发电厂热能动力系统优化与节能改造研究

(国能宁夏鸳鸯湖第一发电有限公司, 宁夏 银川  750411)

摘  要：从当前能源企业结构来看，我国能源依然存在分配不合理，浪费严重等问题。以火电厂为例，热能动力系统作为主要能源消耗环节，但还存在着能源应用效率较低，节能技术以及节能意识较差等缺陷。基于此，在我国要大力提倡可持续发展，推进绿色环保经济体系的同时，火电厂作为高能耗、高污染的企业，必须在实际的生产过程中应该秉承节能环保理念，进一步加强对于热能动力系统的优化与节能改造，以此实现电厂低消耗、少排放等目的。

关键词：发电厂；热能动力系统优化；节能改造

0 引言

当前市场经济可持续发展的主要任务就是减少能源消耗、减轻环境污染。因此，各基层政府部门需要对环保工作给予足够的重视，在促进经济发展的同时，推动生态文明建设进步。火电厂作为目前环保与能耗重点企业，时常被人们及社会所关注，由于电力能源是企业生产及人们日常生活不可或缺的重要物质，因此在保障电力供应安全稳定的前提下，加强发电厂热能动力系统优化与节能改造，对于企业的长久发展有着重要的意义。

1  发电厂热能动力系统原理及优化和节能改造意义分析

1.1 发电厂热能动力系统的原理分析

对于发电厂的热能动力系统来说，它主要是使用的人能动力装置来完成相应的生产与能量转化，通过该套设备可以将热能转为机械能，并将所产生的机械能应用到日常的生产中，发电厂热能动力装置如图1所示。发电厂可以从高热量的能源中得到大量热能，在高温高压的条件下出现相应的膨胀，这个过程中可以将循环的废热排出去。热能来源主要是来源于天然气或者是煤炭等燃料的燃烧，而煤炭资源又是不可再生资源，在实际应用时，因为技术或者有关工作人员意识匮乏的原因，使得生态环境受到污染和破坏^[1]。特别是对于耗能较大的发电企业而言，经有关实践表明，热能动力系统由热能转化为机械能并排放废热的过程中，存在非常大的节能潜力。因此发电厂管理人员必须科学合理的对热能动力系统进行优化改造，提升其节能效率。

图１　发电厂热能动力装置简图

1.2 发电厂热能动力系统优化与节能改造的意义

发电厂属于高耗能企业，在发展的过程中会遇到很多挑战，现阶段资源储备量非常的紧张，截止到目前为止，没有发现任何一种装置能够将热能全部转化为动能，因此，难以避免会损耗很多能源，不但造成了能源浪费，而且也会给企业带来经济损失。基于此，企业务必采取有效措施进行优化与节能，这具有非常重要的意义：

1.2.1 提高系统价值

对热能动力系统进行优化与节能可以有效的降低能量损耗，并利用先进技术提高能量转换率，在优化热能动力系统的同时可以实现节能的效果，从而保障热能动力系统的应用价值。。

1.2.2 提高企业经济效益

优化热能动力系统不但可以实现节能的目的，还能够有效的降低发电企业的成本支出，在根本上提升热能转化为机械能的效率^[2]。对于企业而言，经济效益是追求的根本目标，降低成本支出能够有效推动企业发展，并加强企业在市场中的核心竞争力。

1.2.3 降低资源的消耗

在我国的能源行业中，煤炭等都属于不可再生资源，不论是在日常的生活中还是在工业生产中，对于能源的应用都是非常广泛的，但是随着近年来社会经济的快速发展加大了我国不可再生能源行业的压力，越来越多的不可再生能源匮乏。而对于发电厂来说，它对于能源的消耗量非常大，因此必须强化对于热能动力系统的优化与节能改造。

2 发电厂热能动力系统优化与节能改造的要点

2.1 设置化学补充水系统

目前我国大部分发电厂应用的都是抽凝式汽轮机组，即通过汽轮机中间级抽出一部分蒸汽提供给用户使用，考虑到了电能和热能二者的供应。按照用户的需求，可以把抽凝式汽轮机组设计成两类：一级调节抽气式汽轮机组和二级调节抽气式汽轮机组。在抽凝式汽轮机组中，补水系统非常重要，一般而言，热能动力系统大部分使用的是在除氧器中补水的形式。实际操作时，若水温很低，则需要借助其他辅助设备，保障补水操作的顺利实施[3]。为了强化热能动力系统运行的经济性与效率，可以将喷雾补水与加热补水这两种方式结合起来使用，以此提高低压加热器的利用率，科学合理的控制高位能蒸气量，在优化热能动力系统的同时降低余热废气。

2.2 加强废水余热的回收利用

除氧气在工作时会排出大量蒸汽，不但会使得工质受到损失，还会导致热能损耗，这个时候需要使用到冷却器。一般情况下，锅炉的排烟主要是通过锅炉有定期排污和连续排污来完成。通常情况下，定期排污为了将污水排放干净，需要增加容量，降低压力，然而在此期间废水会带走一定热量，从而导致出现热量损耗现象。连续排污的过程中，技术人员会对二次蒸汽进行回收，整体线路不高，而且蒸汽也会带走部分的热量，一样存在热量流失现象。基于此可以知道，不管发电厂锅炉采取的是定期排污还是连续排污的方式，都会出现一定程度的热量损耗，而且也会对环境造成污染。所以，在生产过程中，发电厂必须重视排污废热回收器的利用率问题，回收废水余热的过程中，可以在容量增大的条件下提高污水利用率，实现节能环保的效果。

2.3 加强废烟余热的回收利用

锅炉在燃烧的时候会排放大量废烟，在废烟温度高达200℃的时候，可以看成是一种具有使用价值的二次能源。要是废烟没有通过相应的净化处理，而且直接排放到空气中会对周围环境造成非常严重的污染，影响附近居民的身体健康，这违背了我国倡导的可持续发展理念^[4]。因此在热能动力系统中应该充分地对高温废烟进行例用。在生产中具体应用废烟余热回收技术可以有效提升锅炉生产效率，降低烟气排放量。

可以把低压省煤器安装在锅炉尾部，借助引水动力系统提高废烟利用率。通过实际验证表明（实验数据见表1），利用低压省煤器可以有效减小废烟排出温度，最高可减小22℃。不仅如此，低压省煤器还能够降低锅炉在燃烧时存在的能源损耗。对于废烟余热回收系统而言，预热工件助燃以及预热空气助燃是非常普遍的两种助燃方式。通常情况下，预热工件助燃很容易受到环境温度以及操作空间范围的影响。这也是阻碍这种助燃方式的关键。使用预热空气助燃的方式能够有效提升能源利用率，为燃烧的效果提供保障。预热空气助燃方式与预燃工件助燃方式相比更加满足节能环保的思想，提高企业的社会效益和经济效益。

表1  低压省煤器进口烟煤与出口烟煤对应关系表

2.4 加强蒸汽凝结水的回收利用

蒸汽热力是发电厂生产过程中非常重要的一项内容，但是在生产过程中蒸汽热能的损失以及凝结水蒸腾这两个过程都会造成大量的能源浪费。根据之前的数据报告研究可以发现，生产过程中，蒸汽凝结所产生的热量占总热量的1/3左右，所以工作人员必须重视该项热能产生的管理，如果可以有效利用这些热能，就可以节约大量的能耗^[5]。日常生产过程中，必须重视对于热能动力系统的优化改造，提升其能量利用效率，通过这样的方式来加强对于能源的利用效率。但是目前我们对于凝结水的回收方式主要包括如下两种：第一，加压回收，工作人员主要通过加热加压来回收气动凝结水，该种方式具有很高的效率；第二，背压回收，主要是利用疏水阀们来输送凝结水，确保高效回收。

2.5 热能动力联产技术的价值与优势

随着人们节能环保意识的增强，我国发电厂必须真正落实可持续发展战略目标，采取科学合理的节能措施。但是，目前我国部分发电厂的节能措施应用效果并不明显，很大一部分原因就是部分发电厂是对独立的装置设备进行了节能改造，而不是针对整个热能动力系统。现阶段比较普遍的热能动力系统节能技术优化主要是蒸汽动力联产技术和燃气轮机联产技术两类，蒸汽动力联产系统是由燃气轮机锅炉系统与锅炉汽轮机高压系统组成，特别是对于一些能耗较高和污染较为严重的企业来说，该类系统的应用是非常重要的。

3 电厂热能动力发展的前景展望

就我国目前的发电厂来说，在实际的生产过程中，作用于锅炉的热能主要来自煤炭或者是天然气等燃料燃烧放出的热量，把锅炉中的水转化为水蒸气，在水蒸气的带动下产生动能并附加一定的热能，在此期间，热能与动能相互转化。以能量转化为基础的发电厂热能动力系统优化与节能改进工作，不仅能够节约大量的能源，同时也能够提升发电厂的运行效率，在电厂创新发展过程中得到逐步推广与应用。纵观我国近年来的发电厂热能动力系统的发展状况来说，它逐步成为工业生产中最重要的基础部分，为了有效提升工业生产效率，相应的企业必须加强对于环保事业的重视程度。

4 结束语

综上所述，我国发电厂热能动力系统的优化节能改造是推进可持续发展战略的基础条件，能源的可持续发展是我国现代工业改革中非常重要的一环，对于新能源的使用来说，企业必须强化对于动力系统的优化改造，通过节能改造既能够节约企业的资源成本，投入，提升经济收益，同时也强化了对于生态自然环境的保护，推动我国发电厂向着可持续性发展道路逐步迈进。

参考文献

[1] 邱邦海.发电厂热能动力系统优化与节能改造研究[J].时代农机,2018(08): 78.

[2] 杨超.发电厂热能动力系统优化与节能改造探讨[J].科技创新与应用, 2018(20): 9.

[3] 方兴蕊，程思明.火电厂锅炉辅机设备检修的常见故障及排除[J].通讯世界， 2018（9）：157-158.

[4] 申利平. 针对热能动力系统优化与节能的改造[J].建筑工程技术与设计， 2016（24）：1783.

[5] 祁麟.新形势下电厂热能动力发展前景研究[J].当代化工研究,2018(02) : 9.

来源：化学工程与装备-官方网站-创刊于1972    2022年第11期  在线投稿  >>