火电厂热能动力工程中的节能技术研析

引言

火电厂在我国电力供应体系中占据主导地位，对经济发展起着关键支撑作用。然而，传统火电厂在运行过程中存在能源消耗大、环境污染重等问题。据相关数据显示，部分火电厂的能源利用率仅为 30%-40% ，远低于国际先进水平。在当前全球倡导节能减排、绿色发展的大趋势下，提升火电厂热能动力工程的节能水平成为当务之急。这不仅有助于缓解我国能源紧张局面，还能有效减少污染物排放，保护生态环境。因此，深入研究火电厂热能动力工程的节能技术与优化策略具有重要的现实意义。

1 热能与动力工程领域节能现状

1.1 能源利用率低

在热能动力工程运行过程中，能量损失问题较为突出。例如，在锅炉燃烧环节，由于燃烧不充分，大量的化学能未能有效转化为热能，造成能源浪费。同时，在蒸汽传输过程中，管道的散热损失也不容忽视。据统计，部分火电厂蒸汽管道的散热损失可达总能量的 5%-10% 。此外，汽轮机在将热能转化为机械能的过程中，也存在一定的能量损耗，导致最终电能产出效率不高。

1.2 设备老化与技术落后

一些火电厂的设备运行时间较长，老化严重。以锅炉为例，部分老旧锅炉的热效率相较于新型节能锅炉低 10%-15% 。而且，在技术方面，部分火电厂仍采用传统的生产工艺，缺乏先进的节能技术应用。如在燃烧控制技术上，未能实现精准调控，使得燃料无法充分燃烧，进一步降低了能源利用率。

1.3 运行管理不科学

火电厂的运行管理对节能效果影响显著。部分火电厂在设备运行参数调整上不够合理，未能根据实际工况进行优化。例如，在负荷变化时，未能及时调整汽轮机的进汽量和进汽压力，导致机组运行效率下降。此外，在设备维护管理方面，存在维护不及时、不到位的情况，设备长期处于亚健康状态运行，增加了能源消耗。

1.4 政策与法规因素

国家的节能减排政策、环保法规、行业标准等，对火电厂节能降耗具有引导和约束作用。若火电厂不遵守相关政策法规，可能面临处罚，且无法享受政策优惠，不利于节能技术改造和发展。

1.5 环境因素

气候变化、空气质量、资源分布等环境因素也会影响火电厂的节能降耗。如夏季高温使冷却水温度升高，会增加机组能耗；空气质量差会导致燃料燃烧不完全，增加污染物排放和能耗。

2 热能与动力工程中节能技术应用

2.1 余热回收技术

余热回收技术在火电厂节能中具有重要应用价值。通过安装余热回收装置，可对锅炉排烟余热进行有效回收利用。如采用热管式余热回收器，可将排烟温度降低至 100^∘C 以下，回收的热量用于余热锅炉给水或加热空气，提高锅炉热效率。据测算，应用余热回收技术后，火电厂的发电煤耗可降低 10-15g/kWh_c 。

2.2 选择适宜的调频技术

为防止因外界因素影响出现电负荷不稳等现象，需构建科学的调频方法。应根据电厂发电机组实际情况，结合装置构造，对不同调频范围设置不同调频方法，选择恰当调节量。例如，可采用水泵闭环调频，通过自动收集外界温度、气压等变化，调节变频器频率，保障水泵运行安全。

2.3 优化热力系统设计

对于新设计机组，可通过优化热力系统结构和参数、合理选择配套设备等实现节能。应用热力系统节能理论，对热力试验数据进行诊断和优化分析，找出系统缺陷，确定节能潜力，优选改造方案。同时，设计有效的火电单元机组非线性协调控制系统，可提高控制系统性能，使煤高效利用。

2.4 新型燃烧技术

新型燃烧技术的应用可提高燃料燃烧效率，减少能源浪费。如采用低氮燃烧技术，通过优化燃烧器结构和燃烧过程，使燃料在富氧环境下充分燃烧，不仅提高了燃烧效率，还降低了氮氧化物的排放。同时，采用分层燃烧技术，根据燃料特性将不同粒径的燃料分层送入炉膛，实现燃料的充分燃烧，进一步提高能源利用率。

2.5 可再生能源的应用

利用可再生能源不仅是达到可持续发展目标的关键路径之一，同时也反映了全球能源发展的当前方向。通过对可再生能源的开发和应用，不仅可以降低对传统能源的依赖，还能减少能源消耗和环境污染，从而为经济和社会的持续发展提供坚实的基础。在供暖、电力和工业等多个领域，太阳能、风能和水能这些可再生能源都得到了广泛的应用。在供暖技术中，太阳能供暖系统通过将太阳能的辐射转化为热能，为建筑提供温暖，从而降低了对化石燃料的依赖。在电力行业中，风能和水力发电已经崭露头角，成为全球范围内受到广泛关注的可再生能源。风能发电是通过风能来驱动风力发电机组进行发电，而水利发电则是通过水流来驱动水轮机进行发电，这些方法不仅环保且清洁，还拥有巨大的发展前景。

2.6 化学补充水系统的节能技术

对于抽凝汽式机组，可将化学补充水注入凝汽器喉部，以喷雾状态进入，利用排汽废热。也可让补充水经低压加热器，用低位能抽汽加热，减少高位能蒸汽量，提高热力装置热经济性，降低机组标准煤炭能源损耗。

3 节能技术的实施策略

3.1 优化设备运行参数

建立设备运行参数实时监测系统，根据机组负荷、环境温度等因素，动态调整设备运行参数。对于汽轮机，在不同负荷下，合理调整进汽量、进汽压力和排汽压力等参数，确保汽轮机在最佳工况下运行。同时，优化锅炉的燃烧参数，如控制合适的过剩空气系数，使燃料充分燃烧，提高锅炉热效率。

3.2 技术创新与研发

节能技术的成功执行与技术的持续创新和研究密切相关，企业应加大对技术创新的资金投入，促进科技的创新，提升其自主创新的能力，从而提高节能技术的质量与效果。与此同时，需要构建和完善技术创新的框架，强化产、学、研、用的融合，促进科研成果转化为实际生产力，并加速节能技术的应用和推广。只有持续加强技术创新和研发活动，才能有效地提高节能技术的标准，从而为我国的绿色和可持续发展提供强有力的推动力。

2.3 运营管理优化

建立健全运营管理制度，明确各岗位职责，规范操作流程。定期对设备进行维护保养，加强现场巡查，及时处理设备故障。同时，加强对运营管理人员和员工的培训，提高其节能意识和操作技能，通过考核奖惩等手段，营造节能减排氛围。

2.4 提高运行人员素质

加强对运行人员的培训，提高其专业技能和节能意识。定期组织技术培训，使运行人员熟悉设备性能和节能操作方法。同时，开展节能竞赛等活动，激励运行人员积极参与节能工作。通过提高运行人员素质，确保设备在运行过程中能够得到合理操作和维护，实现节能目标。

结语

综上所述，随着全球能源危机的不断恶化和环境保护意识的增强，热能与动力工程中的节能技术应用变得尤为关键。采纳前沿的节能技术不仅有助于减少能源的使用和降低对环境的污染，还可以增强能源的使用效率，从而推动可持续的发展。在工业热能系统、电力生成、交通物流等多个行业中，节能技术的运用已经展现出了明显效果。展望未来，随着科技的持续发展和创新，热能与动力工程的节能技术将变得更为完善，并为全人类的绿色进步做出更大贡献。

参考文献：

[1] 郭红刚 . 火电厂热能与动力工程中的节能技术探讨 [J]. 现代工业经济和信息化，2022，12（10）：46-48.

[2] 胡祥兴 . 火电厂热能动力工程中的节能技术分析 [J]. 中国设备工程,2023(19):242-244.

[3] 牛江城 . 热能与动力工程中的节能技术措施分析 [J]. 当代化工研究，2020（21）：76-77.