电厂热力系统节能问题的研究

【摘要】在时代的呼吁下，节能问题成了世界性热点话题。在电厂中，热力系统要消耗大量能源，对其进行节能显得极为重要。首先阐述了热力系统节能现状及其存在的问题，然后结合实例，从节能策略和改进措施两大方面对其应用进行了分析。

【关键词】热力系统;节能减排;锅炉排烟余热

引言

电力在当前社会的作用不言而喻，而发电过程中需消耗大量一次能源，如今用电需求量骤增，能源消耗也随之增长，出现了资源短缺的问题。加上对一次能源的利用率较低，还容易污染环境。为缓解这一现状，必须采取节能减排措施。在保证正常供电的基础上，利用现代技术提高能源利用率，减少能源消耗，以降低电力企业成本。作为发电厂的重要组成部分，热力系统关乎电厂的发电能力和能源可持续发展水平，必须做好系统的节能工作。

1.电厂热力系统的节能

热力系统指的是依据热力循环顺序，用各种管道和附件将汽轮机、锅炉等热力设备连接而形成的整体。产生的热能带动汽轮机动作转换为机械能，进而转化为电能;也有部分热能用于供热。管理缺陷加上对节能的忽视，常导致大量能源浪费。根据而且燃煤对空气质量也极为不利，这就要求必须优化热力系统，实现节能减排。

关于热力系统的节能，国内相关理论较少且易被忽视，需加大研究力度，同时这也表明在此方面有很大潜力。而将节能理念和现代技术相结合，通过对各部件性能的改善便可起到节能效果。加上各种新设备的应用，很容易便能达到节能目标。

2.电厂热力系统的节能问题

节能减排是当前时代的主题，各发电厂也越来越重视，但在实际执行中存在着一些问题。

2.1 分析研究方法的缺陷

分析热力系统需计算其各项热性指标，然而随着系统复杂度的提升，传统的数学计算工具已不适用，需采用新的分析方法。计算机在当前应用较为普遍，但分析方法单一且不够全面，往往只是对局部进行优化。在系统研究方面，基本处于稳定状态，虽然能够将复杂简单化，维持发电系统的恒定，但很难进一步发展，会对今后的研究形成限制。

2.2 缺少节能意识和指导

节能减排是当前整个社会为缓解资源短缺而采取的有效措施，是一项长期工作，需要不断地坚持。然而在实际中，很多电厂管理人员的节能意识较为薄弱，不清楚节能对企业的意义。其实多数电厂都能将节能作为重点工作，但一来缺乏经验，二来管理涣散，难以将管理体制具体落实，也就不能起到实际作用。节能减排需要有相关理论和技术作指导，但显然在此方面并没有过多深入的研究，没有制定优化性能指标，也未建立专业的数学模型。

2.3 可靠性和可行性

热力系统的末级排汽湿度颇为关键，与耗能分析管理密切相关。电厂在发电过程中，汽轮机多处于湿蒸汽状态，收敛速度较为落后，与机组在线监控的标准不相符。所以需寻求一种更加收敛的计算方式，以满足新形势要求，这一点还需进一步完善。另外，不少电厂的节能措施都缺乏有效性和可行性，为达到节能效果，多是从设备和各项配置着手，影响因素较多，包括系统运行方式、机器承载力、设备性能、外界环境等。然而在获取相关信息时往往只能得到整体数据，而不能精确到局部，因此需对监测运行系统加以改进。

3.实例分析

某火电厂建于1982年，经过多年发展，规模不断扩大。为保证系统能够安全稳定地供电，热力系统由若干子系统组成，如对外供热系统、蒸汽中间再热系统、废热利用系统、疏水系统等，其功能各异，相互协调。电厂有4台300MW的汽轮机组，锅炉型式为煤粉炉。近些年来，用电人群扩大，用电量持续增长，消耗的能源也更多，加上市场竞争激烈，企业盈利十分困难。为顺应时代要求，实现可持续发展，电厂管理层对节能工作尤为重视，将其作为重点工作。同时积极引进各种新技术，实现节能减排，为企业节约成本。

4.节能策略及改进措施

4.1 策略分析

首先要采用精细化管理模式，进一步优化热力系统，该厂以燃煤为主，随着用电需求的增加，成本也不断增加，所以要降低煤炭的使用成本。这就要求根据对电厂机组的检测状况科学分析系统的热经济性能，并实现对内部结构的改良优化，使其安全性、经济性等都能达到设计标准。

其次要充分利用能源，减轻污染程度。在制定节能制度时，除了改善系统设备性能，还应考虑环境污染、能源利用率等因素。为提高能源利用率，必须确保闭环稳定，然后采取先进的技术提高工作质量。在今后热力机组容量还将进一步增大，使得电网负荷也随着增大，所以应适应负荷的不断变化，真正实现节能减排。

4.2 改进措施

①化学节能方式

主要是利用化学水实现节能减排，在抽凝汽式机组中最为适用。化学水可直接补入到除氧器，也可通过凝汽器在再进入热力系统，此时能够初步除去凝汽器中的氧。当补水温度低于汽轮机的排汽温度时，通常会在凝汽器喉部安装雾化装置，实现对化学水的雾化，以最大限度地回收排气废热并加以利用。化学补充水在低压加热器中可有效利用低位能进行抽汽，然后通过逐级加热处理可有效减少高位能的蒸汽量，所以有必要进一步改善凝汽器的真空条件，以提高系统的热经济性。

②回收利用锅炉排烟余热和排污水余热

锅炉是热力系统的主要设备，工作中的排烟温度很高，能达到150℃，甚至更高。如果不能加以利用，极易造成锅炉的热损失。所以有必要采取有效方法对锅炉排烟的余热加以利用。在不断研究发展中，相关方法越来越多，如将锅炉排烟热量引入到热力系统中，实现热能到电能的转化，既能降低排烟温度，又能供发电用。该厂在锅炉尾端装设有低压省煤器，有串联和并联两种连接方式，实际中以前者为主，能够保证通过低压加热器的水量达到最大。与锅炉省煤器有高压给水通过不同，流经其内部的是低压凝结水。水源多从低压加热器出口流出，低压凝结水可吸收排烟热量，随着温度升高，可对系统起到加热的作用。为提高对排烟余热的回收利用率，必须确保低压省煤器的热负荷，因为一旦其受热面确定，热负荷会比较大，稍有不慎就会影响到节能效果。

此外，锅炉排污也会影响热力系统性能。该厂的锅炉排污率约为4%，在长期排污中，污水的温度也较高，成为一种高级单热资源。在设计热力系统时，难免会有排污扩容器利用系统的存在，可利用其扩容蒸发回收利用部分热量，以提高热经济性，实现节能减排。须注意的是，扩容蒸发后的污水依然具有一定的温度，也可回收利用，否则可能会引起污染，常用方法就是安装排污水冷却器。

③对蒸汽过热度的回收利用

该电厂的供汽量较大，过热度往往都在100℃以上。实际运行中，因为饱和蒸汽便能满足工业热用户的要求，所以电厂往往采用喷水降温的方法降低过热蒸汽温度，然后提供给用户。该方法的不足之处在于将高品位热能变成低品位热能，易导致资源浪费。基于这种情况，我们必须寻找另一种供能措施来改进先前对资源的浪费。众所周知，热力系统的供热蒸汽中过度热的工作原理就是将多余的热量导入水和蒸汽的循环换热系统，再通过热量对加热器的抽汽部分进行有效率的排挤，从而让这部分能量发挥到它最大的资源利用效率。这种做法不仅实现了对多余热量的充分利用，还能在其原有机组的基础上将其热经济性能进行良好的改善，进而实现了节约能源、节约燃料的改革目标。

④对除氧器排汽的回收利用

为保证除氧器的除氧效果，必须使其在工作中能够排出一定量的蒸汽，有工质和热量损失产生。就除氧器而言，排出的蒸汽有一定的压力和温度，在热力系统具体设计过程中，需充分考虑如何实现最大化的回收利用，以达到节能目的。除氧器余热回收和利用的一种方法就是加装一个余热冷却器，并通过化学补充水吸收来对排汽余热进行吸收。

5.结束语

电力行业是一个能源高消耗行业，面临着当前能源短缺的局面，必须树立起节能意识，积极引进各种节能技术，实现能源的可持续发展。电厂热力系统意义重大，节能工作迫在眉睫，从当前形势来看，国内与国外尚有一段差距，所以潜力和发展空间很大。这就要求加大对节能理论的研究力度，改善各项设备性能，不断完善热力系统，以取得较好的节能效果。

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