浅析燃煤电厂节能技术

摘要：我国是煤炭生产和消耗大国，长期以来的能源格局决定了我国在未来的30-50年仍将依赖以煤炭为原料的火力发电。随着煤炭、石油、天然气等化石燃料的消耗殆尽；酸雨、光化学烟雾、温室效应等环境问题的日益突出，燃煤电厂在承担生产电力任务的同时，不得不面对能源与环境的双重压力。国家相继出台了一系列的政策发展新能源，增大风电、太阳能、核电等清洁能源的发展力度，但是火力发电厂在电力生产中的地位近期内无法动摇。燃煤电厂从自身问题出发，发展新工艺、新技术，对现有设备进行节能改造，加强电厂运行管理，提高效率，降低能源消耗和污染物的排放，减少对环境污染和破坏。

关键词：燃煤电厂 节能技术

中图分类号：TK229.6 文献标识码：A

一、引言

锅炉、汽轮机、发电机是燃煤电厂的三大主机。锅炉是能量转换的场所，在这里，通过燃烧将燃煤的化学能转换成热能，高温烟气在炉内流动，将热量传递给工质，一定温度的给水经过省煤器、水冷壁、过热器等一系列的换热面，吸收烟气的热量，变成高温高压的水蒸汽。特定参数的高温高压蒸汽进入汽轮机，推动汽轮机叶片膨胀做功，将热能转换成机械能。大型的燃煤机组，都有回热系统和再热系统，将做过功的一部分蒸汽重新送回到锅炉，经过再热器加热到和主蒸汽一样的温度后，再送到汽轮机的中压缸做功，还有一部分的抽汽用来加热凝汽器的凝结水，一般是三级高压加热器、除氧器和四级低压加热器，凝结水经过回热加热器加热到一定温度后，送进省煤器。

燃煤电厂将燃煤最终转化为电，除了三大主机之后，还需要很多辅助的设备和管道系统。生产出的电力有一部分用于这些设备的运转，成为厂用电。电厂的厂用电也是耗能的一部分，电厂用电的设备有给煤机、磨煤机、送风机、引风机、给水泵、凝结水泵等，通过对这些设备进行改造，降低厂用电率，也是燃煤电厂节能的一个重要方向。

二、电厂电除尘器的节能新技术

1.余热利用提效技术

在火力发电中，由于煤粉变粗、煤的含水量过多等因素很容易造成锅炉排放的烟雾温度过高，很大程度地降低了电除尘器的工作效率。煤烟温度的过高对电除尘器的影响主要表现在：

高温烟雾会增加烟气量，同时使得电场的风速增加，造成烟尘经过电除尘器的处理时间变短，降低除尘效率。

高温烟雾也会降低电场的击穿电压，增加了气体分子间的间隙，不利于电子与之碰撞，从而造成电离效应增加，降低除尘效率。

容易形成反电晕（除尘器极板上高比电阻尘产生的局部放电），早晨尘粉二次飞扬，降低除尘效率。

针对火电厂存在的上述问题，市场上出现了一种新型电除尘器。这种电除尘器较过去的除尘器增加了烟气降温和双区收尘技术，增加了电除尘器的效率，同时也是一种节能的产品。该产品的降温系统主要是通过分汽机冷凝水与锅炉中的烟气在热交换器中进行热交换，不但将烟气的温度降低了30%，同时也将吸收的热量再利用，达到烟气降温和余热再利用的双重功能。

2.高频供电技术

火电厂使用的电源主要为工频段在50HZ的常规电源，而高频电源对电子和微电子等技术的应用，利用波形转换可以满足电除尘电力要求的同时，有很多优点：

提高效率。如果给电除尘器使用高频电源，利用高频电源的电气特性以及放电的性能，可以将电除尘的效率提高很多倍，同时还能降低烟气的排放量。

节能。同样利用高频电源的一些特性，可以将电除尘的效率因数提高至0.9，更加的节省能源消耗。

体积小，使用便捷。普通的电源在制作中由于工艺的局限性，很难在现有的基础上将体积进一步缩小。而高频电源则因使用的变压器与控制系统集成的技术，体积很小，在安装中可以考虑安装在电除尘器的顶部。集成化的特点也决定了其可以使用更少的电缆，也更加节省空间。

绿色环保。高频电源采用了三相电源供电的方法，使用起来对整个电网的影响小，其最大的特点还是无缺相的损耗以及无污染，同时在电路的设计中增加了短路、开路、超温保护等功能，完全可以在十分恶劣的条件下使用。

目前在市场上使用的专用型高频电源主要来自美国以及瑞典的公司，中国在高频电源的研发领域做的比较晚，国内只有龙净公司成功开发出了电除尘器的高频电源。

3.二氧化硫调质技术

二氧化硫是火电厂烟气的主要污染物之一，所以在电除尘技术中如果能减少三氧化硫的排放量，或者能进一步减小排放的三氧化硫对环境的污染，才能达到国家减排的要求。三氧化硫烟气调质技术可以将一定量的三氧化硫与烟气中的少量水分通过一定手段结合成酸气溶胶，这种溶胶在通过除尘器的时候能够轻易地吸附于粉尘表面，从而达到电除尘的效率。

在国内，龙净公司已经成功引入德国的相关专利技术，做成电除尘配套装置，这种配套装的独立性很强，操作容易，同时综合运行费用比国外进口的装置低，同时在其设计中考虑了国家对于减排的要求，可以通过煤种的不同而带来的机组燃用比电阻不同来自动地进行对装置的开关。也就是二氧化硫的注入率可以实现全自动控制，有效节能减排的同时也最大限度地降低了火电厂的损耗。

目前该产品已经成功引入到了600MW的机组当中，得到了不错的效果，同样经过实践证实其也适合旧型号的电除尘器。

4.气流分布技术

在对火电厂电除尘技术进行改进的时候，出了对于烟尘成分的研究，还出现了一种气流分布的新技术。这种技术是考虑了在大型的电除尘器中气流分布和浓度分布对于排放量的影响，比如在电除尘中阻流板、烟道设置不均衡带来的气流分布不均都可能导致排放量的超标。

为了解决这种气流分布不均带来的影响，气流分布技术从最原始的检测分析入手，通过对电除尘器内部的结构以及气道中气流分布装置的安装情况进行研究，经过一系列的实验来找到影响气流分布的原因，从而对症下药。这种技术主要是通过复杂的运算来找出修正的方案，可以有效保证气流室内的气流分配均匀，最大限度地提高电除尘的效率。

5.低二次扬尘技术

低二次扬尘技术主要是为了解决在电除尘过程中烟气在电风作用下产生的二次扬尘带来的除尘效率低的问题。低二次烟尘技术主要有以下几种措施：

对电除尘器内部的振打机构进行一定的改进，优化振打工作的程序，通过合理配置振打的强度以及去除不必要的振打来降低二次扬尘的浓度，让聚集在极板上的粉尘聚成块状而脱落。

对电场进行改进来克服高流速下的二次扬尘。目前使用的对电场的改进主要有使用高频电源来减少电晕闭塞，增加电场的工作效率；在电场中增加变阻流格栅，减少扬尘量；增加电场的面积来扩大对烟气流通的阻断作用范围，进一步降低风速。

6.其他新技术

目前市场上还有一些不太成熟的新型电除尘技术，比如通过机电多复式的结构增加电除尘的吸收区域来增加除尘效率，日立公司开发的移动电极技术、湿法电收尘技术等，都是未来研究发展的方向。这其中尤其以移动电极技术比较引人注目。

移动电极技术主要是面向低温型的烟气，采用了移动的电极除尘器在设备中更加地节省空间，同时可以保持电极的干净，不用像过去的固定电极需要经常性地维护，除尘效果也明显。

参考文献：

[1] 于超,谭忠富.基于排放绩效的燃煤电厂碳税优化模型[J]. 华东电力. 2011(06)

[2] 翟星,孙国彬.考虑节能减排的华东电力市场运行规则探讨[J]. 电力需求侧管理. 2010(06)

[3] 郭力强,冯淼.通过清洁生产促进燃煤电厂的节能减排[J]. 山西电力. 2008(06)

[4] 陈艺华,王步云,马佳玲,王俊锴,王万军,潘良军.节能调度及其相关问题研究分析[J]. 陕西电力. 2008(03)