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摘 要：燃煤电厂供电煤耗是综合能效水平高低的标志，本文根据燃煤电厂生产技术特点，分析影响能耗的因素，总结煤电机组节能改造和技术创新实践经验，提出燃煤电厂能效提升的技术措施。
关键词：燃煤发厂;能效提升;技术措施
0 引言
燃煤电廠在我国电源结构中占主体地位，2018年底全国发电装机容量达到19亿千瓦，其中煤电装机10.1亿千瓦，占比达到53%。当前低碳绿色发展已成为时代主旋律，燃煤电厂节能降耗工作意义重大，综合能效的提升能够降低发电成本、提升企业竞争力，同时产生良好的社会和环保效益。
1 燃煤电厂技术特点
1.1生产系统
燃煤电厂按照朗肯循环的原理建立热力循环，主要设备包括锅炉、汽机、发电机三大主机及其附属系统，另外设置输煤、化学、除灰渣、脱硫、脱硝等辅助生产设施。燃煤输送至锅炉燃烧，将燃料化学能转化为蒸汽热能，进入汽机做功将热能转为机械能带动发电机旋转，机械能转变为电能。发电生产流程是能量传递和转换的过程。
1.2 燃煤电厂技术特点
1.2.1 能源转化效率低
燃煤电厂采用朗肯循环原理来实现热力循环，水蒸气作为工质，在整个热力循环中工质的热能很大一部分被冷源损失掉。提高工质初参数或者降低终参数可以提高热力循环效率，由于目前金属材料性能和技术条件的限制，热力循环效率一般不超过50%。
1.2.2 能源消耗全部来源于煤炭
燃煤电厂是将煤炭燃烧的化学能通过传递转化最终变为电能，其能源消耗全部来自作为燃料的煤炭，厂用电消耗是发电量中的一部分，同样是由煤炭转化而来。
1.2.3 系统设计和设备选型对能效水平影响很大
机组的容量、参数以及回热系统决定了循环热效率，汽机型号与其内效率直接相关，锅炉选型影响炉效，其他辅助系统设计和选型都影响着能耗高低。电厂投产之后整个生产技术系统已经固定，生产效率基本也固定，除非进行技术改造和优化升级，否则能效不会出现大幅度的提升。
2 燃煤电厂能效指标
衡量燃煤电厂综合能效的指标是供电煤耗，即单位供电量的标煤消耗量。供电煤耗则决定于发电煤耗和厂用电率这两个指标，发电煤耗越低、厂用电率越小，则供电煤耗越低。
2.1 发电煤耗
发电煤耗由锅炉效率、循环热效率、汽轮机内效率和发电机效率综合决定。影响锅炉效率的因素有炉型、煤质、漏风率、燃烧调整、工质泄漏等因素。与循环热效率相关的因素有蒸汽参数、凝器真空、回热抽汽级数。汽机内效率与机型、配汽、汽封、加热器端差、管道效率汽水泄漏率等因素相关。发电机效率主要决定于设备本身以及冷却方式。
2.2 厂用电消耗
燃煤发电厂厂用电消耗可以分为：锅炉辅助设备电耗、汽轮机辅助设备电耗、输煤系统电耗、化学系统电耗。锅炉辅助设备电耗包括风机电耗、制粉电耗、除灰渣电耗和脱硫电耗。汽轮机辅助设备电耗主要由循泵电耗、凝泵电耗、给泵电耗等组成。在厂用电消耗中，风机、灰渣、脱硫、循泵、凝泵、给泵（电机拖动）都是耗电量比率较大的设备。
3 燃煤电厂节能降耗技术
燃煤发电厂节能降耗工作的最终是针对供电煤耗指标的下降。一个已经投运生产的发电厂中，各设备系统已经固定，综合能效水平上下浮动的区间基本确定，通过运行优化和管理提升只能在一定程度上降低供电煤耗，但技术升级改造能够阶跃性地优化提升生产系统能效水平，产生明显的节能效果。本文结合近几年火电厂节能降耗的技术措施，从技术改造升级和运行优化两个方面分析研究，提出提升燃煤电厂能效的具体技术路径。
3.1 技术升级改造提升节能降耗水平
燃煤电厂技术升级改造主要针对锅炉和汽轮机系统进行，发电机以及电气系统目前整体效率较高，很难通过技改进一步提升效率，而锅炉系统和汽轮机系统属于电厂热力系统，具有技术升级改造的可能性和能效提升的潜力。
（1）汽轮机综合能效提升的技术改造
汽轮机综合能效提升改造主要针对通流部分进行技改，减少汽封漏汽、级间漏汽，提高中压缸和低压缸内效率。对于主再汽水系统、疏水系统，采用高质量严密性好的疏水门，减少泄露损失。采用低压缸排汽通道优化技术，安装导流装置优化排汽流场，减少排汽涡流、均匀排汽流速，使凝器换热管的热负荷更均匀、热交换能力能够更好发挥，从而提高凝汽器真空。对于给水泵采用小汽轮机驱动的，采用凝器与主机分开设置的，能够有效提升小汽轮机效率。
（2）主再蒸汽管道弯头优化
主再蒸汽管道如果存在90度弯头则明显增加阻力损失，造成主再蒸汽压力降低，影响循环热效率。将90度弯头改为大角度弯头，能够有效减少蒸汽压力损失，从而有效降到蒸汽节流损失和给水泵能耗。
（3）干除渣改造
我国燃煤电厂设计较多采用湿出渣系统，不仅耗水量大，耗电量也大，湿除渣系统耗电能够达到厂用电比率的15%左右。而干除渣系统不耗水，耗电量极少，不到厂用电耗的1%，将湿出渣系统改为干出渣系统，能够大幅度节约厂用电消耗。
（4）锅炉吹灰汽源优化
大型锅炉蒸汽吹大多采用主蒸汽，通过减压后作为吹灰汽源，这样就浪费了高品质蒸汽，而将汽源改为再热蒸汽，完全满足吹灰蒸汽参数要求。这样就节约了高品质蒸汽，减少了汽水损失，并降低了吹灰系统故障率。
（5）空预器密封改造
空预器漏风对锅炉效率产生较大影响，进行高效柔性密封改造，可以将漏风率降低在6%以下，能够有效降低排烟损失和风机电耗。
（6）电机双速或变频改造
负荷变化需要调节的辅助设备有循泵、凝泵、闭冷泵、风机等设备，采用变频调速或对电机进行双速改造，是节约电耗的有效措施。目前很多电厂将循环、闭冷泵改为双速电机，将凝泵、风机、输煤皮带等改为变频调节，大大节约了厂用电。
3.2 运行优化调整节能降耗
燃煤电厂运行调整优化对节能降耗产生积极影响，具体可采用如下技术措施：
（1）优化“负荷—压力”曲线。
通过实验确定最优的“负荷—压力”曲线，寻找最佳的负荷与主汽压力对应关系，在负荷变化过程中，按照最优曲线进行控制，从而降低机组综合能耗。
（2）优化循泵运行方式
根据不同季节和不同负荷，合理确定循泵运行方式，在厂用电消耗和凝器真空之间寻找最佳权衡，保证最有利真空，实现综合能耗指标最优。
（3）锅炉燃烧优化调整
通过燃烧试验确定最佳煤粉细度;优化锅炉燃烧配风和磨煤机运行方式，通过实验和经验确定最佳燃烧调整方式，提升锅炉效率，并综合考虑锅炉辅机电耗、主再汽温度，其最优目标是供电煤耗最低。
（4）操作寻优系统
在发电厂集中监控系统（SIS）系统的基础上，开发操作寻优系统，能够实时计算机组综合能耗和各分项技术经济指标，并能提出优化调整策略，对运行人员提供机组能效进行有效建议和指导。
4 结论
供电煤耗反映了燃煤电厂能效水平，投产机组提效措施分为技术改造和运行调整两种。技术改造主要包括汽机提效改造、主再蒸汽管道弯头优化、空预器柔性密封改造、干出渣改造、吹灰汽源优化、辅机双速或变频改造，运行调整措施有“负荷—压力”曲线优化、循泵运行方式优化、锅炉燃烧调整优化、开发寻优操作系统等方式。燃煤电厂可以通过技术经济性分析，科学论证和选择节能降耗的技术措施。
作者简介：岳伟斌（1979—），男，江苏南京人，工程师、经济师，从事电厂生产和管理工作。
关键词：燃煤发厂;能效提升;技术措施
0 引言
燃煤电廠在我国电源结构中占主体地位，2018年底全国发电装机容量达到19亿千瓦，其中煤电装机10.1亿千瓦，占比达到53%。当前低碳绿色发展已成为时代主旋律，燃煤电厂节能降耗工作意义重大，综合能效的提升能够降低发电成本、提升企业竞争力，同时产生良好的社会和环保效益。
1 燃煤电厂技术特点
1.1生产系统
燃煤电厂按照朗肯循环的原理建立热力循环，主要设备包括锅炉、汽机、发电机三大主机及其附属系统，另外设置输煤、化学、除灰渣、脱硫、脱硝等辅助生产设施。燃煤输送至锅炉燃烧，将燃料化学能转化为蒸汽热能，进入汽机做功将热能转为机械能带动发电机旋转，机械能转变为电能。发电生产流程是能量传递和转换的过程。
1.2 燃煤电厂技术特点
1.2.1 能源转化效率低
燃煤电厂采用朗肯循环原理来实现热力循环，水蒸气作为工质，在整个热力循环中工质的热能很大一部分被冷源损失掉。提高工质初参数或者降低终参数可以提高热力循环效率，由于目前金属材料性能和技术条件的限制，热力循环效率一般不超过50%。
1.2.2 能源消耗全部来源于煤炭
燃煤电厂是将煤炭燃烧的化学能通过传递转化最终变为电能，其能源消耗全部来自作为燃料的煤炭，厂用电消耗是发电量中的一部分，同样是由煤炭转化而来。
1.2.3 系统设计和设备选型对能效水平影响很大
机组的容量、参数以及回热系统决定了循环热效率，汽机型号与其内效率直接相关，锅炉选型影响炉效，其他辅助系统设计和选型都影响着能耗高低。电厂投产之后整个生产技术系统已经固定，生产效率基本也固定，除非进行技术改造和优化升级，否则能效不会出现大幅度的提升。
2 燃煤电厂能效指标
衡量燃煤电厂综合能效的指标是供电煤耗，即单位供电量的标煤消耗量。供电煤耗则决定于发电煤耗和厂用电率这两个指标，发电煤耗越低、厂用电率越小，则供电煤耗越低。
2.1 发电煤耗
发电煤耗由锅炉效率、循环热效率、汽轮机内效率和发电机效率综合决定。影响锅炉效率的因素有炉型、煤质、漏风率、燃烧调整、工质泄漏等因素。与循环热效率相关的因素有蒸汽参数、凝器真空、回热抽汽级数。汽机内效率与机型、配汽、汽封、加热器端差、管道效率汽水泄漏率等因素相关。发电机效率主要决定于设备本身以及冷却方式。
2.2 厂用电消耗
燃煤发电厂厂用电消耗可以分为：锅炉辅助设备电耗、汽轮机辅助设备电耗、输煤系统电耗、化学系统电耗。锅炉辅助设备电耗包括风机电耗、制粉电耗、除灰渣电耗和脱硫电耗。汽轮机辅助设备电耗主要由循泵电耗、凝泵电耗、给泵电耗等组成。在厂用电消耗中，风机、灰渣、脱硫、循泵、凝泵、给泵（电机拖动）都是耗电量比率较大的设备。
3 燃煤电厂节能降耗技术
燃煤发电厂节能降耗工作的最终是针对供电煤耗指标的下降。一个已经投运生产的发电厂中，各设备系统已经固定，综合能效水平上下浮动的区间基本确定，通过运行优化和管理提升只能在一定程度上降低供电煤耗，但技术升级改造能够阶跃性地优化提升生产系统能效水平，产生明显的节能效果。本文结合近几年火电厂节能降耗的技术措施，从技术改造升级和运行优化两个方面分析研究，提出提升燃煤电厂能效的具体技术路径。
3.1 技术升级改造提升节能降耗水平
燃煤电厂技术升级改造主要针对锅炉和汽轮机系统进行，发电机以及电气系统目前整体效率较高，很难通过技改进一步提升效率，而锅炉系统和汽轮机系统属于电厂热力系统，具有技术升级改造的可能性和能效提升的潜力。
（1）汽轮机综合能效提升的技术改造
汽轮机综合能效提升改造主要针对通流部分进行技改，减少汽封漏汽、级间漏汽，提高中压缸和低压缸内效率。对于主再汽水系统、疏水系统，采用高质量严密性好的疏水门，减少泄露损失。采用低压缸排汽通道优化技术，安装导流装置优化排汽流场，减少排汽涡流、均匀排汽流速，使凝器换热管的热负荷更均匀、热交换能力能够更好发挥，从而提高凝汽器真空。对于给水泵采用小汽轮机驱动的，采用凝器与主机分开设置的，能够有效提升小汽轮机效率。
（2）主再蒸汽管道弯头优化
主再蒸汽管道如果存在90度弯头则明显增加阻力损失，造成主再蒸汽压力降低，影响循环热效率。将90度弯头改为大角度弯头，能够有效减少蒸汽压力损失，从而有效降到蒸汽节流损失和给水泵能耗。
（3）干除渣改造
我国燃煤电厂设计较多采用湿出渣系统，不仅耗水量大，耗电量也大，湿除渣系统耗电能够达到厂用电比率的15%左右。而干除渣系统不耗水，耗电量极少，不到厂用电耗的1%，将湿出渣系统改为干出渣系统，能够大幅度节约厂用电消耗。
（4）锅炉吹灰汽源优化
大型锅炉蒸汽吹大多采用主蒸汽，通过减压后作为吹灰汽源，这样就浪费了高品质蒸汽，而将汽源改为再热蒸汽，完全满足吹灰蒸汽参数要求。这样就节约了高品质蒸汽，减少了汽水损失，并降低了吹灰系统故障率。
（5）空预器密封改造
空预器漏风对锅炉效率产生较大影响，进行高效柔性密封改造，可以将漏风率降低在6%以下，能够有效降低排烟损失和风机电耗。
（6）电机双速或变频改造
负荷变化需要调节的辅助设备有循泵、凝泵、闭冷泵、风机等设备，采用变频调速或对电机进行双速改造，是节约电耗的有效措施。目前很多电厂将循环、闭冷泵改为双速电机，将凝泵、风机、输煤皮带等改为变频调节，大大节约了厂用电。
3.2 运行优化调整节能降耗
燃煤电厂运行调整优化对节能降耗产生积极影响，具体可采用如下技术措施：
（1）优化“负荷—压力”曲线。
通过实验确定最优的“负荷—压力”曲线，寻找最佳的负荷与主汽压力对应关系，在负荷变化过程中，按照最优曲线进行控制，从而降低机组综合能耗。
（2）优化循泵运行方式
根据不同季节和不同负荷，合理确定循泵运行方式，在厂用电消耗和凝器真空之间寻找最佳权衡，保证最有利真空，实现综合能耗指标最优。
（3）锅炉燃烧优化调整
通过燃烧试验确定最佳煤粉细度;优化锅炉燃烧配风和磨煤机运行方式，通过实验和经验确定最佳燃烧调整方式，提升锅炉效率，并综合考虑锅炉辅机电耗、主再汽温度，其最优目标是供电煤耗最低。
（4）操作寻优系统
在发电厂集中监控系统（SIS）系统的基础上，开发操作寻优系统，能够实时计算机组综合能耗和各分项技术经济指标，并能提出优化调整策略，对运行人员提供机组能效进行有效建议和指导。
4 结论
供电煤耗反映了燃煤电厂能效水平，投产机组提效措施分为技术改造和运行调整两种。技术改造主要包括汽机提效改造、主再蒸汽管道弯头优化、空预器柔性密封改造、干出渣改造、吹灰汽源优化、辅机双速或变频改造，运行调整措施有“负荷—压力”曲线优化、循泵运行方式优化、锅炉燃烧调整优化、开发寻优操作系统等方式。燃煤电厂可以通过技术经济性分析，科学论证和选择节能降耗的技术措施。
作者简介：岳伟斌（1979—），男，江苏南京人，工程师、经济师，从事电厂生产和管理工作。