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      火力發(fā)電廠鍋爐運行控制的節(jié)能策略研究

      2021-04-11 17:10:31
      當(dāng)代化工研究 2021年5期
      關(guān)鍵詞:煤爐火力發(fā)電燃料

      (陜西煤業(yè)化工集團神木電化發(fā)展有限公司 陜西 719300)

      引言

      發(fā)電主機是火力發(fā)電機組核心設(shè)備,它的工作效率和質(zhì)量品質(zhì)與發(fā)電有著直接關(guān)系,而鍋爐管理也是影響主機運行狀態(tài)主要因素之一。對鍋爐實施能源消耗節(jié)能管理既能夠提升鍋爐運行效率,提升發(fā)電主機運行效率,又可以降低發(fā)電企業(yè)生產(chǎn)成本,實現(xiàn)能源消耗全面把控,貫測落實可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略?;鹆Πl(fā)電工作原理十分簡單,它通過對煤炭資源燃燒增加鍋爐內(nèi)部水流溫度,通過水蒸發(fā)熱氣推動汽輪機運轉(zhuǎn),帶動發(fā)電機進行發(fā)電,運行狀態(tài)較為平穩(wěn),危險系數(shù)較低,適合城鎮(zhèn)地區(qū)發(fā)電。但是我們知道能量自身是恒定的,產(chǎn)生多少電能就會消耗多少煤炭,而大量的煤炭消耗會造成資源浪費與二氧化碳排放增加。

      1.火力發(fā)電鍋爐運行基礎(chǔ)原理

      火力發(fā)電鍋爐使用的燃料一般多為煤炭,利用燃料燃燒過程中產(chǎn)生的熱量加熱鍋爐內(nèi)的水,通過能量轉(zhuǎn)換將熱能以蒸汽形式帶動汽輪機工作,進而完成發(fā)電基礎(chǔ)工作[1]。一般火力發(fā)電鍋爐底部騰出兩層結(jié)構(gòu),第一層放置煤炭燃料,第二層提供空氣流通服務(wù),在燃燒過程中煤炭頂部與底部由于受到空氣流通的影響同時燃燒,10分鐘左右就可以將溫度提高上百度。鍋爐內(nèi)部水會吸收加熱熱量,在爐內(nèi)形成高溫高壓,最后通過連接爐外汽輪機工作組釋放壓力,帶動發(fā)電機工作產(chǎn)生電量。其工作內(nèi)容包含了以下三點環(huán)節(jié):

      其一,煤炭燃燒環(huán)節(jié)。煤炭燃燒環(huán)節(jié)是火力發(fā)電最開始的環(huán)節(jié),只需要將適量燃料填入爐內(nèi),保障通風(fēng)與燃燒正常就可以完成能量轉(zhuǎn)換工作。在這個環(huán)節(jié)中,需要注意的是燃料能否充分燃燒,避免氧氣提供量不足問題[2]。

      其二,通風(fēng)管理環(huán)節(jié)。通風(fēng)問題一直以來都是火力發(fā)電過程需要重點關(guān)注的內(nèi)容,燃料燃燒過程中會產(chǎn)生高溫氣體,這些氣體含有大量熱量,若在通風(fēng)過程中將這些熱量釋放到大自然中,會造成資源浪費問題,同時煤炭燃燒會產(chǎn)生煤渣粉塵,這些粉塵與高溫氣體混合在一起,需要經(jīng)過熱氣過濾裝置進行凈化,方可進行排放[3]。

      其三,能量傳遞過程。煤炭發(fā)電工作過程是將煤炭中的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?,水吸收熱能變成高溫高壓水蒸氣,水蒸氣帶動汽輪機轉(zhuǎn)動變?yōu)闄C械能,最終機械能經(jīng)過轉(zhuǎn)換變成電能。這個過程中,每一個環(huán)節(jié)能量轉(zhuǎn)化都會有所消耗,能量消耗的越小,最終發(fā)電量就會越多。為此,火力發(fā)電站管理人員在檢查鍋爐時,應(yīng)及時進行維護[4]。

      2.火力發(fā)電廠節(jié)能意義

      雖然我國經(jīng)過十一個五年計劃的建設(shè),國內(nèi)水利電站數(shù)量已經(jīng)是名列世界前沿行列,但是由于水力發(fā)電穩(wěn)定性較差,受天氣環(huán)境的影響,很難承擔(dān)我國主力發(fā)電的重任,為此我國在1990年開始建設(shè)火力發(fā)電電站,并在幾年內(nèi)代替了水利電站成為了我國發(fā)電主力。但是火力發(fā)電也并不是十全十美,火力發(fā)電需要消耗大量煤炭資源,并且會產(chǎn)生大量溫室氣體(二氧化碳CO2),若沒有采取有效措施,會使二氧化碳擴散到空氣之中,改變當(dāng)?shù)貧夂蚪Y(jié)構(gòu),對大氣造成嚴重污染,最終破壞整體生態(tài)平衡問題,影響當(dāng)?shù)厝嗣裆眢w健康程度。2009年我國代表參加了哥本哈根世界氣象大會,就《京都協(xié)定書》一事進行商討,我國作為世界上人口最多的國家,也是世界上綜合實力第二強大的國家,在本次大會上起到了積極主導(dǎo)的作用,為幫助全人類抑制全球變暖問題作出了表率[5]。

      3.現(xiàn)階段火力發(fā)電鍋爐管理控制存在的問題

      (1)燃料問題

      我國部分火力發(fā)電使用鍋爐設(shè)施過于老舊,使用的燃燒方法也是傳統(tǒng)的單點內(nèi)燃方法,對于燃料的選用也沒有嚴格標(biāo)準,導(dǎo)致燃燒能量轉(zhuǎn)化率始終處于較低狀態(tài)。煤炭是我國火力發(fā)電主要原材料,對煤炭選擇與采購有著十分嚴苛要求,國家也在2001年、2012年相繼出臺了多套火力發(fā)電燃煤標(biāo)準,但是部分火力電廠管理人員沒有按照國家規(guī)定采用質(zhì)量較高的煤炭,而是選擇價格較低、燃燒量較差的低品質(zhì)煤炭,在燃燒過程中經(jīng)常會出現(xiàn)燃燒不充分問題,少量的煤炭根本無法達到理想溫服標(biāo)準,只能填入更多低質(zhì)煤炭,造成了煤炭資源的大量浪費。除了煤炭選擇,煤炭燃燒內(nèi)爐選擇也十分重要,傳統(tǒng)單點內(nèi)燃方法引火效果較差,溫度速度較慢,內(nèi)部煤炭在完成燃燒50%以上后,才能使外部煤炭充分燃燒,每次消耗的煤炭能量經(jīng)常長時間累積也會成為一個驚人的數(shù)字。

      為此,火力發(fā)電工作者必須勤于更換煤爐內(nèi)部燃燒設(shè)備,加強日常設(shè)備維護工作,提升煤爐燃燒效率。而經(jīng)過筆者的走訪調(diào)查發(fā)現(xiàn),現(xiàn)階段我國部分國有火力發(fā)電站一般沒有定時檢查制度,各項檢查標(biāo)準也有著很大區(qū)別,其中采用的很多數(shù)據(jù)沒有經(jīng)過科學(xué)計算與測試,大部分是由專業(yè)人員依照出廠手冊設(shè)定基礎(chǔ)數(shù)值,而這些數(shù)值是否能夠作為火力發(fā)電煤爐檢查與維修標(biāo)準尚且是個未知數(shù)。此類問題都會造成大量的煤炭資源浪費,降低發(fā)電企業(yè)實際效益。

      (2)煤炭燃燒過程中發(fā)生中斷

      火力發(fā)電廠在發(fā)電燃燒過程中會涉及諸多環(huán)節(jié),而其中一個環(huán)節(jié)會對鍋爐運行狀態(tài)起到?jīng)Q定性影響,直接決定了煤爐燃燒根本效率,那就是煤爐風(fēng)控調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)。眾所周知,煤炭燃燒需要在有氧的環(huán)境下進行,含量越高的環(huán)境燃燒程度也會越充分,但是在實際火力發(fā)電煤炭燃燒工作是不可能直接注入純氧的,而風(fēng)控能力較好設(shè)備一般屬于高質(zhì)量鍋爐,只有保障鍋爐質(zhì)量才能發(fā)揮燃燒基本效能,達到理想煤炭發(fā)電效率。

      4.火力發(fā)電鍋爐運行控制有效措施

      (1)增加煤炭品質(zhì),減少煤炭消耗量

      若火力發(fā)電站想要做到節(jié)能減排,減少煤炭消耗總量,行業(yè)相關(guān)人員必須加大對煤炭燃燒技術(shù)的研究,研發(fā)全新助燃劑或是燃燒方法,完善煤爐內(nèi)部設(shè)備結(jié)構(gòu),提升煤爐在燃燒過程之中的熱量散發(fā)效果,使燃料能夠進一步提升燃盡效率。同時火力發(fā)電單位必須重新制定煤炭的采購標(biāo)準,避免在采購過程中出現(xiàn)貪腐敗問題的發(fā)生。筆者建議,在火力發(fā)電站進行采購時,可以邀請相關(guān)專家和地區(qū)領(lǐng)導(dǎo)一起進行采購工作,三方一起制定采購標(biāo)準,在考察期間對每個煤場生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)美煤進行綜合評價,選取其中3~4個優(yōu)質(zhì)煤廠家樣品進行檢驗,并依照檢驗報告有針對性選擇煤炭生產(chǎn)廠家,并簽訂具有法律效益的訂購文書,為了防止煤炭廠家在降低煤炭品質(zhì),火力發(fā)電單位還需要不定期隨機抽取煤炭樣品進行檢驗,進而在最大程度上保障煤炭質(zhì)量能夠高于一般煤炭質(zhì)量,這樣在煤炭燃燒過程中就可以配合煤爐燃燒技術(shù)提升發(fā)電效率。

      此外,火力發(fā)電單位還需要培養(yǎng)相關(guān)專業(yè)人才,提升基層員工工作素養(yǎng),讓工作人員能夠重視鍋爐管控工作,在發(fā)生緊急事故時能夠正確控制事故現(xiàn)場,避免給火力發(fā)電企業(yè)帶來更大經(jīng)濟損失。

      (2)改進優(yōu)化鍋爐設(shè)備

      經(jīng)過多年的發(fā)展,火力發(fā)電技術(shù)已經(jīng)十分成熟,很多基礎(chǔ)設(shè)備制造結(jié)構(gòu)已經(jīng)完善,但是火力發(fā)電屬于一個復(fù)雜組合型工程,涉及行業(yè)技術(shù)與專業(yè)設(shè)備極多,相關(guān)技術(shù)指標(biāo)也較為復(fù)雜。為了能夠提升發(fā)電設(shè)備以及鍋爐設(shè)備質(zhì)量,發(fā)電站在采購全新設(shè)備時,可以鼓勵多家生產(chǎn)廠家聯(lián)合制作組合件,將數(shù)個高端生產(chǎn)技術(shù)融合在一起,完成生產(chǎn)技術(shù)創(chuàng)新與設(shè)備改革,而火力發(fā)電廠家只需要把控最終審核結(jié)果,測試組合件固定性能,就可以用最低成本的方法提升節(jié)能減排效益。

      5.結(jié)束語

      綜合上文所述內(nèi)容,可以得出火力發(fā)電過程中鍋爐管理工作的重要性。我國是人口大國,也是能源需求大國,火力發(fā)電在近幾年中扮演的角色愈加關(guān)鍵,為我國人民生活水平提升貢獻了寶貴的力量。為了我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略需求,保障我國節(jié)能減排工作能夠履行國際承諾,火力發(fā)電管理人員必須有意識提升采購質(zhì)量,提升煤炭質(zhì)量增加燃燒效率,并且搭配全新的鍋爐設(shè)備,最終在提升發(fā)電量的同時達到理想節(jié)能減排目的。

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