中國火力發電廠
節能降耗措施彙總
一、火力發電廠整體節能評價
1.火力發電廠節能評價體系中的54個指標
煤耗及相關指標 42個
水耗及相關指標 6個
材料消耗指標 3個
能源計量指標 3個
2. 按相互影響的層面劃分，火力發電廠節能評價指標構成如下圖所示：
二、先進的節能技術應用
通過對火力發電廠節能評價結果，可針對影響機組能耗較大的系統或裝置進行節能技術改造，能夠使機組更加經濟執行。
1. 火力發電廠燃煤鍋爐暢通節能技術
由於鍋爐所燃燒的燃料中含有越來越多的爐渣，因此so3含量是始終變化的。水冷壁、過熱器後屏、再熱器後屏及後端表面上的爐渣含量加大，因此導致so3的生成量增加，導致受熱麵換熱效率降低。
暢通節能法工藝被設計為乙個爐渣和結垢控制計畫，它特別針對鍋爐的輻射和對流區域。由於該技術針對鍋爐的問題區域，而不是簡單地將化學物質運用於燃料，因此採用該技術所達到的效果和成本效益都超過了相對不夠完善的方法。
化學處理劑與空氣和水混和，然後被噴射到煙氣之中。「標靶性」區域是依據計算流體動力學（cfd）確定的，由此在已知存在問題區域的情況下確保達到最大的覆蓋率。化學製品被新增到煙氣中，並針對傳熱問題區域或者對形成so3的化學反應有利的區域。
這樣即可保證：被噴射的物質能夠到達問題區域，並得到有效的利用。然後，新增劑在爐渣形成的時候與爐渣發生反應，並能夠滲透已有的沉積物，從而影響它們的晶體物理特性。
通過採用這種方法，飛灰更易碎，而且更容易從表面清除。將這些結果融合在一起即可提高鍋爐的效率。因此，除了提供解決排放問題的解決方案之外，該方法還能夠實現相當可觀的經濟效益。
暢通節能法技術改進了裝置效能，並通過增強燃料的靈活性得到額外的節約，投資回報率一般在4比1以上（roi）。
2. 飛灰含碳量**監測—節能優化
鍋爐飛灰含碳量**監測裝置是為電站鍋爐煙氣飛灰含
碳量實時連續監測而設計的專用裝置。它由飛灰含碳量現場檢測
站和系統主控單元（上位操作站）兩部分組成，之間通過現場匯流排連線。現場站利用安裝於鍋爐尾部煙道內的灰樣收集器適時收集待測灰樣，再通過介質微波檢測感測器將灰樣的含碳量轉換成與之相對應的電壓訊號，經微機處理單元運算，向系統傳送飛灰含碳量資料，為鍋爐執行提供燃燒調整以及熱效率計算的依據。
3. 水冷壁性改（噴塗節能塗料）-優化傳熱
傳熱是鍋爐的根本目的。在電站鍋爐中，傳熱的部件主要有：水冷壁、過熱器、省煤器等，水冷壁是其中的主要換熱部件。
在保持其它傳熱部件正常工作的前提下，提高水冷壁換熱量，將會增加鍋爐系統出力，產生優化傳熱效果，達到節能降耗目的。
鍋爐水冷壁的換熱量是由其幾何形狀及材料特性決定的。提高在用鍋爐換熱量最理想的方法是：不改變幾何形狀，不更換材料，僅提高其吸收輻射熱的能力。
該項技術就是有效提高水冷壁換熱而研製的。針對電站鍋爐工況，採用在爐膛溫度區間具有極高黑度的多種材料，經奈米化加工而成。同時滿足粘接牢固、耐沖刷、抗老化、減緩高溫氧化、減輕積灰結焦等多種效能要求。
該種節能材料還具有提高燃料解吸速度的特性，從而增強了燃燒，擴大了節煤效果。
· 節能原理—強化燃燒
燃燒的本質是煤粉中的碳和氧接觸發生氧化反應，以
及揮發份析出並發生化學反應。強化燃燒就是要使這些反應更有效，煤粉燃盡更徹底，能量產生更充分。
在電站燃煤鍋爐中，揮發份的析出和化學反應已經非常迅速。如何有效提高碳和氧的化學反應速度，減少機械未完全燃燒損失，是強化煤粉燃燒，實現進一步節能的著眼點。
· 燃燒學對鍋爐內碳和氧發生化學反應的過程分為五個步：
（1）氧擴散到碳的表面
（2）擴散的氧被碳的表面吸附
（3）被吸附的氧與碳反應，生成碳氧化合物（cxoy)
（4）碳氧化合物從碳表面解吸
（5）碳氧化合物擴散離開，並與更多的氧接觸再發生氧化反應, 最終生成二氧化碳。
研究發現，在高溫下，碳氧化合物從碳表面解吸的速度太慢，制約了碳和氧的化學反應速度。如何有效加快這個過程，是強化燃燒技術的根本所在。本次介紹的節能材料具有提高解吸速度的特性，從而增強了燃燒，擴大了節煤的效果.
電站燃煤鍋爐熱效率提公升：0.5～1.
5%。· 應用實效：
（1）有效提高了燃料的燃盡程度，減少了機械未完全燃燒損失.
（2）顯著增強了水冷壁的吸熱效果，降低了排煙熱損失。
（3）有效阻止了高溫腐蝕，減輕壁管的沖刷磨損。
（4）減少了積灰和結焦，增強了傳熱效果。
（5）提高鍋爐效率，降低發電煤耗。
· 改造便捷：
（1）不改動任何鍋爐構件，僅對水冷壁進行材料噴塗。
（2）不改變實際執行操作，只相應減少煤粉投入數量。
4. 磨煤機動態旋轉分離器應用
動態分離器上裝有旋轉葉片裝置，葉片逆時針方向旋轉，迴轉支撐帶動轉子旋轉（圖2）。轉子包含用於顆粒分離的葉片和原煤落煤管。轉子葉片由耐磨鋼板製成。
分離器的傳動方式為通過變頻率電機傳動。
·工作原理:
靜態分離器不能有效的將細的煤粉從粗煤粉中分離出來，會導致細煤粉在磨煤機裡再次迴圈。含有細煤粉的研磨區域會降低研磨效率和磨機研磨能力（磨煤機出力）。
動態分離器有效地減少了細煤粉在磨煤機內部的迴圈次數，大大提高了研磨效率和磨煤機能力。動態分離器利用空氣動力學和離心力將細煤粉從粗煤粒中分離出來。
動態分離器改善了煤粉細度，提高了燃料熱效率，改善了鍋爐燃燒狀況。動態分離器的設計適用於研磨低揮發份煤或磨機的研磨能力下降時，使系統能夠處於常規狀態，完成出力調節或者改型為低nox排出的燃燒器。
5. 風機、凝幫浦變頻改造—減少廠用電率等
發電廠廠用電量約佔機組容量的5～l0％，幫浦與風機等輔機裝置消耗的電能約佔廠用電的70～80％。幫浦與風機的節電水平主要通過耗電率來反映。幫浦與風機的節能，重點要看其是否耗能過多、風機與管網是否匹配。
目前火電廠中的主要用電裝置能源浪費比較嚴重，主要是風機必須滿功率執行，效率低、節流損失大、裝置損壞快、輸出功率無法隨機組負荷變化進行調整、電機啟動電流大（通常達到其額定電流的6—8倍）嚴重影響電機的絕緣性能和使用壽命。解決上述問題最有效手段之一就是利用變頻技術對這些裝置的驅動電源進行變頻改造。
6. 冷水塔快速噴霧結冰防寒技術應用
快速噴霧結冰防寒法是一種快速噴霧結冰防寒法，在水塔進風口鋪設的圍網上形成一層帶有孔洞的薄冰膜，隨著塔內的下水溫度及環境溫度變化，來改變冰膜孔洞的大小和融化速率，實現自動控制冷卻塔進風口的進風量，按設定溫度範圍調整進風量，調整水塔區域內的氣溫，使冷卻水在最佳溫度下執行，避免冷卻塔因寒冷產生結冰所造成的塔內配件嚴重破壞，使迴圈水溫度隨天氣及負荷變化而變化，實現冬季迴圈水溫度可控，滿足水塔的防凍要求，保持機組在最佳的迴圈水溫度下經濟執行。
冷水塔快速噴霧結冰防寒法」的應用，不僅有效解決冷卻塔凍害問題，而且對機組冬季保持真空設計值、降低端差提供有效保證，大幅提高了機組的經濟執行效率。
北方地區屬北溫帶季節性大陸氣候，冬季晝夜溫差大。冬季氣溫變化規律為晝高夜低，致使機組真空呈現晝低夜高的趨勢，與機組負荷變化趨勢－晝高夜低的方向相逆，不利於機組的經濟執行。機組原設計採用的防凍措施，主要是人為懸掛擋風板，來控制進塔空氣量防止水塔結冰，由於這種方法勞動強度及危險性大、無法實現迴圈水溫度調節，不能滿足由於天氣溫差變化及機組調峰對水塔的技術要求，特別是溫度驟然上公升時，對機組真空、端差影響較大，對機組經濟和安全構成威脅。
對此，利用「冷水塔快速噴霧結冰防寒法」新技術，在北方電廠迴圈水塔實施噴霧結冰防寒技術，成功解決此問題。
·採用快速噴霧結冰防寒法冷卻塔的特點
採用快速噴霧結冰防寒法的冷卻塔與採用常規懸掛擋風板防寒法的冷卻塔相比，具有如下特點。
（1）採用常規懸掛擋風板防寒法的冷卻塔擋風板數量不能根據大氣溫度隨時調整，只能進行季節性調整，不能滿足天氣溫差變化及機組調峰對水塔執行的要求，且天氣變化越快，晝夜溫差越大，其缺點越明顯。而採用快速噴霧結冰防寒法的冷卻塔通過改變冰膜孔洞的大小和融化速率，實現自動控制冷卻塔進風口的進風量，按設定溫度範圍調整進風量，調整水塔區域內的氣溫，使冷卻
水在最佳溫度下執行，避免冷卻塔因寒冷產生結冰所造成的塔內配件嚴重破壞，使迴圈水溫度隨天氣及負荷變化而變化，實現冬季迴圈水溫度可控，滿足水塔的防凍要求，保持機組在最佳的迴圈水溫度下經濟執行。
（2） 採用常規懸掛擋風板防寒法的冷卻塔受擋風板數量的限制，特別寒冷天氣的深度防凍受到限制，滿足不了深度防凍的要求。而採用快速噴霧結冰防寒法的冷卻塔能夠滿足各種溫度條件下的防凍要求。
（3） 而採用快速噴霧結冰防寒法的冷卻塔能夠試驗迴圈水溫度的自動控制，而採用常規懸掛擋風板防寒法的冷卻塔則不能。
（4） 而採用常規懸掛擋風板防寒法的冷卻塔勞動強度大，且每年需要大量維護費用，而採用快速噴霧結冰防寒法的冷卻塔鋪設的圍網則可以一勞永逸，長時間執行，節省大量維護費用。
（5）採用快速噴霧結冰防寒法的冷卻塔與採用常規懸掛擋風板防寒法的冷卻塔相比具有一定的執行經濟性。
·在遼寧東方發電****應用例項
冷水塔快速噴霧結冰防寒法，於2023年3月在遼寧東方發電****#1機組進行試驗，試驗是由東北電力科學院進行。試驗結果及結論如下：
（1）遼寧東方發電有限責任公司地處遼寧省東部，深秋初冬和初春季節晝夜溫差較大，且冷暖空氣交替變化，使大氣溫度變化無常，氣溫經常在±8℃左右交替變化。採用人工懸掛擋風板方式來調整迴圈水溫度實現難度較大，一是天氣溫度變化快，二是工作強度大且存在一定危險性，也不能達到機組迴圈水溫度可控的要求。水塔通過懸掛擋風板調整防凍門能夠滿足水塔防凍要求，但對於氣溫高於 0 時，由於擋風板影響冷卻塔進風，使冷卻塔迴圈水溫度公升高。
影響機組經濟執行。
（2）快速噴霧結冰防寒法是一種快速噴霧結冰防寒法，不僅可以通過改變冰膜孔洞的大小和融化速率，實現冷卻塔冬季迴圈水溫度可控，滿足水塔的防凍要求，而且在晝夜空氣溫度變化較大時具有客觀的經濟性。
（3）採用冷水塔快速噴霧結冰防寒法的冷卻塔與採用常規懸掛擋風板防寒法的冷卻塔相比，由於冷卻塔效率變化影響汽輪機排汽壓力可使機組煤耗降1.735g/kwh。每天發電量按 6000mw，每年按執行 60 天計算，年可節約標煤約625 t。
（4） 氣溫低於-5℃時，噴霧結冰防凍裝置圍網上的薄冰膜基本上處於不融化狀態，可以有效地起到防凍的作用。當氣溫高於-5℃時，噴霧結冰防凍裝置圍網上的薄冰膜開始融化。
（5）晝夜環境溫度差越大經濟效果越明顯。
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