火电厂节能措施要求
一、前言
电能是国民经济各生产部门的主要动力,电力生产消耗的能源在我国能源总消耗中占的比重也很大,因此提高电能生产的经济性具有十分重要的意义。在保证供电可靠和良好电能质量的前提下,要进行优化调度,最大限度地提高电力系统运行的经济性,为用户提供充足的、廉价的电能。为此,可以采取的措施有:安装大容量的发电机组,充分发挥水电在系统中的作用,尽量降低发电厂的煤耗率(或水耗率),合理分配各发电厂间的负荷,减少厂用电率和电网损耗。
二、全局规划提高系统的经济性
(1)优化接线方案。只有当火电厂在电力系统中的接线方案合理时,才能降低网损率,避免功率过多地损失在输电环节,提高火电厂输出功率的利用率。(2)发展热电联产。我国电力发展主要依赖煤炭,因此存在不可避免的环境污染问题。面对环境压力,电力工业今后发展必须考虑优先发展水电,调整和优化火电结构,适当发展核电和新能源发电,鼓励热电联产。(3)推广大容量机组。单台发电机组容量越大,单位煤耗越小。因此,结合地区经济的发展状况,优先建设大容量机组火电厂,让大容量机组在电力系统中承担基本负荷,这对减少能耗、提高能源效率具有重大意义。
三、设计要经济可靠
这里主要围绕电气主接线的设计,讨论其设计的经济性,具体要求为:(1)投资省。主接线应简单清晰,以节约断路器、隔离开关等一次设备投资;要使控制、保护方式不过于复杂,以利于运行并节约二次设备和电缆投资;要适当限制短路电流,以便选择价格合理的电器设备;在终端或分支变电所中,应推广采用直降式变电所和以质量可靠的简易电器代替高压侧断路器。(2)占地面积小。电气主接线设计要为配电装置的布置创造条件,以便节约用地和节省架构、导线、绝缘子及安装费用。在运输条件许可的地方,都应采用三相变压器。(3)电能损耗少。经济合理地选择主变压器的型式、容量和台数,避免两次变压而增加电能损失。
四、生产环节节能控制
火电厂的主要生产环节可大致分为:燃料的入厂和入炉、水处理、煤粉制备、锅炉燃烧以及蒸汽的生产和消耗、汽轮机组发电和电力输送等。(1)改善燃煤质量。一般来讲,燃料成本占发电成本约为75%左右,占上网电价成本30%左右。如果燃煤质好价优,则锅炉燃烧稳定、效率高,机组带得起负荷,不仅能够减少燃料的消耗量,更有利于节约发电成本;如果燃煤质次价高,则锅炉燃烧稳定性差,燃烧效率低,锅炉本体及其辅助设备损耗加大,因此要把入厂和入炉燃料的控制作为发电厂节能工作的源头。(2)降低制粉系统单耗。制粉系统的耗电占厂用电的25%左右。在保证制粉系统出力,控制合理煤粉细度的前提下,降低制粉系统单耗是重要的节能途径。(3)提高锅炉燃烧效率。锅炉是最大的燃料消耗设备,燃料在锅炉内燃烧过程中的能量损失主要包括:排烟损失、机械不完全燃烧损失、化学不完全燃烧损失、散热损失、灰渣物理热损失等。因此,只有通过减少各项损失,提高锅炉燃烧效率才能实现锅炉燃烧的节能控制。(4)提高汽轮机效率。汽轮机运行时,其能量损失主要指级内损失。另外,汽轮机排汽也会造成一定的冷源损失。反映汽轮机效率水平的主要指标为汽耗率及机组热耗率。汽轮机的节能改造措施主要有:通流部分改造、汽封及汽封系统改造、低压转子的接长轴、改进油挡结构防止透平油污染、防断油烧瓦技术、改善机组振动状况、改进调节系统等。(5)改善蒸汽质量。蒸汽压力和温度是蒸汽质量的重要指标。要合理控制这两大指标,提高经济性,对发电厂的节能具有重大意义。(6)推广变频调速降低厂用电。发电厂厂用电量约占机组容量的5~l0%,除去制粉系统以外,泵与风机等辅机设备消耗的电能约占厂用电的70~80%。泵与风机的节电水平主要通过耗电率来反映。泵与风机的节能,重点要看其是否耗能过多、风机与管网是否匹配。目前火电厂中的主要用电设备能源浪费比较严重,主要是风机必须满功率运行,效率低、节流损失大、设备损坏快、输出功率无法随机组负荷变化进行调整、电机启动电流大(通常达到其额定电流的6-8倍)严重影响电机的绝缘性能和使用寿命。解决上述问题最有效手段之一就是利用变频技术对这些设备的驱动电源进行变频改造。
五、生产管理节能措施
(1)加强基础管理工作加强领导,落实责任。根据节能工作需要及时制定和修订节能管理制度、规定;定期检查节能管理规定的执行情况;组织分析生产技术指标及审定整改方案;加强生产用水、用电的管理,建立各种台帐,检查节水、节电工作并提出考核意见。
强化生产过程管理,提高机组运行水平。要求运行人员增加节能意识,规范操作,进一步提高系统分析问题能力,对出现的异常要认真对待,要进行横、纵比较,弄清异常的真正原因。
(2)积极推进运行技术的创新积极学习、掌握燃烧优化运行方案。运行人员积极组织燃烧、加强燃烧调整,合理配风,一切都以提高发电量为出发点。各运行岗位要密切合作,减少操作上的失误。
(3)加大节能技术改造,提高设备可靠性对锅炉低温再热器改造,在原低温再热器上增加受热面,提高再热汽温,也就提高了机组循环热效率。通过对送风机叶轮改型,加大送风机的风量,提高了锅炉出口氧量,减少了飞灰可燃物,提高了锅炉效率。经常检查受热面的积灰情况,发现积灰严重时,及时进行冲洗,以提高传热效果。对空气预热器漏风整治。对真空系统进行查漏、堵漏。更换凝结器铜管,有利完善凝汽器真空以及提高凝结水的品质。
(4)加强燃料管理要加强入厂煤的检验,加强配煤参烧管理。要实现科学配煤,必须确定科学的配煤比例。燃煤需要按规定比例均匀混合,若无专有混煤设施,只有通过不同输煤皮带,用皮带秤控制其载荷量实施配煤方案。
六、结束语
火电厂作为电力系统的重要组成部分,必须使规划、设计经济可靠,管理创新,同时要积极推进节能技术的研究和应用,最重要的是全方位投入,使节能降耗上一个新台阶。
篇2：火电厂主要节能减排技术措施
煤作为主要能源,在我国能源体系中占主导地位。长期以来,煤炭在我国能源生产结构、消费结构中一直占有绝对主导地位,占约65%以上,其中火力发电用煤约占煤炭消费的50%左右。按现在的消耗水平,我国煤炭资源也仅能维持70~80年。同时,煤炭又是各种能源中污染环境最严重的能源。在火电行业中提高煤炭利用效率,节约能源,无论是从降低煤炭资源的消耗还是减少环境污染,都是具有深远意义。
火电厂的节能要从项目的前期工作开始,应始终贯穿设计、施工和运行的全过程。火电厂所采取的节能技术措施主要涉及厂址及总平面,主机设备的选型、各主要生产系统和辅助生产系统工艺方案的选择,涉及主要用能设备选型、主要和附属建筑节能、节约用地、节水以及采取的环保措施等。项目的主辅机选型和主要工艺应符合国家的产业政策,节能设计应积极采用国家重点节能技术推广目录中的工艺和设备,禁止采用国家明令禁止和淘汰的用能产品和设备。本文提出的主要节能技术措施主要政策依据有:
1)产业结构调整指导目录(2011年本)
2)“十二五”节能环保产业发展规划;
3)国家重点节能技术推广目录;
4)“节能惠民工程”高效电机推广目录;
5)高耗能落后机电设备(产品)淘汰目录;
6)火力发电厂厂用高压电动机调速节能导则;
7)公共建筑节能设计标准;
8)国家节能中心节能评审评价指标通告4号;
9)火电工程可行性研究报告“节能分析”的内容。
结合火电行业多年来的生产实践和上述政策为依据,本文重点提出了火电厂设计的主要节能技术措施建议,可供设计参考,对于工程实施的其它阶段,也可因地制宜予以研究采纳。
一、厂址选择
火电厂在厂址选择时需要考虑的因素很多:应研究电网结构、电力和热力负荷、燃料供应、水源、交通、燃料及大件的运输、贮灰场、出线走廊、地质、地震、地形、水文、气象、环境影响,占地拆迁和施工等条件。由于上述各有关因素中,有些条件是互为矛盾的,因此就需要通过全面的技术经济比较和经济效益分析,才能得出最优的方案。
从节能条件出发,火电厂的规划厂址应研究电网结构、资源和负荷中心,区域规划,要进行输煤、输电的技术经济论证,能源输送损耗多少应作为规划厂址的重要因素考虑;火电厂的工程选厂是在规划的厂址区域进行厂址地理坐标定位,选厂主要关注火电厂输入、输出的能源和资源的运输和输送路径短捷,综合水源、灰场、铁路、码头、出线走廊、供热管网等条件合理确定厂址的地理坐标位置,以减少运输和输送的能量消耗,减少输送损失作为厂址比选的重要因素之一考虑。
二、厂址的总体规划和总平面布置
1、厂址总体规划
1)火力发电厂的总体规划在满足《大中型火力发电厂设计规范》GB50660-2011?4.1、4.2要求的基础上,对厂区外部的取排水管线、灰管线、交通运输、出线走廊、供热管网等进行统筹规划,力求路径顺畅短捷,避免交叉,减少运输和输送的能量消耗,减少输送损失。
2)厂区方位和主入口的选择宜根据日照方位和风向进行布置,并应力求合理紧凑,使厂内建筑可充分利用天然日照和采光。
3)在进行厂址多方案比选时,应把节能条件作为比选的重要因素之一参与比较。
2、厂区规划及总平面布置
1)厂区规划应以工艺流程合理为原则,应以主厂房为中心,结合各生产设施及工艺系统的功能布置,做到分区明确,紧凑合理,有利扩建。在满足防火、防爆、环境保护、劳动安全和职业卫生的要求的基础上,从节能角度,重点关注电厂总平面布置对厂区内能源和工质的输送、储存、分配、使用等环节对节能的影响。工艺流程合理、分区明确,布置紧凑合理,最终应体现在各系统间的能源输送(煤、燃气、油)、灰渣输送、工质(汽、水)输送管线、动力电缆、厂内道路等路径短捷,减少输送和运输的能量消耗,减少输送损失。
2)辅助生产和附属建筑按日照方位和风向确定朝向,宜采用联合布置和多层建筑,以满足建筑节能的要求。
3)在进行厂区规划及总平面布置方案比选时,应补充节能条件,并作为比选的重要因素之一参与比较。
三、热电厂的热化系数优化+
作为城市集中供热的主力热源,热电厂应在当地有关政府部门的统筹规划指导下,与其它集中锅炉房等热源联合运行,尽量使能源利用效率高的热电厂承担基本热负荷,其它热源承担尖峰负荷。通过热源的合理规划和调度,可做到节均能源,提高供热质量和供热的安全可靠性。
为实现这一目标,就需要对热电厂的设计热化系数进行优化,通过优化确定热化系数。热电厂的设计热化系数应不大于1,采用抽凝机组供热的热电厂,合理的热化系数一般在0.6~0.7左右;采用背压机组供热的热电厂,热化系数还应降低,一般在0.3~0.4左右。
四、工程项目设计所采取的节能减排措施
工程项目设计所采取的节能减排措施主要涉及主机设备的选型、各主要生产系统和辅助生产系统工艺方案的选择,主要用能设备选型、主要和附属建筑、节约用地、节水以及采取的环保措施等。项目的主机选型和主要工艺应符合国家的产业政策,节能设计应积极采用国家重点节能技术推广目录中的工艺和设备,禁止采用国家明令禁止和淘汰的用能产品和设备。
1、节约燃料措施
1)系统、设备、管道布置优化
(1)为提高能源利用率和减少污染物排放,发电厂的三大主机宜采用热效率高的大容量、高参数的机组。
(2)优化热力系统,配合汽轮机厂以降低机组热耗为目标进行回热系统的优化。在汽水管道设计中,合理的选择管道的流速,采用动力特性良好、流态分布均匀的管件及布置方式,减少管道热能损失。
(3)进行主厂房布置优化,压缩主厂房体积,降低采暖、通风能耗,缩短四大管道的长度,对主汽、再热热段管道在满足管道应力和推力的条件下,多采用弯管,减小管道温降压降,提高管道效率。
(4)给水系统高压加热器采用管径缩小的大旁路,减少管路阻力,节约材料,节省电耗。
(5)中速磨煤机应采用动态分离器,提高煤粉细度,选择密封效果好和寿命长的锅炉空气预热器,减少漏风,以提高锅炉效率。
(6)烟、风煤粉管道布置进行优化,减少局部阻力损失,降低风机电耗。脱硫系统应充分考虑浆液管道介质特性,管道布置不应形成袋形,以减小管道阻力,降低泵电耗。
(7)在锅炉本体配置了可靠完整的吹灰系统,保持炉膛及尾部受热面清洁,以提高传热效率,降低锅炉煤耗。
(8)当采用湿烟囱且取消GGH时,应装设烟气余热利用装置。
(9)对锅炉等设备的疏水排汽尽量采用扩容后回收其热量以减少工质和热量损失,提高机组热经济性。
(10)加强热电厂供热系统的凝结水回收,供采暖热负荷的热电厂应在热电厂内设热网首站,回收其凝结水;对外供工业蒸汽的热电厂,条件允许时尽量要求回收其凝结水。
(11)脱硫装置设计时采用压损小的吸收塔,以及吸收塔尽量靠近机组公用烟道和烟囱布置,使烟道短捷,烟气系统阻力小,节约初投资和能耗,降低脱硫增压风机电耗。
(12)设备、系统的布置在满足安全运行,方便检修的前提,尽可做到合理、紧凑,减少相连管道长度,以减少各种介质的能量损失。
(13)凝汽器循环水系统设置新型胶球清洗装置,保持管束清洁维持凝汽器真空,从而保证机组的热经济性。
(14)应进行冷端优化,并在此基础上确定主机背压。当年总费用差距不大时,应优先考虑低背压、冷却系统低功耗方案。
(15)保温设计及保温材料选择应积极采用和推广新材料、新工艺,减少热能损失。
(16)热泵技术在火力发电厂中可利用蒸汽驱动热泵,提取低温热源-冷却循环水热能,输出采暖热水,作为采暖热源。利用冷却循环水热能,可降低电厂的冷端损失,提高电厂的全厂热效率。结合工程的具体实施条件,经技术和经济论证合理时,应积极采用溴化锂吸收式(或压缩式)热泵技术回收循环水余热。对于厂外的取消泵房和灰场管理站等建筑的采暖和空调,可考虑采用地、水或空气热泵。
2)设备招标
在主机招标时提出明确的节能指标要求,如锅炉效率、汽机热耗等。要求主机厂优化主机相关系统,如燃烧、烟风系统、给水回热加热系统等,以提高机组的热效率。辅机招标时,也应把能效指标作为招标要求之一。
2、节约点火助燃用油
1)锅炉装设节油点火装置代替部分油枪,最大限度减少机组启动试运行期间及投产后的燃油消耗量。
2)减小点火助燃油系统设计容量、供油泵容量以及燃油储罐容量,以达到节能、省材、节地的目的。
3)对于扩建电厂,有条件的情况下,可以采用邻炉加热点火方式。
4)启动锅炉在技术经济比较后可首选按燃油组装炉设计。严寒地区的启动锅炉,宜与施工用汽锅炉结合考虑,以燃煤为宜。
3、节约用电
1)辅机选择应积极采用国家重点节能技术推广目录中的工艺和设备,禁止采用国家明令禁止和淘汰的用能产品和设备。各类水泵和风机所配电动机均选用高效、节能型,以降低厂用电,节约能源。
2)合理选择辅机备用系数和电动机容量,降低厂用电率,避免大马拉小车的浪费现象;
3)负荷变化较大或需要变速运行的低压电动机应积极采用变频调速技术,如给煤机、空冷风机、暖风器疏水泵、加热器疏水泵、凝结水泵等,负载变化大的6kV(10kV)辅机,宜加装高压变频装置。
4)600MW及以上机组送风机、一次风机均采用动叶可调轴流风机,引风机采用静叶可调轴流风机,运行效率高,节约厂用电,可调峰运行,运行效率较高。
5)600MW及1000MW机组,引风机与增压风机合并,经技术经济分析合理时,可采用小汽轮机驱动替代电动,可大幅度降低厂用电率。
6)热网水泵可根据热负荷特点,在技术条件落实时可采用背压式小汽机驱动,其排汽可作为热网加热器汽源。
7)选择密封效果好和寿命长的锅炉空气预热器,减少漏风率,保证锅炉性能,减少风机无用功率。
8)给水系统优先采用一台100%容量的汽动给水泵,提高能源利用率,并可大量节省厂用电。经技术经济分析合理时,汽动给水泵前置泵可采用与主泵同轴布置,取消前置泵的电动机,减少厂用电。
9)静电除尘器在保证除尘效率的前提下,结合灰的比电阻及相关成份,优先考虑采用节电方式运行(如采用脉冲与直流结合的供电方式、火花跟踪控制方式、停电场方式等结合的运行方式等)。有效提高除尘效率,降低除尘器电耗。
10)充分重视主要辅机分包商的选择,要求其有良好运行实绩,对其提供的设备必须是节能型。招标时,把能效指标作为评标的一个重要条件。
4、电气系统节电措施
1)变压器选择及布置
(1)主变压器、联络变压器、起动/备用变压器(高压备用变压器)、高低压厂用变压器选用高效、低损耗型变压器。
(2)变压器的铁芯宜选用高导磁优质冷轧硅钢片,变压器的线圈宜采用优质无氧铜线。
(3)合理选择变压器阻抗,在满足短路水平的情况下,宜采用低阻抗变压器。
(4)根据变压器的容量尽可能选用自然冷却变压器,以节约电能和减少变压器故障机会。
(5)主变应布置在主厂房A排外靠近发电机出线的地方,尽可能减少封闭母线的长度。
(6)高压厂用变压器(起备变)应布置在尽可能距高压厂用配电装置近的地方,与高压厂用配电装置的连接宜采用共箱母线或离相小母线。
2)电机和电缆型式选择
(1)电动机应选用高效节能型产品,采用“节能惠民工程”高效电机推广目录(第一批)中的电机,不得选用工信部2012年第14号公告《高耗能落后机电设备(产品)淘汰目录(第二批)》的产品;
(2)电动机的铁芯应采用优质冷轧硅钢片。
(3)为了提高运行的经济型,对负荷变化较大或需要变速运行的电动机可采用变频调速电动机或双速电动机。
(4)电源电缆应采用铜芯电缆,
(5)电缆在敷设时,应采用专用电缆敷设程序,优化电缆的敷设路径,控制电缆的走向及流量,减少电缆线损及电缆长度。
(6)电气元器件的选择采用低功耗产品。保护设备或专用设备应采用微机型集成式产品。
3)照明系统节能
(1)采用绿色照明设计,采用高效优质节能型光源、电子镇流器和灯用电器附件,就地补偿无功装置等,同时使用智能控制技术对灯具进行控制,以大幅度减少照明能耗。
(2)应根据建筑布局和照明场所选择合适的照明方式和光源类型(如发光二极管LED),以减少由于光源选择不当引起的能耗。
(3)合理配置开关,使得运行人员在不需要大面积照明的情况下,可以有选择的开、关灯具,做到节约能源。
(4)以高功率因数电子镇流器取代电感镇流器;用于公共场所的开关应采用电子调光器、延时开关、光控开关、声控开关或感应式开关。
(5)对灯具悬挂比较高的场所,如高大厂房、露天工作场所、一般照明及道路照明,应采用高压钠灯、金属卤化物灯或外镇流荧光汞灯。在悬挂高度较低的场所,应采用节能荧光灯或小功率高压钠灯,不得采用白炽灯。
(6)路灯可采用洁净能源如太阳能等。
4)仪表与控制节电措施
(1)DCS、仪表及控制设备采用低功耗产品。
(2)控制设备的选择应结合工程具体条件采用合理、节能的驱动方式和控制方式。
(3)DCS软件应具有实时数据处理和参数调整功能,可随时计算出机组的运行效率和经济指标,保证锅炉燃烧处于最佳状态,辅机设备运行处于效率最优工况,使机组快速、稳定地满足负荷变化的要求,以保证机组始终在最佳经济工况下运行,节约燃煤和辅机能耗。
5、建筑节能降耗措施
1)建筑热工与节能设计应贯彻国家有关法律法规和方针政策,采用合理的建筑围护结构节能技术,采用节能墙体材料,节约建筑采暖和空调能耗,提高能源利用效率。
2)建筑总平面的布置和设计,宜充分利用冬季日照并避开冬季主导风向,利用夏季凉爽时段的自然通风。厂区公共建筑的主要朝向宜选择本地区最佳朝向,一般宜采用南北向或接近南北向,主要房间避免夏季受东、西向日晒。
3)发电厂建筑按使用性质分为工业建筑和民用建筑,民用建筑按使用功能可分为居住建筑和公共建筑两大类。发电厂各类建筑应尽量采用联合建筑的形式,减少建筑外墙和屋面工程,压缩厂区占地,减少能源及原材料消耗。
4)公共建筑节能设计应符合《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005的规定。热工设计应符合《民用建筑热工设计规范》GB50176-93的规定。
5)居住建筑热工设计应符合《民用建筑热工设计规范》GB50176-93的规定。节能设计标准应符合相应热工设计分区居住建筑节能设计标准。
6)发电厂设置采暖、空气调节系统的工业建筑,宜使其围护结构的热工性能符合国家相关热工、节能设计标准的规定。
6、采暖、通风和空调系统的节能设计
1)采暖热源采用蒸汽时,宜利用其凝结水对厂区采暖回水预加热措施;
2)大、中型机械通风系统应具有根据工艺设备运行特点,以及过渡季节的室外温度变化,调整运行台数或调节系统风量的措施;
3)集中空气调节系统应具有过渡季节全新风运行能力,以及冬季变风量运行调节措施。
4)暖通系统设备选用成熟可靠、能耗低的产品;尽可能采用成熟,简单,可靠的系统设计,在有效保障设备安全运行前提下,尽可能优化系统,降低设备和管道阻力。
5)完善和优化采暖、空调的负荷计算,并在此基础上合理地控制采暖空调主要设备的容量。
6)在可能的气象条件和工程中,汽机房尽可能采用自然进风、自然排风方案,采用自然排风的屋顶通风器基本不需耗电,可大大降低厂用电。
7)集控楼集中空调系统尽可能采用具有变化新回风比的功能,可在春秋过渡季节大量使用室外的新鲜空气以节约能源和降低运行费用;
8)空调系统采用自动控制系统,能根据室外空气的焓值自动进行送风、回风、新风及排风比例的调节,自动调节制冷量、加热量和加湿量,达到节能的目的。
9)集中空调系统设备及管道采用具有防火性能和深冷保温性能、导热系数低的保温材料,降低冷损耗。
10)集中采暖系统的热水循环泵采用变频调节,满足不同工况下的运行条件,降低能耗。
7、节约用水、节约用地
1)节约用水
(1)从能量消耗的角度出发,水是耗能工质,是不计入能量消耗的,但水在输送和加工过程中的能量消耗是计入电厂的能量消耗的。因此,节约用水降低电厂耗水量,有利于电厂厂用电的减少,有利于电厂的节能减排。
(2)电厂的建设应积极采用成熟可靠的节水工艺和技术,设计中应对发电厂各类用水、排水进行全面规划、综合平衡,实现一水多用,循环使用和梯级利用,提高重复用水率,减少排放,采用节水新技术,降低全厂耗水指标。
2)节约用地
(1)从能量消耗的角度出发,电厂用地大小,对厂区内在各系统间的能源输送(煤、燃气、油)、灰渣输送、工质(汽、水)输送管线、动力电缆、厂内道路、厂区照明等的工程量有重要影响。减少或节约电厂用地,有利于输送和运输路径的减少,从而减少输送和运输的能量消耗,减少输送损失;电厂用地的减少,厂区照明亦可减少,节约照明用电,因此在设计的各阶段必须重视节约用地。
(2)节约用地通过优化总平面布置,厂区建筑布局合理紧凑。在厂区总平面布置时,应根据电厂工艺流程及建、构筑物的功能性质等将厂区划分为若干个功能分区,各功能分区尽可能地采用联合、多层、成组布置,以减少全厂建、构筑物数量,减少占地。附属、辅助建筑应集中布置,以压缩间距,减少占地面积。
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