火电厂节能优化技术应用与趋势

火电厂节能优化技术应用与趋势一、引言国家大力提倡走节约型发展之路，作到珍惜资源、节约能源、保护环境、可持续发展。华能集团公司的各级领导十分重视节能、环保工作,并积极在工作中参与渗透、实践节约的思想，实施“全民节约、共同行动”的节约方针。华能公司在提供清洁能源产品上开创多项节能环保项目的第一，中国第一台超超临界火力发电机组的运行、中国第一台 60 万、100 万火力发电机组的建设与运行、中国第一台 30KW 光伏并网发电系统的运行，以及大力推进风力发电等再生能源的利用等等。由于目前仍然以燃煤电厂为主，怎样在火力发电厂来落实和贯彻这些方针政策，来大力促进火力发电厂节能是一个值得探讨的问题，而推广应用各种新技术、新工艺、新管理是实现节能的唯一途径。下面针对电厂的实际生产过程，结合节能工程实施的经验，做初步探讨，以求抛砖引玉。 二、原则： 信息、通讯、计算机、智能控制、变频技术的发展，为火力发电厂的高效、节约运作、科学管理，以及过程优化提供了前所未有的手段，进而促进火力发电厂的科学管理和自动化水平的提高。 针对节能工程必须追求合理的投资回报率，电厂企业节能工程不可能大而全，盲目求新的实际情况；电厂节能工程的指导原则如下：“效益为主”、“分项实施” 、“技术更新”与“重点突破”等相互结合。力求项目都能取得良好的经济效益和社会效益，并且实施较为独立，有可操作性。 三、火力发电厂节能工程实践的现状介绍： 华能集团公司在成立之初，就对节能工作有了足够重视，紧紧围绕发电产品的安全生产运行，节能降耗，环保优化，降低成本，持续发展，提高综合经济社会效益为工作重点。通过实施节能工程专项，引进各种先进技术与管理经验，探索实践各种节约的途径，取得了经验，培养了人才，促进了安全生产水平的提高，并为今后开展节能工作作了储备。在以下项目中取得不错成绩： 1，锅炉燃烧优化控制系统 依托华能自动化工程公司在华能杨柳青电厂实施锅炉燃烧优化系统节能改造专项支持，推广智能优化技术的应用。优化系统内含专家软件技术，节能效果十分明显，经东北电力科学研究院正式测试，锅炉效率提高了 0.50.7，送、引风机电耗降低了 287KW823KW，氮氧化物排放降低了 15.326.7，再热器减温水用量大幅度减少，提高了机组的热效率。 优化控制系统分析 DCS 系统的以下参数：一次风温、风量，二次风温、风量，烟气排放温度，给粉机给粉流量，再热器温度，过热器温度，炉膛出口过剩空气系数；以及炉膛负压，炉膛烟气温度，空气预热器烟气入口温度，煤粉仓煤粉温度，过热器压力，再热器压力，过热器喷水量，再热器喷水量，机组功率，辅机动力能耗等实现锅炉燃烧优化控制。 优化控制系统闭环控制，提高锅炉热效率，减少点火的燃料损失，降低氮氧化物、一氧化碳等污染物排放。具有显著的经济效益和社会环保效益；项目的投资较少，且不必改动现场的设备、基本不影响机组的正常运行，实施风险低，投资回报期短。经过系统优化控制，如果将锅炉的热效率提高 1%，一台 30 万的机组，估计发电煤耗每千瓦时370 克，一年运行 6000 小时，一年将节省煤 6660 吨，每吨煤以 200元计算，一年内可获得的直接经济效益为 133.2 万元。 2，生产实时监管系统 依托华能信息产业公司实施的公司所有电厂的生产实时监管系统专项支持，加强了公司对电厂的监管力度，有利于公司领导作出合理的经营策略，节约了许多运营成本。 3，高低压变频调速系统 依托华能自动化工程公司在华能威海电厂、海口电厂、长兴电厂实施380V 低压变频调速系统（灰浆泵、给粉机、给煤机等），探索低压变频调速系统的应用；特别在淮阴电厂实施凝结水系统变频节能改造专项支持，探索机电一体化的变频控制系统的应用，其改造方案：是把凝结水泵改为变频器控制调节，变频器的转速控制在 DCS 中实现，DCS 根据除氧器、凝汽器水位进行正常调节，控制凝结水泵转速，以减少凝结水系统的压力损失，达到节约凝泵厂用电量的目的。改造后变频调节系统配置如图所示：依托华能自动化工程公司在华能新华、榆社电厂实施高压大容量变频节能改造专项支持，探索高压大容量变频调速系统的应用。形成高压电机变频调速三种方案从我们这几年的工程运行实践看，如在华能新华电厂的给水泵投入运行 5 套、华能德州电厂的引风机 2 套，华能辛店电厂的水源地升压泵投入运行 2 套、华能淮阴电厂的凝结水泵 2 套，变频调速系统的可靠性完全能满足发电企业的要求，综合运行效率高，节能效果十分显著，为 30-50%。电机变频调速改造是电厂节能降耗的有效途径之一。应加大这方面的技改节能工程力度。 4，电除尘优化系统 依托华能自动化工程公司在华能威海、辛店、海口电厂实施电除尘优化节能改造专项支持，探索推广智能优化控制技术的应用。此电除尘控制系统作为一个完善的工具，利用它对整流变压器（T/R）一次及二次电流和电压的高精度、高速度的波形分析，以及内嵌入的专家智能软件系统提供了新的 ESP 控制技术。系统将高压部分可控硅的控制和低压部分振打的控制整合在同一个控制器内，进而实现降功率控制振打功能。振打效果明显提高，清灰效果比较明显。 由现场总线实现人机通讯和协调控制, 即使一个电场单元彻底故障，失效电场的下级(下游)软件将检测到 ESP 运行情况的变化并将立即调整（优化）相应的运行参数。 系统优点：内含电除尘器电源运行的优化软件，该软件采用间隔充电方式，根据电除尘器的运行情况（灰尘的浓度、特性，烟气的流速、温度、湿度等）实时的调整充电比和充电电流，减少反电晕的产生，达到最佳的除尘效率。包含排放优化软件、浊度优化软件、降功率振打优化软件等。 从工程运行实践看，电除尘优化系统节能环保效果显著：在锅炉运行工况相同的情况下除尘效率比设计值提高了 0.3-0.7%,电耗降低约20%。为了满足越来越高的环保要求，应加大电除尘电控的技术改造力度。 四、方案推荐 这些节能工程改造专项的实施，已经初步形成了比较合理的节能工程技术方案。为了建立节约型社会，贯彻落实“绿色煤电”的资源开发和节约并举的方针，建议将成熟节能方案变成实际行动，实现跨越式发展，实现经济增长方式的有效转变。 1，电厂辅机程控系统联网，以及 DCS 和辅机程控系统的一体化运行。2，利用载波、无线通讯、变频调速技术实现输煤系统叶轮给煤机远方节能控制。 3，利用信息化通讯、变频调速技术实现循环水系统无人值守远方节能控制。 4，利用信息化技术实现水源地潜水泵和升压泵系统无人值守远方控制。 五、展望 虽然取得以上成绩，但由于现代技术是高度融合和快速发展的技术，其研发，成果转化以及推广应用是需要较大投入，和长期持续投入的，并且在实际运用过程中必然由于技术储备、人员培训、使用经验等制约，必然存在一些问题。从而需要分析和确定投资汇报率，充分利用各方的有利资源，踏踏实实，有针对性地作好节能工作。为了更好地利用集团公司的资源优势，牢固树立和认真落实科学发展观，公司领导（那希志副总）又要求华能自动化工程公司对高压变频器近两年的应用情况做了专题调查和情况汇报，进而利用变频高效节能的技术特点，根据高压大容量变频调速技术的发展和使用情况，适用范围以及在使用过程中存在的问题，准备在高压大容量变频节能工作中实施新的专项技术支持，进而大力推进推广变频节能工程，促进华能公司走在建立节约型社会工作的前列。 根据技术发展趋势和情况，以及电厂对安全生产的较高要求，以及必须走节能降耗的发展之路，今后将以下几个方面继续开展工作 1，飞灰含碳的闭环优化调节控制的研究与节能工程专项支持 系统实施方案框图如下：系统采集以下数据：机组功率定值、机组实发功率、排烟温度、送风温度、飞灰含碳量、二、三次风挡板开度、二次风量、给粉机转速。 2，空气预热器的优化调整， 主要解决空气预热器的漏风问题，形成低泄漏系统 空气预热器中的漏风主要由以下几个因素产生：（1）转子的热变形造成转子和扇形板之间的间隙 （2）空气侧和烟气侧有一个压力差 （3）转子的夹带漏风 对 30 万千瓦(300MW)机组：传统式的转子密封片(调节扇形板和轴向板)8% 低泄漏转子密封片6%(4.9%)低泄漏系统促进了节能热翅片的升级带来热效率的提高解决阻塞和堵塞问题 3，循环水系统的智能优化控制 4，吹灰器的智能优化控制 5，给水加热器和蒸汽循环的智能优化控制 6，除渣除灰的智能优化控制 7，短期负荷预测的智能优化控制 8，汽机的智能优化控制六、经验总结 1，由于技术创新是各种技术融合、共生，相互渗透作用的结果，从而需要专业公司、专业人员来实施，以弥补电厂技术人员的技术储备不足。实施节能工程项目，既可以培养专业公司的技术人员，进而迅速地推广到下一个电厂，而可能此电厂的技术人员尚未接触到这方面的知识。如经过变频节能工程实践，专业公司的专业技术人员积累了大量经验，对高压功率变频装置应用中产生的很多如谐波、电机发热、功率因数在低转速时不理想、维修麻烦等问题，就找到较好的解决办法。 2，有必要把已经实施的节能工程专项，进行一次全方面的总结，作到发现问题，解决问题，进而形成比较完整完善的经验教训、方案和标准，进而开展培训、组织学习培养高素质人才，使人才从学习中积累经验，在工作中推广经验和技术方案，把节能工作落实到实处。 3，选好节能工作实施的途径十分关键，发电厂安全性、可靠性尤为重要，对采用新技术、新工艺持慎重态度，经常会在推广中遇到阻力，如在杨柳青电厂实施锅炉燃烧优化系统节能专项过程中，由于要求电厂运行人员改变原来的运行操作习惯，投运初期运行人员十分不乐意，但经过培训和实际配合练习以及人员素质的提高，现在电厂运行人员却十分喜欢这套系统，因为既降低了煤耗，又减少了运行操作次数，降