季节和机组功率的变化调节冷却水流量，利用可切换的变频器连续调整循环泵的出力，可达到节电效果。
（2）查漏、堵洞，提高真空系统的严密性
空气的漏入，使传热阻力增加、传热端差增大、排汽温度升高、真空降低，致使机组的经济性下降;同时，还使凝结水的含氧量增加，腐蚀凝结水系统的管遭及设备。运行中要对凝汽器端差和凝结水过冷却度进行监测，根据凝汽器端差和凝结水过冷却度的变化趋势及时调整。
（3）保证换热面的清洁，降低传热端差
不论开口或闭口循环，凝汽器经过较长时间的运行，其水侧换热面都会受到污染而产生水垢，使传过同样热量时传热端差增大，凝结器排汽温度升高，真空下降。首先，严格控制循环水浓缩倍率和极限碳酸盐硬度不超标，保持循环水清洁，无杂物、绿苔、浮游生物等;其次，利用停塔机会对水塔进行清淤排污，保持胶球清洗装置运行正常，胶球质量合格，并利用大小修机会对凝结器铜管进行高压射流清洗或酸洗。
（4）更换疏水阀门、高加旁路阀
由于运行年限，有关的疏水阀门存在内漏。首先由运行人员手紧阀门，减少阀门的操作次数，并利用大修、全停的机会将有关的疏水阀门、高加旁路阀全部更换。
（5）加强运行管理
在运行中，运行人员应掌握循环水入口温度t1，循环水温升△t，凝结器端差，凝结水过冷却度这几个数值的变化情况，并及时调整：t1增大说明环境温度高或水塔工作不正常;缸增大表明供水量不足;变大说明传热面脏污和结垢，或者凝结器中积累了空气;凝结水过冷却度增大，说明凝结器内积累了空气;当△t和同时增大，表示凝结器铜管中严重结垢，增加了水流阻力，减少了冷却水量又恶化了传热;当△t和过冷却度同时增大，表明凝结器内积累了空气较多，即恶化了传热，又使排汽中蒸汽分压力下降产生了过冷却度。
5.加热器端差节能潜力诊断及节能方案的研究
计算实例表明：上端差对机组煤耗的影响要大于下端差对机组煤耗的影响，但并不能因此就忽视了下端差的影响，因为在机组运行中，下端差经常发生变化，下端差最大时可达几十度左右。端差对热经济性的影响主要决定于端差的大小和相邻加热器抽汽效率之差的大小;此外，还与前面加热器有无疏水冷却器以及疏水份额的大小有关。抽汽效率之差反映了相邻加热器抽汽能位的能级差，端差愈大，抽汽能位的级差愈大，端差对热经济性的影响也就愈大。加热器端差大的主要原因有：加热器水位过高过低;受热面结垢;加热器泄漏以及加热器排气系统故障等。特别是排气系统故障，会造成加热器汽侧集结空气过多，导致传热恶化，尤其是末级加热器一般工作压力在真空状态，容易从外界漏入空气。
在同一系统中，由于热系统结构上的差异和给水回热焓升分配的不同，使各种加热器所处地位和条件各不相同，各加热器的端差对热经济性的影响也各不相同。所以，应根据不同系统、不同加热器，按实际情况选择不同的加热器端差，以及对某些影响较大的端差加强监视。加强维护管理，降低各加热器的运行端差并对其进行定量分析，核算运行机组在加热器端差上的节能与亏损，来提高运行管理水平。
参考文献
[1]许继刚.自动化技术与电厂节能减排[J].自动化博览，2009，01.
[2]向立清.变频调速在电厂中的节能应用[J].中国高新技术企业，2009，01.
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