开题报告---燃煤火电厂节能降耗的措施研究.doc

论文题目燃煤火电厂节能降耗的措施研究一、选题背景和意义在我国的天然资源中，煤的储藏量最为丰富，而石油和天然气的储藏量相对较少，这就决定了我国的电力行业以火力发电为主的特点。按2010年的统计数字，火电（主要是煤电）占总装机量的73%，水电占14.6%，核电占2.4%，石油和天然气发电比例很小。中国电力的发展主要得益于煤电的增长，而目前全国煤电的效率均在35%42%之间，其生产过程中存在着大量的环境污染，以煤电为主的能源结构所造成的环境污染和生态问题对我国的可持续发展形成了巨大的压力。进入21世纪以来，随着中国经济的快速发展，对能源的需求量呈急剧增加，煤炭资源供给矛盾突出。巨大的能源缺口与低下的能源利用率，成为我国能源领域的首要问题。目前国家正处在重新考虑能源发展战略的关键时期。围绕实现现代化，要求调整我国能源发展战略，优化能源结构，提高能源利用效率，进一步明确和贯彻节能优先的长期能源战略，把建立国际多元化能源供应体系作为长期能源供应的战略目标，把能源优质化作为主攻方向，把天然气开发作为下世纪能源开发的重点，加强天然气管网系统等能源基础设施建设，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。电能是国民经济各生产部门的主要动力，电力生产消耗的能源在我国能源总消耗中占的比重也很大，因此提高电能生产的经济性具有十分重要的意义。在保证供电可靠和良好电能质量的前提下，进行优化调度，最大限度地提高电力系统运行的紧急的经济性，为用户提供充足的、廉价的电能，为此，可以采取的措施有：安装大容量的发电机组，充分发挥水电在系统中的作用，尽量降低发电厂的煤耗率（或水耗率），合理分配各发电厂间的负荷，减少厂用率和电网损耗。实现工业化生产是当前国家积极倡导的发展策略，但在走工业化道路的同时也使得企业乃至个人的环境保护意识变得更加薄弱。在火电厂运行过程中坚持节能降耗的原则有着重要的意义，能够从多方面促进企业的整体效益的增长，创造出更多的经济财富。二、课题关键问题及难点火电厂是我国电能产生的重要基地，不仅为社会主义现代化建设提供了足够的能量，也为人们的日常生活带来了方便。但由于火电厂发电是以各种燃料燃烧为前提，在燃烧之后会出现大量的工业“三废”，这既是严重的环境污染问题，也是重大的经济能源问题。火电厂主要是在煤、石油、天然气等燃料的燃烧后，将其产生的热能经过处理转变为动能、电能的工厂。降低火电厂能量消耗，实现“环保、节能、降耗”的生产模式是当前亟须需研究的问题。本文主要介绍一下几个方面：1.火电厂节能降耗的意义 2.节能减排的管理措施 3电力节能降耗的技术 4.变频器的电力节能应用 5.设计与运行能耗指标的差别分析 6.影响机组能耗高的主要因素及定量分析 7.主要设备特点和设计选型 8.重点节能降耗技术措施 9.节能诊断分析案例三、调研报告（或文献综述） 节能减排是我国国民经济和社会发展的一项长远战略方针，是贯彻落实科学发展观、构建社会主义和谐社会战略思想的重大举措。在2007年全国节能减排工作电视电话会议上，中共中央政治局常委、国务院总理温家宝强调， “十一五”规划提出的2个约束性指标是一件十分严肃的事情，不能改变，必须坚定不移地去实现。因此，深人开展节能减排工作，实现我国“十一五”节能减排目标，是当前各级政府和各行各业一项十分重要而又紧迫的中心任务。 煤炭在我国一次能源生产和消费中所占比例一直是70 左右，今后3050年内，在我国一次能源构成的主导地位不会改变。2006年我国能源消费总量为246亿t标准煤，其中原煤产量237亿t，列世界第一位，发电及热电联产用煤总量约12亿t，占煤炭生产总量的50 以上，由此产生的二氧化硫也超过了全国二氧化硫总排放量的一半。以煤炭作为燃料的火电厂既是一次能源资源的消费大户，同时也是节能减排的重点生产企业，对实现国家“十一五”节能减排目标具有举足轻重的作用。但由于火电厂节能减排涉及的点多面广、设备及系统复杂，涵盖专业多，具体包括煤、电、水、汽、油等所有电力生产环节及相关热力设备。因此，火电厂节能减排任务艰巨，技术要求高，而在普遍面临电煤短缺及发电成本不断攀升的形势下，开展节能降耗工作更加具有现实意义。四、方案论证1、优化接线方案。 只有当火电厂在电力系统中的接线方案合理时，才能降低网损率，避免功率过多的损失在输电环节，提高火电厂输出功率的利用率。这就要根据能源分配原则，即损耗最小和线路距离最短的原则，先将供电区域分成若干各区域，在各个分区内选择接线方案，最后在整体分析。采取先技术后经济的比较选择，在技术合理的供电方案中首先要进行粗略的经济比较，方法是按象征升压变电站投资大小的断路器数和象征线路投资大小的线路长度进行比较，再考虑以下经济因素：电能损耗、主要原材料的消耗量、工程总投资、年运行费及年运行费用。譬如，暂时不考虑经济性，采用单母线接线时，使用进线母线断路器2台，母线分段断路器1台，而采用双母线分段接线时，使用进线母线断路器2台，母线分段兼联络断路器3台，显然，单母线接线的投资较少，故优先选用单母线接线方式。2、发展热电联产。积极鼓励、支持、优先发展热电联产集中供热， 是节约能源的需要。我国电力发展主要依赖煤炭，因此存在不可避免的环境污染问题。面对环境压力，电力工业今后发展必需考虑优先发展水电，调整和优化火电结构（如适当发展燃气电站和扩大洁净煤燃烧技术的应用、关停小火电），适当发展核电和新能源发电（如风力发电、地热与潮汐电站），鼓励热电联产。热电厂是改善环境质量的重要措施。热电厂的锅炉容量大、热效率高、烟囱高、除尘效率高，如选用循环流化床锅炉还可炉内脱硫，由于集中实现热电联产还更有利于灰渣综合利用和节省宝贵的城市建设占地。热电联产是一种供热量大、供热参数高、供热范围广、节能量多，既能满足工业用汽，又能满足民用采暧、热水供应，供热价格便宜的供热方式。正是由于热电联产集中供热能够有效地改善环境质量，所以积极发展热电联产是节约能源、改善环境质量的有效措施， 完全符合国家的产业政策。据电力工业统计资料， 我国的热电厂热效率均能超过常规火电厂的热效率一倍以上。实现热电联产的小型供热机组，其热效率超过大型高参数常规火电机组。3、推广大容量机组。单台发电机组容量越大，单位煤耗越小。因此，结合地区经济的发展状况，优先建设大容量机组火电厂，让大容量机组在电力系统中承担基本负荷，这对减少能耗、提高能源效率具有重大意义。4、降低成本 节能降耗本质上主要包括节约能源、降低消耗两大方面。煤、石油、天然气都属于自然资源，随着自然能源的减少，其资源成本将不断增加，采取节能降耗措施能减少企业的资金投入。生产环节节能控制火电厂的主要生产环节可大致分为：燃料的入厂和入炉、水处理、煤粉制备、锅炉燃烧以及蒸汽的生产和消耗、汽轮机组发电和电力输送等。发电过程中任何一个主要生产环节中均存在能源损耗的问题，如果能够有意地通过有效的技术管理手段使各环节的能源消耗水平得到合理控制，并努力消除生产过程巾可以避免的能量浪费，就能真正达到节能的目的， 1）改善燃煤质量。一般来讲，燃料成本占发电成本约为7 5左右，占上网电价成本3 0左右。如果燃煤质好价优，则锅炉燃烧稳定、效率高，机组带得起负荷，不仅能够减少燃料的消耗量，更有利于节约发电成本；如果燃煤质次价高，则锅炉燃烧稳定性差，燃烧效率低，锅炉本体及其辅助设备损耗加大，显然对发电厂是极其不利的，因此入厂和入炉燃料的控制是发电厂节能工作的源头。这一步工作是否得到有效控制，将在很大程度上影响到其后续生产环节的能源消耗。火电厂的燃煤要经过诸如计划、采购、运输、验收、配煤、储备及厂内输送，煤粉制备等多个环节，最后才能送入锅炉燃烧。对燃煤质量的控制应在上述各环节上都要落到实处。2）降低制粉系统单耗。制粉系统的耗电，占厂用电的25左右，显然，在保证制粉系统出力，控制合理煤粉细度的前提下。降低制粉系统单耗是重要的节能途径。3）提锅炉燃烧效率。锅炉是最大的燃料消耗设备。燃料在锅炉内燃烧过程中的能量损失主要包括：排烟损失、机械不完全燃烧损失、化学不完全燃烧损失、散热损失、灰渣物理热损失等。因此，只有通过减少各项损失，提高锅炉燃烧效率才能实现锅炉燃烧的节能控制。4）提高汽轮机效率。汽轮机运行时，其能量损失主要指级内损失。另外，汽轮机排汽也会造成一定的冷源损失。反映汽轮机效率水平的主要指标为汽耗率及机组热耗率。汽轮机的节能改造措施主要有：通流部分改造、汽封及汽封系统改造、低压转子的接长轴、改进油挡结构投防止透平油污染、防断油烧瓦技术、改善机组振动状况、改进调节系统等。此外，应加强对汽轮机的检修，以提高运行的稳定性。5）改善蒸汽质量。蒸汽压力和温度是蒸汽质量的重要指标。如果汽压低，外界负荷不变，汽耗量增大，煤耗增大；汽压过低，迫使汽轮机减负荷。过、再热汽温偏低，压力变时热焓减少，作功能力下降。也就是当负荷一定时。汽耗量增加，经济性下降。如何合理控制这两大指标，提高经济性，也具有重大意义。 6）推广变频调速降低厂用电。发电厂厂用电量约占机组容量的5l0，除去制粉系统以外，泵与风机等火电机组的主要辅机设备消耗的电能约占厂用电的7 08 0 .泵与风机的节电水平主要通过耗电率来反映。泵与风机的节能，重点要看其是否耗能过多、风机与管网是否匹配。 大容量机组的火电厂的节水的重点在于灰渣排放系统。目前燃煤电厂主要用水力系统将灰渣排到贮灰场和贮渣场。目前火电厂中的主要用电设备能源浪费比较严重，其具体表现如下：（1）通过改变挡板或阀门开度进行流量调节时，风机必须满功率运行，不仅效率低下，节流损失大，且设备损坏快；（2）执行机构和液力耦合器可靠性差，易出故障，设备利用率低，精度差，存在严重非线性和运行不可靠的缺点；（3）电机按定速方式运行，输出功率无法随机组负荷变化进行调整，浪费电能（4）电机启动电流大，通常达到其额定电流的68倍，严重影响电机的绝缘性能和使用寿命。解决上述问题最有效手段之一就是利用变频技术对这些设备的驱动电源进行变频改造。变频调速控制节能原理是通过改变频率f来改变电机转速。理论上这种调速方式调节范围宽（0 一100 9.5），且线性度很好，变频器设备本身能耗很低，无论是轻载还是满载都有很高的效率。此外其运行可靠性，调节精度及线性度（可达99）都是其他调速方法无法相比的。因此，应推广先进的电机调速系统在火电厂中的应用。5、保护环境火电厂的发展造成工业“三废”的大量排放，使空气增加了很多有害物质，粉尘和二氧化硫等都是对人体有害的物质，大气污染问题也会更加严重，节能措施可避免这些问题。6、技术革新实现能源节约、减小过多消耗不仅仅是要靠火电企业在运行中进行调整，更主要的是依赖于科学技术的进步，以科技手段处理能源消耗问题才是根本的措施。火电厂不断研究新技术来应对节能的同时，促进现场总线技术的优化。1）积极推进运行技术的创新。积极学习、掌握燃烧优化运行方案。运行人员积极组织燃烧、加强燃烧调整，合理配风，做到初参数压红线运行。一切都以提高发电量为出发点，因为负荷上升，锅炉热负荷加强，炉膛温度提高，燃烧稳定性得到提高，相应的熄火、燃油、厂用电率、供电煤耗就能相应地得到好转。带不起负荷的原因，主要原因是煤质差、制粉出力的限制等。提高运行人员技术水平和责任心。特别是司炉，是运行岗位中最辛苦和技术要求高的岗位，上班前休息好，保持心情好，提高责任心，学习燃烧技术，将有助减少人为因素；各运行岗位要密切合作，减少操作上失误等。降低煤耗，锅炉效率是关键，提高锅炉效率只有降低飞灰，在燃劣质煤时，要求司炉，将自己的工作经验与中试所的试验数据相结合，从主观到客观全方位进行分析。2）加大节能技术改造，提高设备可靠性对锅炉低温再热器改造，在原低温再热器上增加受热面，提高再热汽温，也就提高了机组循环热效率。通过对送风机叶轮改型，加大送风机的风量，提高了锅炉出口氧量，减少了飞灰可燃物，提高了锅炉效率。经常检查受热面的积灰情况，发现积灰严重时，及时进行冲洗，以提高传热效果。对空气预热器漏风整治。空气预热器及与其相连的烟、风道、伸缩节打开保温后查漏、补漏；空气预热器前、后所有人孔门采用密封焊接，管箱内漏管两端采用堵头闷堵等措施，减少了空预器漏风。对汽机进行DEH改造，拆除原汽机前箱内调速部分，但保安系统不动，提高机组的调节灵敏度及与负荷变化相适应性。对真空系统进行查漏、堵漏。更换凝结器铜管，有利完善凝汽器真空、端差、过冷度，以及提高凝结水的品质。3）加强燃料管理要加强入厂煤的检验。燃料是成本控制的重点，不能出现燃煤管理的盲区、工作岗位的失职，防止入厂煤在采样、制样、化验过程中出现舞弊行为，为便于管理，减少成本的可变因素，燃料的购货价应以热值为单位，尽最大努力减少亏卡亏吨。要逐步作好选购燃煤的经济性分析。进一步认识到燃料经营管理的复杂性，因为燃料的品质影响到燃料的价格、机组效率，有时还影响到机组的安全指标。燃料加装入厂煤采样工业电视监视系统与自动采样装置，加强入厂煤的监督，确保采制样的准确性和煤质情况的真实性、准确性和及进性。加强配煤参烧管理。配煤的第一步是实现来煤的分类堆放，并建立各分堆煤质档案，即实现煤场管理。确定配煤比例：现有的混煤方式很粗略，不同煤种基本上按照1：1混配。要实现科学配煤，必须确定科学的配煤比例。可以通过试验的方式，确定现有不同煤种的混配比例组合，在实际混配中，根据来煤情况，应能方便、及时地指导配煤工作。确定配煤比例后，燃煤需要按规定比例，均匀混合，若无专有混煤设施，只有通过不同输煤皮带，用皮带称控制其载荷量，实施配煤方案。7、持续发展火电厂节能降耗措施的开展，能够正确处理好经济发展与自然环境、能源之间的矛盾，处理好彼此之间的发展关系，构建人与自然和谐相处的理想局面，为经济可持续发展打下基础