火电厂节能的必要性与对策分析

摘 要：当今各行业都在积极提高自身的科学管理，火电厂作为高耗能行业之一，若没有相应的节能措施，则会在方方面面浪费人力物力资源，同时造成高耗能、高污染。所以火电厂也需要积极引进新技术，加大内部管理，促进节能减排。本文通过分析火电厂实际运行中的一些问题，给出了科学管理下节约火电厂能源的改进措施。

关键词：火电厂;节能;必要性;问题：对策

节能减排是我国建设资源节约型、环境友好型社会的必然要求。火电厂承担了我国70%的发电量，其耗能量巨大，同时，对环境的污染也是比较严重的。只有对火电厂实施科学管理，从火力发电的各个环节考量，发展节能、减排技术，方能使能源节约达到最佳效果，下文重点对火电厂节能的必要性以及方式等进行研究。

1 火电厂节约能源的必要性

1.1 我国建设两型社会的必然选择

为了能够有效贯彻和落实中央财经领导小组第六次会议、国家能源委员会第一次会议精神，要加快推动能源生产与消费革命，提升煤电高效清洁发展水平。

“十二五”期间对建设资源节约型、环境友好型社会的要求进一步提高，节能减排对于转变经济增长方式、保护环境、提高人们生活质量具有重大意义。

能源消耗大、环境污染严重，这是全世界面临的重大问题，而在我国，由于能源构成的特殊性，节能与污染问题更是迫在眉睫。

就我国而言，要实现现代化，就得调整我国能源发展战略，优化能源结构，提高火电厂能源利用效率，注重核电、水电、风电等优质一次电力的开发，加快洁净煤技术的开发利用。电力生产消耗的能源在我国能源总消耗中占的比重大，这也要求火电厂提高生产的经济性。

1.2 火电厂持续健康发展的有力保证

火电厂完善能源节约的科学管理，首先，可以优化火电厂的环境，减少有害物质的排放，保护周边环境;其次，可以提高企业自身的管理水平，还可以减少生产成本，加快工作效率，从而实现企业整体利益的最大化。

根据《国务院办公厅关于印发能源发展战略行动计划（2014—2020年）的通知》，应当全面落实节约、清洁、安全战略方针，全面推行严格的能效环保标准，不断加快燃煤发电升级改造，并在此基础上努力实现污染减排、供电煤耗降低以及安全运行管理和技术水平提高，从而为国家能源发展和战略夯实基础。

2 火电厂节能中存在的问题

2.1 节能减排工作未落实

我国大部分的火电厂都是采取的传统经营和管理模式，虽然火电厂已经认识到了节能减排的重要性，但火电厂本身具有耗能高、污染大的特点，给火电厂节能减排工作的推进带来了阻碍。

据相关数据统计，我国火电厂仅平均供电耗煤率就高出世界先进水平30-40g/kW·h，每年发电要多消耗标准煤1.2亿t，电350亿kW·h，水15亿m3。未将电力系统合理规划及设计，致使节能减排工作未得到有效落实。

2.2 新节能技术运用少

技术是第一生产力。上海外高桥第三发电厂运用新技术不断创新，实施了空预器全向柔性密封、抽汽调频技术及汽轮机系统优化、零能耗脱硫、变频电源等一系列的创新工艺和技术，一次次在挑战煤电机组效率的极限。然而我国大部分火电厂未能很好地将相关新技术运用到实际的节能工作中。

2.3 企业分布问题

对于火电厂企业而言，其发电时所消耗的主要是煤炭，因此拟建地点非常重要。然而，很多企业在建站或者日后的发展过程中，忽略了环境承载能力，造成了严重的大气污染。尤其是火电厂企业成群现象，破坏了火电厂周围的生态环境。

3 火电厂节能科学管理的措施

3.1 接线方案的优化

要降低网损率，就要将电力系统的接线方案合理化，提高输出功率的利用率。电气接线要满足安全性、可靠性和灵活性的特点。目前大型发电厂一般采用的是200-500kV一级电压等级直接接入系统，3/2接线方式较为普遍。1/2接线既可以节约成本，又可以减少占地面积，还操作简便。这种方式虽在国内外尚无实例，但是可以尝试和研究。

使用单母线接线具有结构简单、使用设备少、操作方便、易于扩建等优点，但是可靠性和灵活性差，主要适用于只有一台发电机和一台主变的中小型发电厂的6-220kV的配电装置。可以改进单母线接线，将母线分段，或加旁路母线，或单母分段兼旁母。

3.2 热电联产的发展

热电联产供热量大、供热参数高、供热范围广、节能量多，它既能满足工业用汽，又能为居民供热。热电联产的优点在于增大背压机负荷率，增加机组发电，减少冷凝损失，促进灰渣综合利用，降低煤耗，同时还能保证生产工艺，改善环境景观，环境“热岛”现象，提高劳动生产率。

以热电联产方式运行的火电厂称为热电厂。据电力工业统计资料，我国的热电厂热效率均能几乎是常规火电厂热效率的两倍。小型供热机组实现热电联产后，其热效率将大大超过大型高参数常规火电机组。

通常一个完整的电力拖动系统由电源、控制装置、电动机、传递结构及工作机械构成。感应电动机要同时消耗有功功率和无功功率来将电能转化为机械能。因此要减少电动机的功率消耗，就要采用高效能的电动机。高效电动机能减少20%以上的耗能，且运行热稳定好，使用寿命长。但是高效电动机价格昂贵，火电厂要酌情购买。

在热电联产发展过程中，应当坚持以热定电的原则，全面落实热负荷，并且制定科学的热电联产规范方案，强化高效燃煤热电机组建设，积极完善配套的供热管网，对传统的较为分散的燃煤小锅炉进行淘汰。

对于条件具备的大中型城市而言，建议适当地坚实一些大型的热电机组，并且鼓励构建背压式热电机组;对于一些中小型城市、热负荷较为集中的工业园区而言，应当优化构建背压式热电机组，并且鼓励发展热电冷多联供。

3.3 大容量机组推广与节能措施

减少空载运行变压器数量，火电厂的高压启动备用变压器容量大、损耗大。在符合火电厂正常用电规范的前提下，可以考虑将高压启动变压器“冷备用”，也就是在备用的状态下不带电。另外，采用暗备用电力中心接线从长远来看比较占经济优势。节能型照明设备质优价廉，发电厂可以推广使用节能型照明灯。另外，还可利用照明调压器降低工作电压，节约电能，延长灯具使用寿命。厂房由于灯的数量较多，长期照明也比较耗能。采用光控或自动感应明暗程度情况来控制照明回路，可减少电能浪费。

3.4 不断创新和运用新技术

首先，充分利用回旋空气预热器柔性改造技术。

体积庞大或是密封性不够的空气预热器可能会导致空预器漏风。时间越长，漏风率越高。遇到这类情况应该停炉进行检查，适当调整密封组件。运用了回旋式空气预热的密封组件具有耐高温、零间隙、耐磨损等特点，利用该先进技术改造空气预热器将大大减少漏风率，且也可以减少送风机和引风机的用电量，达到节能的目的。

其次，对风机进行改造。

改造了空气预热器后漏风率降低，但是由于一些环保设备的使用，如脱硫脱硝系统、布袋除尘器等，会影响锅炉风机的工作。

火电厂可以采取以下方式对风机进行改造：

第一，要选择与锅炉风烟系统相匹配的风机。确定合理的风机选型设计参数，不能只有一个设计工况点参数，所选风机型号和符号要有风机所在系统的阻力特性，是否能安全稳定运行等。

第二，改造不合理的风机进出口管道布置，将管路系统特性和运行方式等因素全面考虑进来。

第三，优先采用变转速调节方法。在火电站具备自动切换装置的前提下采用变频器可以节电20%-30%。合理的风机改造对于提高风机效率和安全性，减少火电厂年均耗电具有重要意义。

再次，优化锅炉传热。

锅炉的目的是传热。冷水壁是锅炉重要的换热部件组成部分，其换热量取决于它的几何形状和材料特性。要提高锅炉的传热量，可以在不改变几何形状和材料的情况下，通过提高水冷壁热辐射能力来实现，如在水冷壁外侧涂隔热漆。同时也可以通过加强吹灰，保持受热面干净、保证锅炉的蒸汽产量，使燃料充分燃烧等来优化锅炉传热。

最后，汽轮机的技术改造。

①水温控制和定期维护燃料的燃烧与水温直接相关。当水温不高时，耗煤量和电量都会增加，排烟时热耗损大，热效率也有所降低。因此在火电厂汽轮机运行过程中要控制好水温。煤的分量和加煤速度要控制好。定期维护机组可以防止不规范操作导致的程序问题。此外，要定期清洗高压管道，及时清除沉淀物，以提升汽轮机热化率。

②保持凝结器真空。在凝结器真空时，汽轮机的运行效果最优，可以延长机组寿命，减少耗煤量。首先，机组要保持密闭，可定期安排人员以灌水的方式排查漏泄。其次，仔细检查水泵的运转情况，确保水位达标。此外，应严格监督管线中的循环水，清除水垢，以降低热水能量消耗。

③冷却塔技能节水。现有火电厂循环水冷却节水的主要措施是选用高效率的冷却塔以降低水温，其工作原理导致大量的水被蒸发，损失相当大。采用快速喷雾结冰的方式，在水塔进风口形成薄冰。水温的变化会改变冰膜口大小和融化速度，从而自动控制塔口进风量。进风量可根据设定的温度范围调整，从而保证了冷却水的温度最佳。冷却水的温度影响到循环水的温度，也间接影响了真空。循环水的降低能降低供煤和耗电量。还有一种动力蜗流装置，可以在保持原有冷却塔内部结构不改变的情况下，依据冷却塔相关数据进行计算，在冷却塔底部的冷空气入口处安装机翼型叶片，促进冷空气的对流，提高冷却塔的工作效率。同时，冷却塔内由于对流热交换效率的提高，蒸发散热比例将会有所下降，循环水蒸发得到减少，可明显降低冷却水的消耗。

同时，还要推进环保设施改造，重点推进现役燃煤发电机组大气污染物达标排放环保改造，发电机组需安装高效脱硝、脱硫和除尘设施，没有达标排放的要加快升级改造;确保能够满足最低技术出力以上全负荷、全时段稳定达标排放要求。

3.5 生产管理的节能

3.5.1 提高节能意识

要在企业中营造良好的文化氛围，加大节能的宣传。积极展开节能宣传教育活动，张贴节能标语，发放节能手册，制作节能公益广告和宣传视频等。使员工深刻意识到每个人都该从自身做起，从身边的小事做起，如及时关灯，关好水龙头，节约用煤等。除此之外，还要针对广泛应用的火电厂节能技术进行专业的节能培训，以便将节能更好地与实际工作相结合。

3.5.2 规范员工操作

员工要遵守火电厂的规则制度，严格执行各级制度和公司的要求，规范操作，提高系统分析问题能力。不要随意让新员工练手，要合理安排电气操作现场的工作人员。对于实际操作中出现的异常，要严肃对待、认真分析，弄清异常的真正原因。检修工作要细致、及时、全面。并对所有工作人员和单位负责人根据考核细则进行考核通报。

3.5.3 完善企业内部管理制度

企业管理人员要加强领导，落实责任，制定系统的节能管理制度。定期对实施情况作检查和总结报告。建立激励机制，在激发员工工作热情的同时也提高了他们的节能意识。

首先，应当优化调度方式。实践中，应当不断加强内部控制，完善调度规范，强化调峰调频管理工作，充分发挥蓄能电站等调峰电源的作用，积极探索储能调峰技术。

其次，还要合理确定燃煤发电机组调峰深度和顺序，推行轮停调峰，积极探索和应用启停调峰方法，提高环保燃煤发电机组负荷率。不断健全和完善调峰调频辅助补偿机制，开展辅助服务交易机制，对承担调峰任务的发电机组给予适当的补偿。

同时，还要强化主体责任，各发电企业是煤电节能减排升级、改造的责任主体，根据国家及地方相关部门的要求，细化制定行动计划，加强内部管理，从而实现目标任务。

电网企业还要做好优化电力调度工作，不断完善和健全电网结构，加强对电力需求侧的监管，将各项政策和制度有效地落到实处，以保障企业节能减排工作的顺利开展。

3.5.4 加强燃料管理

燃料占据了发电3/4的成本。为了减少成本，必须对燃料进行科学管理。火电厂燃料主要为煤。煤质量的好坏也直接影响着发电效率的高低。在进行燃料采购时，要综合考虑燃料成本、对机组运行影响等多方面因素，选用经济的燃料供应商，加强入厂煤的监督，确保煤质优良，减少亏卡亏吨，其购货价也应以热值为单位，并做好对燃料的分析检验工作，防止出现工作失误。对入厂的燃料进行仔细分类，分开对方，对每批进厂的燃料简历资料档案，认真计算配煤比例，严格按照比例进行科学配煤，以确保燃料利用效率。

3.6 健全节能减排制度

我国政府通过一系列行政手段来推动节能减排，但其收效不容乐观。不能依靠责任签订书、行政处罚单、专项执法整治等来威慑企业节能减排，否则可能造成管理混乱。要提高节能减排的实际效果，就要加强节能减排制度建设。利用合理的制度建设和市场调节作用，如给予达标的企业一定财政奖励或加强节能技术支持，带动火电厂主动加强排污监管，逐步淘汰不合格的发电厂设备等，促使企业不断改进节能技术，提高节能效率。

4 结束语

解决火电厂的高耗能问题，主要应加强新技术在节能减排工作中的运用，从锅炉、风机、汽轮机等方面入手，提高能源利用效率。同时，也要加强员工的节能意识，规范员工操作，完善企业内部管理制度，从技术到管理实现火电厂经济效益。

参考文献：

[1]]饶庆平.当前形势下对火电厂节能管理工作的探讨[J].制冷空调与电力机械，2010（11）.

[2]王欣.火电厂节能优化技术应用探讨[J].广东科技，2013（18）.

[3]张鸿.浅析火电厂节能评价及其对策[J].科技与创新，2014（13）.

作者简介：

吕晓明，男，汉族，1980年2月生，安徽宿州人，硕士学位，目前是工程师职称，研究方向：发电厂运行技术管理。