关于中小型热电站设计中的节能技术应用

在能源供需矛盾日益突出、环保要求不断提高的背景下，中小型热电站是区域能源供应中的重要组成部分之一，其节能设计已经成为提升能源利用效率、降低运营成本的关键。中小型热电站具有规模适中、贴近用户、灵活性强等特点，在设计中要结合其自身特性，从设备选型、系统优化、智能控制等多方面应用节能技术，以此来实现能源的高效转化与利用。

1节能技术在中小型热电站设计中的应用重要性

1.1缓解能源供需矛盾

中小型热电站会承担区域工业生产、居民供暖等基础能源保障任务，其能源消耗量在区域总能耗中的占比较高。目前传统化石能源储量日益减少，能源价格波动加剧，节能技术的选择和应用能够降低单位产值能耗，以此来缓解能源供需矛盾。在设计阶段，将高效燃烧、余热回收等技术融入其中，有利于提高热电站能源利用效率，在保证能源供应稳定性的同时，能够降低对外部能源输入的过分依赖。

1.2降低运营成本

从中小型热电站的运营和发展角度展开分析时，燃料成本在总运营成本中的占比可以达到60%-70%，而节能技术的应用直接关系到企业的盈利能力与市场竞争力。在设计阶段利用高效锅炉、变频调速风机等节能设备，虽然会增加初期投资，但是长期节约能耗有利于快速收回成本[1]。此外，系统集成节能技术的引进和利用能够进一步放大成本控制效应，对汽水循环系统进行不断完善和优化，同时减少管道散热损失等，有利于降低辅机能耗。还要智能控制技术的应用主要是利用精准调控燃烧工况、优化负荷分配，促使设备始终运行在高效区间，间接降低维护成本与设备损耗。在能源价格持续上涨的市场环境下，节能设计已经逐渐成为中小型热电站在降低成本、实现可持续经营的核心竞争力。

1.3响应环保政策

随着环保法规日益严格，中小型热电站面临的排放标准不断提升，节能技术与环保要求具有天然的协同性。高效燃烧技术的应用，有利于减少不完全燃烧产生的一氧化碳、颗粒物等污染物排放，低氮燃烧器能将氮氧化物排放量控制在规定范围以内，有利于满足最新环保标准。新能源融合技术的合理利用，更是从源头减少化石能源消耗，而生物质混烧技术能够降低二氧化硫排放量。在对中小型热电站进行节能设计时，有利于促使中小型热电站规避环保风险，降低环保投入，以优化排烟温度、提高脱硫脱硝效率等节能改造措施为基础，能够减少末端治理设备的运行负荷，降低环保设施的电耗与药剂消耗。在环保督察常态化的背景下，具备完善节能设计的热电站能够更轻松应对环保检查，避免排放超标引起停产整改与罚款损失等问题，在不断提高企业绿色形象的同时，有利于获得政策支持与社会认可。

1.4推动能源结构转型

中小型热电站是分布式能源系统的重要组成之一，其节能设计能够为新能源与传统能源的融合提供实践平台。生物质能、太阳能等清洁能源在热电站中的规模化应用，不仅有利于降低对煤炭的依赖，而且还能够研究出传统能源+新能源的混合供电模式。节能技术的应用更是能够加速热电站向智慧能源枢纽的转型，智能监测系统与新能源预测技术的结合，有利于实现传统发电、清洁能源、用户需求的协同调度，以此来提高能源系统的灵活性与稳定性[2]。在该种转型基础上，其不仅符合能源革命的发展方向，而且能够为中小型热电站在新型电力系统中找准定位，为发电企业的升级转型及其可持续发展提供支持。

2节能技术在中小型热电站设计中的应用

2.1优化核心设备节能技术

核心设备是热电站能源转化的关键载体之一，其性能会对热电站的整体能耗水平产生直接性影响，因此在中小型热电站设计中，对锅炉、汽轮机等核心设备进行节能技术优化是节能工作有序开展的基础。首先，锅炉是能量转化的核心设备，其燃烧效率和换热效率的提升是锅炉节能的关键，所以在设计中要选择低氮燃烧器等高效燃烧技术，通过优化燃烧空气与燃料的混合比例，实现燃料的充分燃烧，减少不完全燃烧损失。同时，合理设计炉膛结构，增加受热面面积，以膜式水冷壁等高效换热元件来不断强化传热效果，进而降低排烟温度。此外，安装空气预热器和省煤器等烟气余热回收装置，利用烟气中的余热加热燃烧所需的空气和锅炉给水，不仅能够有效降低排烟热损失，而且还能够提高锅炉效率。其次，汽轮机是将热能转化为机械能的关键设备，其内效率的提升对热电站节能至关重要，在此基础上，对中小型热电站进行节能设计时，要选择高转速、高效率的汽轮机型号，对通流部分进行合理设计，进而减少汽流损失。比如选择利用反动式汽轮机或冲动-反动组合式汽轮机，能够提高蒸汽在汽轮机内的能量转化效率，并合理设置汽轮机的抽汽级数和压力，实现多级回热加热的同时，能够最大限度减少冷源损失。另外，对汽轮机的轴封、汽阀等部件进行密封优化，降低蒸汽泄漏损失，以便不断提升汽轮机的运行效率。

2.2系统集成节能技术应用

热电站的系统集成优化是实现整体节能的重要途径，所以要对现有的热力系统、烟风系统等进行合理的规划，不仅能够减少系统能量损失，而且还能够提高能源综合利用效率。基于此，热电联产技术是中小型热电站实现能源梯级利用的核心技术，在设计中要根据区域热负荷和电负荷的需求，合理确定热电联产的运行参数，实现热电协同的运行目标。在设计以及技术应用过程中，将汽轮机的排汽、抽汽应用在供热系统上，有利于避免蒸汽在凝汽器中的冷源损失，以此来提高能源利用效率。尤其对工业热负荷集中的区域，可以选择利用背压式汽轮机，将全部排汽用于供热，促使能源利用效率得到提升，而对热负荷波动较大的区域，则选择利用抽凝式汽轮机，根据热负荷需求灵活调整抽汽量，强调发电和供热的经济性[3]。还要对供热管网进行合理的设计，一般选择保温性能良好的管道材料，减少管网散热损失，促使热能可以高效输送到用户端。另外，对烟风系统和汽水系统进行节能优化，有利于降低系统能耗，特别是在烟风系统设计中选用高效引风机、送风机，借助变频调速技术来根据锅炉负荷变化实时调节风机转速，有利于减少风机的电耗。还要对烟道和风道的布置情况进行不断完善和优化，以便减少局部阻力损失，降低风机的压头消耗。在汽水系统中要合理设置除氧器、给水泵等设备，借助高效汽水分离装置来减少汽水损失，并加强对系统的疏水回收，将各种疏水收集后重新送入锅炉给水系统，提高工质的循环利用率，以便减少补水能耗。

2.3智能控制与监测节能技术

新时期背景下，在信息技术不断快速发展的形势下，智能控制与监测技术在热电站节能中的应用越来越广泛，所以借助先进技术能够实现实时监测、精准调控等策略，以此来保证热电站运行过程的优化（如图1所示）。基于此，对能源监测与管理系统进行不断完善和优化，其被看作是实现热电站节能运行的基础，所以在设计中要在锅炉、汽轮机、风机、水泵等关键设备及管道上安装温度、压力、流量、液位等传感器，实时采集各项运行参数。通过数据传输网络将采集到的数据传输至中央控制系统，利用数据处理软件对数据进行分析和处理，实时监测设备的运行状态和能耗指标。还要建立能耗分析模型，对热电站的能耗进行分项统计和分析，找出能耗偏高的环节，为节能改造提供依据，或者通过监测锅炉的排烟温度、过量空气系数等参数来及时调整燃烧工况，促使锅炉在高效区间内实现稳定运行。

图1 监测系统应用

另外，借助自动控制技术实现热 的根本目的， 因此在设计中要利用模糊控制、PID 控制等 自动调节等功能。对各项参数进行实时 下均能保持最佳运行状态，即便当外界 方便及时调整汽轮机的进汽量和锅炉的燃烧强度 少过渡过程中的能耗损失。最后还可以结合负荷预测技 定运行计划，有利于实现对热电站的经济调度。

2.4 新能源与清洁能源融合技术

在如今双碳目标的不断推动和影响下，中小型热电站设计中要融合新能源与清洁能源，减少对传统化石能源的依赖，不仅能够降低碳排放，而且还能够实现节能与环保的协同发展目标。其中生物质是一种可再生能源，在中小型热电站中具有良好的应用前景，所以在设计中利用生物质燃料与煤混烧技术，将秸秆、木屑、农林废弃物等生物质燃料破碎后与煤按一定比例混合送入锅炉燃烧。生物质燃料的燃烧不仅能够减少煤炭的消耗量，而且还能降低二氧化硫等污染物的排放，根据生物质燃料的特性，对锅炉的燃烧系统进行适当改造，促使生物质燃料的稳定燃烧和高效利用。还可以对独立的生物质锅炉系统进行设计，尤其对生物质资源丰富的地区，实现对生物质能的单独利用，以此来提高能源的可再生比例。太阳能也是一种清洁无污染的能源（如图 2 所示），能够与中小型热电站形成互补运行模式，在热电站厂区内、周边合适区域安装太阳能光伏板，利用太阳能发电补充热电站的电力供应，减少外购电或自发电的能耗，还可以利用太阳能集热系统，利用太阳能加热锅炉给水或供热循环水，降低锅炉的热负荷需求。由此可以看出，太阳能与热电站的协同运行，能够提高能源供应的灵活性和经济性，以此来降低对传统能源的过度依赖。

图2 太阳能的利用

3 节能技术在中小型热电站设计中的经济效益与环保效益

首先，从经济效益角度来看， 源消耗和运营成本，对核心设备的节能优化，能够提高燃料利用率 能技术的应用，有利于提高能源综合利用效率，促使热电站的收益 人工操作成本，优化运行参数，以此来降低设备维护成本。其次， 污染物排放，降低对环境的影响，其中高效燃烧技术的应用，有利于减少 完全燃烧 碳氢化合物等污染物的排放，而低氮燃烧器则能够降低氮氧化物的排放量。

4 结语

中小型热电站设计中，对节能技术的合理利用，不仅能够实现能源高效利用，而且还能够降低运营成本。在设计过程中要结合热电站的实际情况，合理利用系统集成、智能控制、新能源融合等多种节能技术，以此来实现节能效益、经济效益与环保效益的统一。

参考文献：

[1] 刘欣 .TD3 算法在热电站温度调节中的研究与应用 [J]. 现代工业经济和信息化 ，2024，14（12）：123-125.

[2] 王春 . 化工企业自备热电站风机节能改造措施 [J]. 化学工程与装备 ，2023，（08）：186-188.

[3] 杨同飞 . 热电企业一体化节能监控优化平台的应用 [J]. 齐鲁石油化工 ，2020，48（02）：162-166.

[4] 覃家俭 . 热电站节能设计 [J]. 广西节能 ，2020，（02）：32-33.

作者简介：谢德华，男，汉族，硕士研究生，湖南，高级工程师，主要从事中小型热电站设计等工作