电厂抽汽供热改造工程节能环保及经济性分析

李书芳 李向伟

中国能源建设集团山西省电力勘测设计院有限公司 山西省 030000

摘要：按照相关安全规程文件要求，高瓦斯矿井或煤与瓦斯突出矿井，均需要对含煤地层及其他高风险地层的瓦斯资源提前抽采，因为其中含有大量甲烷（CH4）和烷烃气体，直接排放会带来较严重的温室气体污染，所以瓦斯电厂充分利用这部分瓦斯资源，实现变废为宝。而瓦斯发电机组多使用大功率内燃机串联异步发电机实现发电，其冷却系统的工程目的是保护内燃机燃烧室金属结构，防止高温机械损伤。该研究对瓦斯发电机冷却系统的改造方向为平衡燃烧室金属结构温度，防止其温度过低带来发电效率下降，且防止温度过高带来水资源浪费及系统运行不稳定。

关键词：电厂；抽汽供热；改造工程；节能环保；经济性

引言

随着能源革命和电力体制改革的深化，节能降耗成为提高企业核心竞争力的必由之路，如何在新的时代背景下持续优化燃煤机组性能，提升燃煤机组能效水平，成为目前火电机组发展的重中之重。本文通过分析影响火电厂机组节能潜力的因素，系统地探讨了火电机组的节能措施，并结合案例进行研究讨论，定量分析了机组实际运行时能量损失的环节与性质，对于火电厂节能优化运行具有一定指导意义

1能重要性

电厂中的汽轮机是非常重要的设备，不仅能够减少电厂的能源消耗，而且还能够有效地提升电厂的生产效率。我国相关研究人员在不断研究过程中，提出一套对汽轮机进行改造的方法，这样能够很好地减少电厂汽轮机的能耗。此外，对于电厂而言，不仅要优化汽轮机的作用，更加需要能够解决电厂能源的管理问题，要通过有效的管理，更好地发挥汽轮机的价值，帮助电厂获得更多经济收益，让电厂能够更好为社会服务。

2影响因素

2.1出力系数

出力系数指平均负荷与发电机额定容量之比，与机组供电煤耗成反比。出力系数降低将直接导致汽轮机热耗率增大，厂用电率升高及锅炉效率变化，最终引起机组供电煤耗上升。一般而言，火电机组出力系数为0.6～0.8，仅出力系数对机组供电煤耗影响平均为5.0g/(kW?h)以上。

2.2系统泄漏

系统泄漏分为系统内漏和系统外漏。系统内漏指工质泄漏至疏水扩容器或凝汽器，系统外漏指工质泄漏至系统外，不再参与系统循环。热力系统内漏对机组经济性的影响平均为0.5～3g/(kW?h)，内漏导致直接做功的能量减少，还造成凝汽器热负荷增大，影响机组出力，同时，使得凝结水泵和给水泵的功耗增加。对于热力系统外漏，机组需通过大量补水来维持做功能力，不但造成能量的浪费，也造成水资源的浪费^[1]。

3电厂抽汽供热改造工程节能环保及经济性分析

3.1提高凝汽器真空性能

汽轮机中的凝汽器如果处于真空状态，那么就能够提高燃料燃烧率，也就能够减少损耗。所以，就必须要能够采取相应的措施来确保凝汽器处于真空状态。首先，工作人员应该利用灌水捡漏的方法，来对凝汽器是否漏水进行检查，通过这样的方法来检查凝汽器的真空性，确保汽轮机始终处于真空情况下。其次，还应该定期对凝汽器进行监管，特别是在凝汽器运行过程中，必须要保证凝汽器内的水位始终在合理范围内，避免出现真空下降问题，如果在这其中的水位过高，就会因为缺少相应冷却空间，导致凝汽器的内部真空箱下降[3]。与此同时，还应该能够及时检测水位和水温，将水温控制在26℃效果最好，保证能有足够的冷却时间和面积。最后，要加强对水质的监测，要保证水质能够达到标准，以此来更好地提升换热水平。如果凝汽器内部真空出现问题，则需要及时地安排相关工作人员来对其循环泵的电流情况加以分析并及时核查，关注凝汽器的内部变化，保证所有的相关操作都在相应范围内，确保凝汽器的稳定运行^[2]。

3.2技术改造工作

根据现场调研，提出最优的节能技术改造方案，采用专利技术对链条锅炉前拱、后拱，炉膛下部两侧墙进行改造。项目主要工作内容如下：a)锅炉节能改造图纸、改造工艺设计，施工组织方案编制；b)按设计图拆除前拱、后拱前部、下部炉膛两侧耐火砼；c)密封铁修复、炉排组装、调试运行，检查风室、调风门、落灰门严密性；d)按设计图纸浇筑安装前拱耐火砼及复合波形炉衬板，后拱及复合波形炉衬板，下部两侧墙耐火砼、主燃烧区炉排两侧安装复合波形炉衬板，外墙保温，炉墙养护；e)点火启动、调试，燃烧调整，生产运行；f)配合热工测试，项目验收^[3]。

3.3分析法

分析方法中将供热部分的?计入了总?，?分析方法详见2.2.2节。采用?分析法分别研究了纯凝工况、抽汽供热、耦合供热方式的热效率、热指数、供电煤耗及供热煤耗，结果如图5所示。因为1号机组和2号机组的运行参数相同，3号机组和4号机组的运行参数相同，因此结果中仅列出了1号机组和3号机组的计算结果。由图5a)可以看出：耦合供热方式的?效率比抽汽供热的?效率高3.61百分点；3号机组耦合供由图5a)可以看出：耦合供热方式的?效率比抽汽供热的?效率高3.61百分点；3号机组耦合供热方式的?效率明显较高，达到45.49%，主要是因为高背压供热量增加的供热?明显大于高背压供热导致的发电量的减少。由图5b)可以看出：耦合供热方式的?指数比抽汽供热的?指数高0.60百分点，3号机组耦合供热方式的?指数为2.45%，同样反映出高背压供热可明显提高供热?。由图5c)可以看出：抽汽供热的供电煤耗比纯凝工况供电煤耗高15.30g/(kW·h)，也就是说基于?分析法得到的抽汽供热方式的供电煤耗反而比纯凝工况的供电煤耗增加。其主要是因为：一方面?分析法能够衡量能量品质的高低，计算能量中高品质能量的利用程度，高品质能量利用率越高其?效率越高；另一方面抽汽供热方式将高品质蒸汽抽去加热热网循环水供热，导致高品质的蒸汽?未得到充分利用，?利用率降低，而抽汽供热方式发电分摊的蒸汽量比纯凝器工况蒸汽量减少，导致抽汽供热方式发电效率降低，进而导致供电煤耗增加。耦合供热方式的供电煤耗比纯凝工况的供电煤耗降低6.32g/(kW·h)，比抽汽供热的供电煤耗降低21.62g/(kW·h)。3号机组耦合供热方式的供电煤耗明显降低至272.12g/(kW·h)，由2.2.2节的?分析方法可知，这主要取决于供热?分摊总?的比例。基于?分析法计算得到供热煤耗不同于基于热量分析法计算得到的供热煤耗；不同的供热方式基于?分析法计算得到的供热煤耗也有所不同，因此可以用于评价供热方式的优越性。由图5d)可以看出：基于?分析法时，耦合供热方式的供热煤耗比抽汽供热的供热煤耗降低0.09kg/GJ；3号机组的耦合供热方式的供热煤耗仅为13.88kg/GJ

^[4]。

结束语

1）热电厂总热效率和基于热量法的发电热效率均忽略了不同能量产品品位的差异，结果具有片面性。使用?分析方法评价供热机组，有助于从“按质用能”的角度实现机组的高效运行。2）额定供热工况下，随着主蒸汽流量的增加，机组的电功率增大，热电厂总热效率下降；而?效率提高。3）汽轮机最大进汽流量下，随着一抽供热抽汽流量的增加，机组的发电功率减小，热电厂总热效率、发电热效率提高。?效率随着一抽供热抽汽流量的增大先增大后减小，一抽供热抽汽流量处于80~120t/h时，系统?效率最高^[5]。

参考文献：

[1]王文焕,李志炜,李秋白,戴晓业,史琳.基于(火用)分析法的供热机组变工况特性研究[J/OL].热力发电:1-8[2021-10-28].

[2]王路路.火电厂节能优化措施及潜力研究[J].电站系统工程,2021,37(06):55-57+60.

[3]张永峰.电厂锅炉运行中节能降耗技术的应用分析[J].科技创新与应用,2021,11(29):154-156.

[4]张晓楠.电厂汽轮机运行中的节能技术运用探讨[J].现代工业经济和信息化,2021,11(09):94-95.

[5]张永太.瓦斯电厂发电机组冷却系统节能改造[J].能源与节能,2021(09):63-64+67.