1、邵陽學院畢業(yè)設計（論文）摘要不可再生能源的枯竭與日益惡化的環(huán)境問題是我國乃至全世界的最大的難題。隨著我國的經(jīng)濟快速發(fā)展，為了實現(xiàn)工業(yè)化與城鎮(zhèn)化這個目標，能源供需矛盾與環(huán)境問題更加的突出。因此，節(jié)能降耗不僅是我國經(jīng)濟發(fā)展與社會發(fā)展的重要長遠戰(zhàn)略方針，也是目前迫不及待的任務。我國已經(jīng)明確經(jīng)濟穩(wěn)定增長與節(jié)能降耗處于同等的重要位置?；鹆Πl(fā)電是我國電力主要供電方式，既是我國的二次能源行業(yè)，也是一次能源的能耗大戶，我國電力行業(yè)的能源能耗現(xiàn)狀與發(fā)展狀況對于我國的能源戰(zhàn)略方針有著深遠的影響。因此，根據(jù)我國目前的電力行業(yè)能耗現(xiàn)狀與發(fā)展水平，以及一次能源結構特點及其利用效率現(xiàn)狀，本文客觀地分析火力發(fā)電廠的能耗現(xiàn)狀

2、，從電力行業(yè)能耗設備結構、企業(yè)技術管理水平提出相應的節(jié)能措施，以期待對火力發(fā)電廠節(jié)能降耗提供參考。關鍵詞：火力發(fā)電；能耗現(xiàn)狀；鍋爐受熱面；輔機設備；節(jié)能降耗 ABSTRACTNon-renewable energy depletion and the deteriorating environmental problems is the biggest problem of our country and the world.With Chinas rapid economic development, in order to realize the industrialization and

3、 urbanization, the contradiction between supply and demand of energy and environment problem is more prominent.Saving energy and reducing consumption, therefore, the economic development and social development of our country is not only an important long-term strategy, and now cant wait.Our country

4、has clear economic stable growth and energy consumption in the equally important position.Thermal power is Chinas main power supply, both the secondary energy industry in our country, is also a high energy consumption of energy, the energy consumption of electric power industry in our country presen

5、t situation and the development situation for Chinas energy strategy has a profound impact.Thus, according to Chinas current energy consumption present situation and the development level of the electric power industry, as well as the primary energy structure characteristics and the utilization effi

6、ciency of the status quo, this article system objectively analyze the present situation of energy consumption of coal-fired power plants from power industry equipment energy consumption structure, enterprise technology management level of the corresponding energy saving measures are put forward, and

7、 technical guidance for saving energy and reducing consumption in thermal power plants.Key words: Thermal power;Status quo of energy consumption;Boiler heating surface.Auxiliary equipment;Saving energy and reducing consumption目 錄摘要IABSTRACTII1 緒論11.1 課題研究背景與意義11.2 本文研究內容22 鍋爐受熱面介紹與改造32.1 省煤器的節(jié)能技術32.

8、2 空氣預熱器的節(jié)能改造技術62.3 過熱器和再熱器的簡介92.4 水冷壁結構與作用102.5 本章小結133 汽輪機的改進143.1 汽輪機分類與構成143.2 汽輪機運行節(jié)能降耗的可行性144 電廠輔助機的節(jié)能技術改造154.1 電廠輔助機的能耗現(xiàn)狀154.2 給水泵的簡介與改造技術154.3 風機的節(jié)能技術改造195 總結25參考文獻26致謝281 緒論1.1 課題研究背景與意義1.1.1 課題研究背景在21世紀的時代，節(jié)能降耗是世界各國的重要主題。根據(jù)中國發(fā)改委員會能源研究所對我國當前社會經(jīng)濟發(fā)展及能源環(huán)境研究的結果，2020年我國對一次能源的需求將在31億40億標準煤，而我國一次能源

9、供應能力約為24.02億t標準煤。2009年中國全年煤炭累計進口高達10343萬t，是歷史性的第一次由煤炭凈出出口國家變成了煤炭凈口國，到2020年中國煤炭需求量將有23.5%依賴進口。使得我國經(jīng)濟穩(wěn)定快速發(fā)展面臨的能源約束矛盾更加突出。我國不僅是能源短缺非常嚴重，而且一次能源消費數(shù)量極大，節(jié)能降耗刻不容緩。能源制約我國經(jīng)濟的進一步發(fā)展，阻礙著我們建設全面具有中國特色社會主義的全面小康社會。解決能源問題的根本在于以科學發(fā)展觀為指導，堅持開放和節(jié)約并舉、節(jié)約放在首位的戰(zhàn)略方針，大力推進節(jié)能降耗，提高能源利用率。如何完成“十二五”目標，實現(xiàn)節(jié)能減排的目標，作為能源消費大戶，發(fā)電企業(yè)需要加強節(jié)能基礎

10、管理和節(jié)能技術監(jiān)督工作，采取各項指標控制技術和節(jié)能應用技術。1.1.2 課題研究意義近幾年來，截止2014年底，我國的發(fā)電裝機容量136019萬千瓦，同比增長了8.7%，其中火電新增4729萬千瓦，我國的煤炭產量大幅度的增長，能源的消耗日益嚴重?；痣姀S是我國電能產生的重要基地，火電廠是以煤為燃料，將煤中的化學能轉化成熱能加熱給水，產生高壓高溫的蒸汽經(jīng)過汽輪機后轉化成動能，最終由發(fā)電機將動能轉化成電能，輸送給電網(wǎng)。在能量的轉化中，能源的損耗不可避免的。而我國發(fā)電機組的能源利用率低，是我國面臨的巨大難題。因此，提高一次能源的利用率，特別是燃煤發(fā)電率，對節(jié)約資源、改善環(huán)境、促進我國的經(jīng)濟發(fā)展有著重要

11、的意義。同時，在2015年電改競價的制度下，提高能源的利用率，節(jié)能降耗，有利于提高火力發(fā)電廠的競爭能力，提高經(jīng)濟效益。1.2 本文研究內容本文通過對鍋爐受熱面（省煤器、空氣預熱器、過熱器、再熱器、水冷壁）、汽輪機以及主要輔機進行能耗分析，進行節(jié)能降耗改造。2 鍋爐受熱面介紹與改造2.1 省煤器的節(jié)能技術2.1.1 省煤器的簡介省煤器利用鍋爐尾部煙氣的熱量加熱鍋爐給水，因此，省煤器布置在鍋爐尾部煙道內，屬于尾部受熱面。省煤器由一些并列的水平蛇形管道和進口、出口聯(lián)箱組成。省煤器的主要作用有以下幾點：（1） 進入汽包的給水溫度提高后，減少給水管道與汽包壁之間的溫度差，從而使汽包壁熱應力下降，有利于延

12、長汽包的使用壽命。（2） 給水在進入蒸發(fā)受熱面之前，先在省煤器中進行加熱，減少了水在受熱面中的吸收量，相當于省煤器取代了部分蒸發(fā)受熱面。而省煤器受熱面要比蒸發(fā)受熱面的造價低廉得多，因此，可以降低投資。（3） 吸收高溫煙氣余熱加熱鍋爐給水，降低排煙溫度，提高鍋爐熱效率節(jié)省了燃料。省煤器按結構形式分為光管式、膜片管式、螺旋肋片管、鰭片式四種。當前我國火電廠大多采用光管受熱面，可為了減輕飛灰磨損、強化煙氣側換熱和使省煤器結構更加緊湊，逐漸采用肋片管和膜片管式受熱面的省煤器。2.1.2 省煤器改造的必要性隨著機組的參數(shù)不斷提高與燃用低劣質的煤，火電廠鍋爐省煤器采用光管錯列布置形式已經(jīng)不能滿足要求了。煙

13、氣流經(jīng)受熱面時呈現(xiàn)S形流程，會使煙氣中含有大量的灰粒分離出來撞向管壁表面，導致嚴重磨損和堵灰，給電廠安全和經(jīng)濟運行造成極大的隱患。因此必須對老式省煤器進行改造，通過增加省煤器的傳熱面積，以降低排煙熱損失，并解決省煤器局部嚴重磨損問題。以下是省煤器節(jié)能改造的案例：（1） 省煤器改造前的狀況上海某電廠9號爐改造前，省煤器采用蛇形管324.5mm錯列布置，=100mm,=50mm，蛇形管分上、下兩組布置，每組各332排。由于煤種含灰量較高，且管徑細，錯列布置，煙氣分布不均及局部形成煙氣走廊等原因，加速了省煤器局部磨損。由于檢修空間有限，部分彎頭無法檢修，在省煤器泄露時只能以封堵管排來解決。由于設備上

14、的原因和鍋爐多年運行后漏風增大等情況，排煙溫度比設計值高，因此將光管省煤器改造成螺旋肋片管省煤器。（2） 省煤器改造方案螺旋肋片省煤器可以讓省煤器受熱面得到擴展，因此在不增加空間位置，就可以保證吸熱量增加，并且能有效地降低排煙溫度。同時，螺旋肋片省煤器還能改善氣流對省煤器沖刷情況，減輕煙速不均現(xiàn)象，避免局部磨損嚴重，明顯地減輕省煤器管的磨損。省煤器管徑放大，由324.5mm改為425mm，肋片厚度為1.5mm，高度為18mm，螺距為12mm，錯列布置改為順列布置，=108mm，=100mm，橫向155排，單級布置。為了防止管束彎頭的磨損，采用煙道隔板將管束兩端的彎頭部分隔于煙道之外，煙道部分為

15、全部帶螺旋肋片的直管束。省煤器進口集箱標高適當下移至23mm標高處，在管束下部預設較高的檢修空間，以便管排可放下到空間內進行管子更換或檢修工作。由于順列布置相鄰兩管排間凈空較大，更有利于單排管的檢修。鍋爐光管省煤器與螺旋肋片省煤器結構數(shù)據(jù)比較見表2.1。表2.1 鍋爐光管省煤器與螺旋肋片省煤器結構數(shù)據(jù)比較項目光管省煤器螺旋肋片省煤器布置形式錯列順列管徑規(guī)格（mm）324.5425橫向節(jié)距（mm）100108排數(shù)332155管子根數(shù)664310縱向節(jié)距（mm）50100傳熱面積（）533514800總重量（t）181223（3） 改造后效果省煤器改造后，取得了以下的效果：（1） 在保證鍋爐熱力參

16、數(shù)銜接的基礎上通過合理地選取橫向截距和縱向，可以降低煙氣速度，因而減輕了省煤器的磨損，提高省煤器使用壽命。（2） 在相同受熱面的條件下，省煤器的總高度大約降低40%，省煤器在煙道內的體積大大減少，擴大了檢修空間，便于省煤器的檢修。（3） 選用螺旋肋片省煤器擴展換熱面積，強化了傳熱，一般在相同長度內，螺旋肋片省煤器的受熱面積是光管的2-3倍，不但節(jié)省鋼材，而且降低了排煙溫度。（4） 可以避免氣流斜向沖刷管束，同時由于管子和肋片的繞流作用，改變了煙塵的速度場、粒度場、濃度場，從而大大降低省煤器的磨損速度。（5） 鍋爐出力、排煙溫度等各項指標均達到設計要求，改造前后省煤器主要性能比較見表2.2。表2

17、.2 改造后省煤器主要性能比較名稱改造前改造后主蒸汽流量（t/h）9941025主蒸汽溫度（）541544主蒸汽壓力（Pa）16.316.7給水溫度（）262263省煤器出口水溫（）311317進風溫度（）2020排煙溫度（）177129.96鍋爐效率（%）90.1892.922.2 空氣預熱器的節(jié)能改造技術2.2.1 空氣預熱器簡介空氣預熱器是利用鍋爐排煙的熱量加熱空氣的熱交換設備，它裝在鍋爐尾部的垂直煙道中。主要作用有以下幾點：（1） 采用空氣預熱器后，由于進入空氣預熱器的空氣溫度僅為30左右，比省煤器的進口水溫要低得多，利用排煙熱量加熱冷空氣，可以進一步降低排煙溫度，減少排煙熱損失，提高

18、鍋爐效率。（2） 燃燒采用熱空氣可以提高爐內溫度，有利于燃料的迅速著火，改善燃料過程，增加燃燒的穩(wěn)定性，減少燃燒的不完全燃燒熱損失，進一步提高鍋爐效率?？諝鉁囟让可?00，可以使理論燃燒溫度上升3540。熱空氣溫度越高，對燃燒越有利，但是高到一定溫度后，對改善燃燒的效果則不顯著。（3） 由于爐膛溫度提高，所以強化了爐內的輻射傳熱，在一定的蒸發(fā)量下，爐內水冷壁可以布置得少一些，可以節(jié)約金屬，降低造價。（4） 排煙溫度降低，改善了引風機的工作條件，同時也降低了引風機的電耗。2.2.2 空氣余熱器的種類與原理目前，電廠常用的空氣預熱器按傳熱方式分為管式空氣預熱器、回轉式空氣預熱器和熱管式空氣預熱器

19、。隨著機組的容量不斷增大，大型發(fā)電廠普遍采用回轉式空氣預熱器。（1） 管式空氣預熱器的結構與原理：管式空氣預熱器由相互平行的薄壁鋼管、管板、導流板等部件組成。立管式空氣預熱器的煙氣由上向下從管內流過，空氣在管外橫向流過，煙氣熱量通過管壁傳給空氣，其換熱方式是一般的傳熱式。管式預熱器結構簡單，密封簡單，漏風小，工作可靠，制造、安裝、維修方便，但是體積大，布置不靈活。（2） 熱管式空氣預熱器的結構與原理：電廠中的熱管一端的流體從熱管熱側的熱煙氣流中吸收熱量而汽化，蒸發(fā)的蒸汽沿著斜管向另一端流動，把熱量傳遞到熱管的冷端，遇冷而凝結，并流回到熱管的熱端。結構簡單，體積小，煙氣流動阻力小，但熱管容易失效

20、，容易積灰堵灰，制造成本高。（3） 回轉式空氣預熱器的結構與原理：電動機通過減速傳動裝置帶動空氣預熱器轉子低速轉動，轉子中布置很多傳熱元件。外殼的扇形頂板和底板把轉子流通截面分隔兩部分，這兩部分各與外殼上部及下部的空氣通道和煙氣通道相通，使轉子的一邊從下而上通過空氣，而另一邊則逆向由上而下流過煙氣。外形尺寸小，布置方便，結構緊湊，質量輕，節(jié)省金屬，但增加了轉動機構，結構復雜，因而運行維修工作量加大。隨著鍋爐的參數(shù)的提高與容量的增大，我國目前大型鍋爐大多采用結構緊湊的回轉式空氣預熱器。2.2.3 回轉式空氣預熱器的節(jié)能改造技術目前，漏風是回轉式空氣預熱器要突破的難題?；剞D式空氣預熱器的漏風主要有

21、徑向漏風、軸向漏風、環(huán)向漏風?？諝馔ㄟ^空氣預熱器漏入煙氣側后，造成送風機、一次風機、引風機的電耗增加。空氣預熱器的漏風也會使得鍋爐排煙中的過量空氣系數(shù)增大，使排煙損失增加，鍋爐熱效率降低，造成嚴重的低溫腐蝕，嚴重的情況，會造成葉輪積灰，威脅機組的安全運行。為了降低漏風率，必須進行密封系統(tǒng)改造。表2.3是密封改造技術方案。表2.3 三種密封方式改造方案的比較項目柔性接觸性密封技術雙密封技術漏風自動控制裝置漏風率9%以下10%以下10%以上工作量/施工期組件工廠化生產， 工作量小，20天現(xiàn)場對全部蓄熱元件進行改造，工作量大，4050天改造工作量小，20天改造后負面影響增加52Pa的煙氣阻力易積灰，

22、換熱面積減少1.5%易發(fā)生傳動、測量故障維護工作量大修期間進行調整不需調整，大修更換密封片定期維護及檢修傳動裝置抗磨抗腐蝕性采用自潤滑合金材料，抗磨抗腐蝕好采用考登鋼，抗磨抗腐蝕性較好抗磨抗腐蝕較差，易卡澀由對比分析可知，結合目前電廠的狀況，主張采用柔性接觸式密封或雙密封技術進行改造。2.2.4 柔性接觸式密封裝置的應用（1） 改造前設備現(xiàn)狀某發(fā)電公司1號機時德國西子技術生產的350MW汽輪機發(fā)電組，鍋爐為美國FW公司生產的亞臨界、中間再熱、自然循環(huán)、固態(tài)排渣、雙拱單爐膛，每臺爐配合兩臺ABB2-29.0-VI-SM三分倉回轉式預熱器，空氣預熱器主要技術參數(shù)見表2.4。該公司1號爐與2001年

23、投入商業(yè)運行，在經(jīng)過長期運行后，漏風率超過設計值，為15%左右，為此進行柔性密封接觸式裝置的改造。表2.4 原空氣預熱器主要技術參數(shù)序號項目單位參數(shù)1鍋爐負荷t/h11882空氣預熱器型號-3空氣預熱器驅動方式-圍帶4轉子隔倉數(shù)格365轉子轉速r/min0.966換熱元件厚度/高度mm（熱端）0.45/1069mm（冷端）0.756/5597轉子直徑、徑向隔板高度mm10311/2908（2） 改造的方案1 調整冷、熱端扇形板到合理位置，并按新的設計方案進行扇形板靜密封的維修及部分更換工作，將扇形板調節(jié)在某一合理。2 熱端徑向、冷端徑向固定密封片修復，并按廠家設計要求調整。3 柔性接觸式密封系

24、統(tǒng)安裝在轉子隔板板上，在熱態(tài)運行中柔性接觸式密封滑塊高出扇形板1015mm。4 將軸向原固定式密封片拆除，更換為考登鋼、厚度為2mm的密封片。（3） 改造后的效果密封改造前，1號鍋爐空氣預熱器的平均漏風率為15.5%左右，進行柔性接觸式密封改造后，空氣預熱器的漏風率平均為8.1%（見表2.5），降低了7.4個百分點。表2.5 1號爐改造后空氣預熱器漏風率測試結果序號項目單位改造前參數(shù)改造后參數(shù)1試驗負荷MW3203202爐膛負壓Pa-50-303預熱器入口氧量（左/右）%2.59/2.651.75/2.334預熱器出口氧量（左/右）%5.25/5.363.29/3.835預熱器漏風率（左/右）

25、%15.06/16.08.25/8.04一般情況下，空氣預熱器漏風率下降1個百分點，可提高鍋爐效率0.04個百分點，發(fā)電煤耗降低0.15g/kwh。從測試結果可知，改造后空氣預熱器的漏風率為7.4個、標準煤單價為800元/t、機組年利用小時6000h計算，則鍋爐效率提高0.3個百分點，可減少煤耗=0.15107.4350106000800=1864800（元)空氣預熱器采用柔性接觸式密封技術改造后，運行穩(wěn)定，密封效果好，漏風率大幅下降，具有很好的節(jié)能效果，經(jīng)濟效益明顯。2.3 過熱器和再熱器的簡介過熱器與再熱器的結構基本相同，再熱器的本質是中壓過熱器。兩者是鍋爐用于提高蒸汽溫度的部件，目的是提

26、高蒸汽的焓值，以提高電廠循環(huán)效率。過熱器作用是將飽和蒸汽加熱成具有一定溫度的過熱蒸汽。隨著蒸汽壓力的提高，要求相應蒸汽溫度，要不然在汽輪機尾部的蒸汽濕度會過高，影響汽輪機的安全運行。但是，過熱汽溫受到金屬材料的限制，當前，絕大部分的電廠鍋爐的過熱汽溫維持在540-555，為了避免汽輪機尾部葉片蒸汽濕度太大，因而采用中間再熱系統(tǒng)。再熱器的作用是將汽輪機高壓缸的排汽加熱到過熱蒸汽溫度相等或相近的再熱溫度，然后在送到中壓缸及低壓缸中膨脹做功，以提高汽輪機尾部葉片蒸汽的干度。目前我國大容量機組大都采用一次再熱系統(tǒng)。2.3.1 過熱器及再熱器的結構型式按照不同傳熱方式，過熱器和再熱器分為對流、輻射和半幅

27、射。大型電廠中通常采用這三種形式的串級布置系統(tǒng)。（1） 對流式過（再）熱器對流過（再）熱器布置在水平煙道或尾部豎井中，主要吸收煙氣的對流放熱量，是由蛇形管道組成，進出口分別用聯(lián)箱連接。（2） 輻射和半幅射過（再）熱器輻射過（再）熱器主要吸收爐膛輻射熱，有屏式和墻式兩種。屏式過（再）熱器一般布置在爐膛上部，橫向節(jié)距較大，主要作用是降低爐膛出口煙溫，減少煙氣擾動和旋轉，改善過熱蒸汽或再熱蒸汽的汽溫特性。墻式過（再）熱器緊貼爐墻或水冷壁布置。2.3.2 過（再）熱器的熱偏差預防措施熱偏差是單列管子的焓增與并聯(lián)管子焓增不一致的現(xiàn)象。減小熱偏差的措施：（1） 減少每一級過（再）熱器焓增，中間進行均勻混合

28、，使出口汽溫的偏差減少。（2） 連接管與過（再）熱器的進出口聯(lián)箱之間采用多管引入和多管引出的連接方式。（3） 及時吹灰，防止因結渣和積灰而引起的受熱不均現(xiàn)象發(fā)生。2.4 水冷壁結構與作用2.4.1 水冷壁的作用（1) 在爐膛內敷設一定面積的水冷壁，大量吸收高溫煙氣的熱量，可以使爐墻附近和爐墻出口處的煙溫降低到灰的軟化溫度ST以下，防止了爐墻和受熱面結渣，提高鍋爐運行的安全和可靠性；（2) 爐膛中的高溫火焰對水冷壁進行輻射傳熱，使水冷壁內的工質吸收熱量后由水逐步變成汽水混合物；（3) 敷設水冷壁后，爐墻的內溫度可以大大降低，保護了爐墻，簡化爐墻結構，為采用輕型爐墻提供良好的條件。2.4.2 水冷

29、壁結構現(xiàn)代鍋爐的水冷壁主要是光管式、膜式和銷釘式三種類型。一般布置在爐膛四周，緊貼爐墻形成爐膛周圍，接受爐內火焰和高溫煙氣的輻射熱。（1） 光管式水冷壁光管式水冷壁由普通無縫鋼管連續(xù)排列并按照爐膛形狀彎制，它在爐墻的布置與結構如下圖2.1。圖2.1 水冷壁結構（a） 光管水冷壁；（b）焊接鰭片管的膜式水冷壁；（c）軋制鰭片管的膜片水冷壁；（d）帶銷釘?shù)乃浔?；（e）帶銷釘?shù)哪な剿浔?-管子；2-耐火材料；3-絕熱材料；4-爐皮；5-扁鋼；6-軋制鰭片管；7-銷釘；8-耐火填料；9-鉻礦砂材料（2） 銷釘式水冷壁銷釘式水冷壁是再光管水冷壁的外側焊接上許多圓柱形的銷釘，長度20-25mm、直徑為

30、6-12mm，并且在有銷釘?shù)乃浔谏戏笊w一層鉻礦砂耐火材料，形成衛(wèi)燃帶，如圖2.1中的（d）、（e）所示。其中，衛(wèi)燃帶的作用是在燃燒無煙煤、貧煤等著火點困難的煤時候，減少著火區(qū)域水冷壁吸收熱量，提高著火區(qū)域爐內溫度，穩(wěn)定著火和燃燒。（3） 膜式水冷壁膜式水冷壁由鰭片管焊接而成。膜式水冷壁有以下優(yōu)缺點：1 膜式水冷壁使爐膛具有良好的氣密性，適用于正壓或負壓的爐膛，對于負壓爐膛能減少漏風，降低鍋爐的排煙熱損失。2 在相同的爐墻面積下，膜式水冷壁的輻射傳熱面積大，節(jié)約鋼材。3 制造、檢修工作量大而且工藝要求高。4 設計膜式水冷壁時必須有足夠的膨脹延伸自由，必須保證入孔、檢查孔等處的密封性。2.4.2

31、 水冷壁常見問題及防止措施現(xiàn)代大型鍋爐的蒸發(fā)受熱面主要是水冷壁，水冷壁布置在爐膛周圍，經(jīng)常出現(xiàn)以下問題：（1） 固態(tài)排渣煤粉爐的結渣燃燒過程中形成的熔融灰渣在凝固之前接觸到受熱面，就會凝結在上面，并累積成硬結且難清除的灰渣層，形成結渣。主要有以下的危害：1 受熱面結渣，傳熱熱阻增加，傳熱減少，工質吸收熱量減少，鍋爐排煙溫度升高，排煙熱損失增加，鍋爐效率下降。2 受熱面結渣，送、引風機負荷加大，廠用電增加。3 爐膛受熱面結渣后，受熱不均，容易引起水冷壁的爆管。防止結渣的措施：1 防止爐內生成較多的還原性氣體。2 加強運行監(jiān)視，及時吹灰除渣。3 防止火焰中心偏移，控制水冷壁附近的溫度。（2） 水冷

32、壁的高溫腐蝕水冷壁發(fā)生高溫腐蝕的主要因素是水冷壁附近的延期成分和管壁溫度。一方面，燃燒器附近火焰溫度可高達1400-1600，煤中礦物成分發(fā)出的腐蝕性氣體多，如果水冷壁周圍的煙氣處于還原性氣氛，煤灰的熔點降低，灰分沉積加速。另一面，燃燒器區(qū)域附近水冷壁管的熱流密度大，溫度梯度大，管壁溫度常常在400-500。減輕水冷壁高溫腐蝕的措施：（1） 改進燃燒?？刂泼悍圻m當細度，防止煤粉國粗；組織合理爐內空氣動力工況，防止火焰中心貼壁沖墻；（2） 避免出現(xiàn)管壁局部溫度過高。（3） 保持管壁附近氧化性氣氛。（4） 采用耐腐蝕材料。2.5 本章小結通過了解鍋爐受熱面工作原理，分析受熱面的存在的能耗問題，結合

33、節(jié)能改造技術，對鍋爐受熱面進行進一步的完善，對于提高全廠經(jīng)濟效率有著重要的作用。3 汽輪機的改進3.1 汽輪機分類與構成汽輪機是將蒸汽的熱能轉換成機械能的一種旋轉式原動機。其工作原理是：具有一定壓力、溫度的蒸汽進入汽輪機，流過固定不動的噴嘴內膨脹，蒸汽的壓力和溫度不斷的降低，獲得較高的速度，使蒸汽的熱能轉化成動能。高速流動的蒸汽流以一定的方向進入裝在葉輪上的動葉通道中，因為氣流速度的大小與方向的改變，氣流給動葉一定的作用力，動葉帶動汽輪機轉子按照一定的速度均勻轉動而產生軸功率。按照新蒸汽壓力分類：高壓汽輪機、超高壓汽輪機、亞臨界汽輪機、超臨界汽輪機。汽輪機本體由幾個部分組成：（1） 汽輪機轉動

34、部分（2） 汽輪機靜止部分（3） 汽輪機調節(jié)系統(tǒng)（4） 汽輪機保護系統(tǒng)（5） 汽輪機供油系統(tǒng)（6） 其他輔助設備3.2 汽輪機運行節(jié)能降耗的可行性隨著機組的容量不斷的提高，在汽輪機安全可靠的運行的基礎上，需要在節(jié)能技術上不斷的創(chuàng)新。以下是可行的節(jié)能措施：（1） 控制汽輪機給水溫度（2） 提高汽輪機真空度（3） 維持汽輪機凝汽器的最佳真空度（4） 在汽輪機啟、停機和變負荷運行時選擇最佳的沖轉參數(shù)4 電廠輔助機的節(jié)能技術改造4.1 電廠輔助機的能耗現(xiàn)狀電廠輔助機的最大能耗的設備是泵與風機。根據(jù)全國第三次的工業(yè)普查公布的統(tǒng)計數(shù)字顯示，我國風機水泵壓縮機機械總裝機容量為1.6億kw,其中風機約為700

35、0萬，水泵約為1500萬kw。根據(jù)中國工業(yè)部門能效效研究報告分析，泵類消耗電量占全國用電量的20.87%，風機占10.43%。根據(jù)國家發(fā)改委節(jié)能中長期專業(yè)規(guī)劃，我國中小型電動機平均效率87%，風機、水泵平均設計效率為75%，均比國際先進水平低5個百分點，系統(tǒng)運行效率低近20個百分點。如果系統(tǒng)運行效率提高5%，那么全國僅風機、水泵負載就可以節(jié)省440億kwh的電量。電力系統(tǒng)大多推廣大型高效率的水泵和風機，但設計出力值往往是實際出力的120%130%。而在火電廠的設計規(guī)范中，電廠的風機與水泵的出力必須在最大流量和阻力的基礎上再增加5%10%的余量，讓電廠主要鋪助機容量遠遠大于實際的要求。調查表明，

36、50%的風機運行效率低于70%，12%的風機運行效率低于50%。提高風機、水泵低負荷的運行效率，主要途徑是采用適當?shù)恼{速技術。4.2 給水泵的簡介與改造技術4.2.1 給水泵的簡介給水泵就是供給鍋爐給水的泵。給水泵的任務是把除氧器貯水箱內具有一定溫度、除過氧的給水，提高壓力后輸送給鍋爐，以滿足鍋爐用水的需要。由于給水的溫度高，在給水泵的入口處水容易發(fā)生汽化，會形成汽蝕而引起出水中斷。故而將給水泵布置在除氧器水箱以下，以增加給水泵入口的靜壓力，避免汽化現(xiàn)象的發(fā)生，保證給水泵的正常工作。為了縮短給水泵進水管道的長度，既要盡量使除氧器靠近給水泵，又要防止積水泵引起的入口發(fā)生汽化，因此，大型機組給水泵

37、系統(tǒng)均設置了前置泵，以主給水泵入口提供較高的入口壓力，保證主給水泵運行。給水泵的驅動方式主要有電動機給水泵和汽動給水泵。電動給水泵具有投資小、設備布置簡單、占用場地少的優(yōu)點，但耗用電能較多，廠用電率提高，減少了上網(wǎng)電量，影響了電廠的經(jīng)濟性；汽動給水泵可以增加供電量、便于調節(jié)和運行經(jīng)濟。目前，200400MW之間的火電機組的給水泵大都采用了汽動給水泵組，提高廠的經(jīng)濟性。4.2.2 200MW機組以汽動給水泵代替電動給水泵（1） 改造前的狀況華能北京熱電有限責任公司3機組（機組為俄羅斯烏拉爾汽輪機制造廠生產，額定采暖供熱負荷1172GJ/h），配套3臺50%容量的電動調速給水泵。機組正常運行時，2

38、臺電動給水泵運行，另1臺備用。電動給水泵設計配套功率為10200kw(25100kw)；實際運行時，在額定供熱工況下，電動給水泵消耗電功率約為7228kw(見表4.1)。為了充分利用初級能源，挖掘鍋爐潛力和抽汽余量，提高機組的供電能力，將電動給水泵改造成汽動給水泵。表4.1 2臺電動給水泵并聯(lián)運行時流量的耗功設計數(shù)據(jù)項目單位額定純凝工況額定供熱工況最大純凝工況給水泵運行2臺電泵2臺電泵2臺電泵汽輪機電功率MW185.0185.0220.0給水流量t/h649.47784.95778.98主蒸汽壓力MPa12.8012.8012.80主蒸汽溫度555.0555.0555.0汽輪機熱耗率KJ/kw

39、h8853.134125.818824.60給水泵電機總功率Kw5806.687227.837165.22給水泵單耗kWh/t8.949.219.20給水泵耗電率%3.143.913.26（2） 改造方案該電廠將3號電動給水泵組改為1臺100%容量的汽動給水泵組，原1、2號電動給水泵備用，備用容量100%。汽動給水泵容量選擇原則是能滿足鍋爐最大蒸發(fā)量830t/h的1.05倍即可。根據(jù)分析，主給水泵額定容量為880t/h，額定軸功率5950kw，揚程20MPa水柱，效率83%。驅動給水泵的給水泵汽輪機選用純凝汽式汽輪機，工作汽源選用汽輪機三段抽汽，該段抽汽為高壓排汽，在高壓缸排汽管上取汽。額定純

40、凝工況抽泣壓力為1.32MPa，抽汽流量41.3t/h。汽輪機的新蒸汽作為備用汽源。在汽輪機機組額定純凝、額定供熱和最大純凝工況下，給水泵汽輪機進汽流量分別為20.16t/h、24.30t/h、24.66t/h。（3） 改造后的效果對三段抽汽量增加后的汽輪機變工況性能進行計算。變工況計算的前提：汽輪機主蒸汽壓力、主蒸汽溫服、供熱抽汽參數(shù)、抽汽壓力等保持不變，只是增加三段抽汽量導致新蒸汽流量增加后的各段抽汽微小變化和機組熱耗率變化，計算結果見表4.2。 電動給水泵改為汽動給水泵后，相同工況下的熱耗率、發(fā)電煤耗率均有有上升，但廠用電率下降約3個百分點。在額定純凝、最大純凝工況下，綜合供電煤耗率下降

41、4g/kWh左右，額定供熱工況下，綜合供電煤耗率反而上升1g/kWh左右。28表4.2 電動給水泵改為汽動給水泵后變工況計算結果和機組的經(jīng)濟指標變化情況項目單位額定純凝工況額定純凝工況額定供熱工況額定供熱工況最大純凝工況最大純凝工況給水泵配套方式電動給水泵汽動給水泵電動給水泵汽動給水泵電動給水泵汽動給水泵汽輪機電功率MW183.9183.9184.1184.1217.1217.1給水泵汽輪機進汽流量t/h020.16024.30024.66主蒸汽流量增加t/h013.71014.92017.13最終給水溫度226.3226.3236.9236.9236.7236.7最終給水流量t/h649.5

42、663.2785.0799.9779.0796.1三段抽汽壓力MPa1.321.351.571.601.561.59三段抽汽溫度272.2272.2283.5283.6284.4284.4三段抽汽流量t/h41.3042.1753.1154.1250.2151.31供熱抽汽流量t/h00287.72287.7200汽輪機熱耗率Kj/kWh8853.139040.944252.814325.098824.609018.59鍋爐效率%94.094.094.094.094.094.0管道效率%99.099.099.099.099.099.0發(fā)電煤耗g/kwh325.02331.88151.47158

43、.78323.97331.10綜合廠用電率%9.486.469.215.449.486.31鍋爐吸收量kw4860984963605761295870825719625845364.3 風機的節(jié)能技術改造4.3.1 風機的種類風機是用于輸送氣體的機械，從能量觀點看，它是把原動機的及機械能轉變成氣體能量的一種機械，應用很廣泛。火電廠通常用的是葉片式風機，葉輪是主要工作部件，葉輪式風機分為三大類：離心式風機利用葉輪高速旋轉，其上的葉片對氣體沿著它的運動方向做功，從而使氣體的壓力能和動能均有所增加。氣體離開葉輪后，循著導葉蝸殼的引導留至出口。葉輪不斷旋轉，使氣體在出口處具有較高的能量得以連續(xù)不斷地向

44、前流去，達到輸送氣體的目的；軸流式風機流體工質沿軸向進入葉輪，然后近似地在圓筒內沿著軸線的方向流動，同時借助葉輪上葉片上產生的升力來輸送，同時提高其能量，有單級、多級之分；混流式風機流體進入葉輪后，流體方向處于離心式和軸流式之間，近似地沿著錐面流動。4.3.2 風機的控制風量的方式風機的節(jié)能主要通過控制風量與配套的電動機的調速來實現(xiàn)的。各種風量控制方式與電動機綜合效率見表4.3。根據(jù)下表可知，在大型機組的中，變頻調速可以大大的提高風機的效率。表4.3 各種風量控制方式與電動機綜合效率風機風量（%）控制方法調出口擋板調進口擋板轉子電阻串級調速變頻調速電磁調速液力耦合器變極調速效率（%）效率（%）

45、效率（%）功率因數(shù)效率（%）功率因數(shù)效率（%）功率因數(shù)效率（%）功率因數(shù)效率（%）功率因數(shù)效率（%）10093.594.392.60.75900.75930.90800.90920.8686.29070.486.884.493-8051.570.675.393-7036.170.66690.3-6024.133.855.486.4-5014.920.843.10.35800.8583.30.65500.65450.6784.3408.311.430.471.1-303.85.21854-4.3.3 高壓變頻器在離心式風機的節(jié)能應用 發(fā)展高壓變頻器的必要性火電廠動力鍋爐的輸出功率隨

46、著電功率輸出的大小而改變。鍋爐的煤粉輸入量與送風機的送風量有一定的比例關系。引風機與送風機按一定比例聯(lián)合調節(jié)，可以實現(xiàn)鍋爐的穩(wěn)定燃燒。在穩(wěn)定情況下，送風機與引風機可達到動態(tài)平衡。但電網(wǎng)負荷隨時都可以在改變，隨著發(fā)電機輸出功率的降低，鍋爐出力也要相應的調整，鍋爐的引風量、送風量相應減少。目前，電廠普遍采用常規(guī)的控制方法將風機的擋板關小一些，以達到減少引、送風量的目的。但是，這種調節(jié)方法的缺點：第一，調節(jié)動作較遲緩，難以達到最佳調節(jié)；第二，擋板調節(jié)雖能達到調節(jié)引、送風量，但會產生節(jié)流損耗，隨著擋板開度的減小，風機的節(jié)流損耗加劇；第三，異步電動機在啟動時啟動電流一般達到電動機額定電流的6-8倍，對電

47、網(wǎng)沖擊很大，并影響風機電動機的使用壽命；第四，由于轉速較高，對電動機所驅動的機械設備存在較大的磨損。由于變頻調速在頻率范圍，動態(tài)響應、低頻轉速、轉差補償、功率因數(shù)、工作效率等方面是以往的交流調速方式或擋板調節(jié)方式所無法比擬的，因此，開展變頻調速節(jié)能勢在必行。 變頻調速的原理通過改變電源頻率f改變電動機的同步轉速，。改變電源頻率可以平滑地調節(jié)異步電動機的轉速。變頻調速時，電動機氣隙的磁通不變，即電壓的變化必須與頻率變化成正比例。忽略定子漏抗壓降時，定子電壓降等于定子電動勢，即?？梢姡粢蛔?，則變頻調速時應使電壓與頻率成正比變化，即=常數(shù)。變頻裝置必須子改變輸出頻率的同時改變輸出電

48、壓的幅值，才能滿足對異步電動機變頻調速的基本要求，這樣的裝置統(tǒng)稱為變壓變頻裝置。變頻調速過程中沒有附加損耗，調速效率高。 離心風機的變頻節(jié)能改造（1） 改造方案上海某電廠機組1號爐風煙系統(tǒng)共有2套引、送風機，引風機的參數(shù)為：型號Y4-73-12，流量480000，壓力4511Pa，轉速960r/min；所配電動機型號Y1000-6,1000kW，6000V，117A,960r/min。送風機參數(shù)為：型號G4-73-11，流量262000，壓力5266Pa，轉速985r/min；所配電動機型號JS-157-8,320kW，6000V，39.4A，739r/min。在1號爐風煙系統(tǒng)的

49、送風機和引風機上采用了德國西門子變頻器，進行調速節(jié)能改造。僅將甲側的送風機和引風機改造成變頻調速控制，乙側的送風機、引風機采用原有的擋板節(jié)流方式。2臺變頻器均采用高-低-高接線方式，6kV電源接至降壓變壓器的高壓側，降壓變壓器的低壓側接至變頻器的輸入端，經(jīng)變頻器變頻后接至升壓變頻器的低壓側，升壓變頻器的高壓側接至電動機，送風機和引風機的電氣接線完全一樣。引風機變頻器參數(shù)：型號6SC2421-2BD00-Z，容量1000kA，兩路并聯(lián)23AC輸入電壓400V，兩路并聯(lián)輸入電流2580A，輸入頻率50HZ,輸出頻率0-50HZ，輸出電壓0-500V。送風機變頻器參數(shù)：型號6SC2415-1AB00

50、-Z，容量510kVA，輸入電壓400V，輸入電流740A,輸入頻率50HZ，輸出頻率0-50Hz,輸出電壓0-400V。（2） 改造后的效果1號機組甲側送風機、引風機進行變頻調速改造后，將原有的風門擋板開至最大，應用負壓閉環(huán)控制，通過調節(jié)甲側送風機、引風機的轉速來直接調節(jié)風量，實現(xiàn)鍋爐負壓自動調節(jié)控制，從而保持在最佳燃燒工況下節(jié)能降耗。當給煤量信號發(fā)生變化時，煤量變化的耦合信號輸入到送風機調節(jié)器，送風控制系統(tǒng)在自動調節(jié)的過程中，也引起風負壓調節(jié)器的協(xié)調動作，以維持適當煤風比例和適當?shù)臓t膛負壓。在正常請況下，采用變頻運行，當處于變頻運行狀態(tài)時，甲側送、引風機電動機直接啟動觸點都不動作，乙側送、

51、引風機電動機執(zhí)行變頻控制動作順序。表4.4是該電廠第四季度和改造前第四季度的發(fā)電量和風機耗電量的比較結果。從表中看出，變頻前后乙側送、引風機耗用廠電率基本不變，而甲側送、引風機廠用電率則從1.1875%降到0.1925%。表4.4 1號機組甲側風機變頻前后發(fā)電機和風機耗電量統(tǒng)計時間與項目發(fā)電量（萬kwh）風機月耗電量甲側引風機甲側送風機乙側引風機乙側送風機頻改造前 1998.102768.8727496858992285876603841998.114553.2842418892400442872945601998.124212.164305248858444222489760第四季度合計11

52、534.3111296802399761170972244704風機廠用電率（%）-1.18751.2274 變頻改造后1999.105173.2867608292565285161027201999.113430.244896018048361080695041999.125196.647689624912527616103872第四季度合計13800.16193464722161417212276096風機廠用電率（%）-0.19251.22705 總結本文通過深入對火力發(fā)電廠各設備的能耗現(xiàn)狀分析，搜集大量火電節(jié)能降耗的技術經(jīng)驗，學習其中的工作原理，提出了鍋爐受熱面節(jié)能技術策略以及高壓變頻

53、器在泵與風機的應用的相關問題。通過對光管式的省煤器改造、回轉式空氣預熱器的柔性接觸性密封改造、高壓變頻器替換擋板式調節(jié)，確認了節(jié)能技術的可靠性與經(jīng)濟性。節(jié)能降耗的方案符合我國當前的發(fā)展要求，在電改制度與能源發(fā)展規(guī)劃要求下，提高了火電廠的競爭力。參考文獻1李青，高山.火電廠節(jié)能減排手冊節(jié)能技術部分M.北京：中國電力出版社，2013.102張平.2014年發(fā)電設備行業(yè)年度報告.DB/OL.3葉江明.電廠鍋爐原理及設備M.北京：中國電力出版社，2010.014李琳，王金枝.火電廠鍋爐省煤器的節(jié)能改造M.中國電力，2009，（42）：58-60.5楊光蒸.空氣預熱器和省煤器M.北京：中國電力出版社，1956.06.6交通大學西安部分動力機械系M.陜西：中國機械出版社，1959.07.7杜中平，楊森.空氣預熱器柔性接觸式密封改造J.華電技術，2009，（07）.8黃樹紅.汽輪機原理M.北京：中國電力出版社，2008.9徐立韡.300MW級鍋爐再熱汽溫低及再熱器增容改造的研究D.華北電力大學，2012.10陳新風，朱峰.空氣預熱器密封間隙監(jiān)控系統(tǒng)的技術改造