火电厂节能优化技术应用与趋势

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火电厂节能优化技术应用与趋势

李宗新

（河北大唐国际王滩发电有限责任公司，河北唐山

０６３６１１）

［摘要］实现节能减排目标是国家“十二五”计划的重要战略目标。对于耗能大户的火电厂来讲要想实现节能减排目标、提高经济效益就必

须要优化新技术，及时发现和解决已经实施节能项目的不足。火电厂节能优化技术十分关键，为保证火电厂安全稳定生产、提高经营运转的可靠性具有至关重要的作用。［关键词］火电厂；节能；优化技术1当前火电厂节能优化技术应用现状

国外应用现状：国外火电厂节能优化技术主要以德国和美国为代表，引领着国际火电厂节能技术发展的最前沿。比较有代表性的有，德国火电厂应用的ＳＲ４技术，也就是运行优化管理系统。这种系统能够有效实现动态指导人工操作，确保设备始终处于一种最优化的状态下运转；同时在节能系统中，充分考虑了负荷中心位置、电厂投资回收年限等因素，在这些因素的基础上再对电厂进行进一步的优化设计；在控制系统中，采取多目标优化设计和改进，例如在负荷预测、分配以及调度优化方面进行的改进与应用等。

国内应用现状：国内火电节能技术的优化已经取得了诸多丰硕成果，在世界上也占据了比较领先的技术优势。有代表性优化节能技术有：火电厂根据地理、气候等自然条件选择厂址，根据外在的自然地理要素同电厂设备结构以及热力参数相适应进行优化组合，这一技术已经在国内获得了广泛的应用。国内研制的运行优化管理系统分别在上海高桥发电厂得到实际运用，有效实现了在一定范围内对人工在最优化的参数下运行发电机组，产生了良好的经济和社会效益。

2当前火电厂节能优化的主要技术介绍

一般来讲，火电厂节能优化主要技术可以分为设计化技术、运行优化技术、设备改进技术等。火电厂节能优化技术涉及面广、程度复杂，要采取逐步分级、逐步分层的方法，实现子系统分别运行，以实现各个环节与部门之间的优化。

２．１机组负荷优化组合和调度技术

对于火电厂节能优化技术来讲，运行最优化首先要在负荷合理分配的最优化，要根据机组实际运转状况和机组特征采集到具体的目标函数，根据外界总负荷以及机组的具体特性的约束条件进行缝合非配模拟，再运用具体的求解方式得到最优化的结果。这种负荷优化分配存在一定的缺点，就是不能对机组在启停费用在整个负荷非配经济性的负面影响，存在一定的局限性。

２．２给水系统优化技术

采用这种节能优化技术，其关键要实现对供水水泵运行的方式进行优化。当选择给水系统优化水泵的时候，在设计选型中必须要充分考虑进在一些特殊情况下锅炉最大给水量。在正常运转的情况下，要想达到工程质量的优化，要通过给水阀进行水流的调节，通过这种方式来减少损失，进而实现优化的目标。水泵在火电厂中是耗能主体部分，能够占到整个系统用电量的３０％。因而在给水水泵上实现优化节能，具有很深的发掘潜力。

２．３火电厂循环水系统化的节能优化技术

在火电厂，循环水系统作为主要的系统之一，其运转状况的好坏直接关系到汽轮机真空，对汽轮机出力的安全性产生不可忽视的影响。火电厂循环水优化节能技术可以通过建立这样的优化模型来实现：１）要确定优化运行的总目标，就是在汽轮机热能消耗不变的基础上确保汽轮发电机组在发电量与循环水泵好电量之间的差额达到最大；当然，循环水系统节能优化技术还要充分考虑到诸多因素，水温、水流量、蒸汽负荷、管网的清洁程度等；２）要对循环水系统的一些性能特征进行明确，获取汽轮机在一定排水条件系的循环水量与发电机功率之间的特征；循环水系统网管的阻力特征等。获取的这些特征可以再实验室进行）循环水系统优节能操作，在实验数据的基础上载应用到实践中去；３

优化的主要实现方法有：配合使用运行台数与叶片角度的变动；改造现有的水泵电机等。对于循环水系统节能优化还要充分考虑到真空抽气机设备的优化，通过实现真空抽气设备运行优化来达到机组最佳真空效果。

２．４火电厂吹灰时间间隔节能优化技术

火电厂消耗大量煤炭资源之后，产生的灰粉，会对燃煤锅炉产生一定的换热阻隔效应，由此导致排烟损失的加大。实现对吹灰时间间隔节能优化技术，可以有效减少积灰产生的损失。但是对吹灰的高压介质设备及其介质在一定的情况下，如何建立科学有效的吹灰时间间隔就成为火电厂节能优化的一个现实性问题。

3火电厂优化节能技术的步骤、方法和推荐方案

对于火电厂来讲，在传统条件下一般是采用对各种不同的方案进行比较，在比较的过程中选择出一种比较理想的方案进行采用；但是这种方法并不一定是最优化的方案，一定程度上讲也缺乏一定的准确性。伴随着信息时代的到来以及发电技术的不断进步，更加高效、更加准确的优化方法不断在火电厂得到广泛应用。下面就从优化步骤和优化方法两个方面分别进行论述。

３．１优化步骤

火电厂在生产过程中最理想的状态，或者是最主要的任务就是提高能量的转换效果；通过提高系统转化效率、以及提高子系统和辅助系统的节能，提高经济效益，达到国家节能减排的标准。其主要步骤可以分为：一是根据火电厂热力设备在整个系统的特性、根据火电厂生产过程中技术实际，进行抽象化的数学模拟；二是在对数学模拟进行试验基础上，根据得出的数据选择适当的优化计算方法，在此基础上求得编程最优解；三是对数学模型结果的正确程度和精确程度进行验证，分析其优化后的经济效益。

３．２优化方法

实现火电厂节能优化，要按照事先确定的步骤，根据一定限定条件下求出数学模型函数中的最大值或最小值，并与对应的一些参量进行比较，产用的方法有利用拉格朗日乘子法、数学规划法。当前比较流行使用的是数学规划法，因为拉格朗日乘子法在一定程度上不能满足现有工程的实际需要了。运用数学规划法，可以实现的节能优化具体方法有：线性规划法；整数规划法；非线性规划法；动态规划法；遗传算法等。当然不同的优化方法其适用范围和适用条件是不同的，置于在选择采用什么样的优化方法的时候，一定要根据火电厂实际。

３．３推荐的具体方案

１）火电厂辅机程控制系统联网，实现ＤＣＳ和辅机程控系统的一体化运行；２）充分利用载波、无线通讯、变频调速技术实现输煤系统）利用信息化通讯、变频调速技术实现循叶轮给煤机远方节能控制；３环水系统无人值守远方节能控制。

4火电厂节能优化技术展望

首先对优化理论与优化算法的展望。对于未来火电厂节能优化技术的理论和具体的优化算法，会更加考虑到火电厂的经济性、对生态环境的影响以及一些物质价格的变动状况。在我国加入世界贸易组织之后，世贸组织中有关对节能减排的硬性指标约束必将会成为我国火电厂实现优化必须要充分考虑和必须面对的约束条件。当前我国在火电厂节下转第９７页）能优化理论研究与优化算法等相关领域取得了骄人的（

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上述四股废水汇聚在中间槽后，中间槽槽壁上设置溢流口，上层液溢流至浓缩槽中，中间槽底部接压滤机。浓缩槽的主要功能是接收经过ｐＨ调节及化学反应后的废水，同时接收从膜系统不断回流的浓水。在浓缩池中投加活性炭以吸附部分有机物，降低ＣＯＤ。同时在系统运行时，活性炭的颗粒物能起到擦洗膜内表面的污垢及污泥，达到维持膜的产水通量的目的。浓缩池内的污泥经过不断浓缩处理后，当到达一定），即可排放部分污泥以降低污泥浓度，再启污泥量（一般为５０％左右动ＤＦ系统运行。排放的污泥到污泥浓缩池进行浓缩后进入压滤机进行处理，或可直接用泵抽至压滤机直接压滤处理。

ＤＦ膜处理装置主要由循环泵、ＤＦ膜及膜架、清洗装置、相关控制阀门及匹配管道组成。浓缩池里的废水通过泵提升进入ＤＦ膜系统。ＤＦ膜过滤在压力和速度的驱使下，通过多孔膜使悬浮固体物质与液体分离，错流过滤的过程。

在每一个膜组列中，废水经循环泵抽送的过膜流速很高，与膜表面平行湍流，产生一个剪切作用，将沉淀在膜上的固体量最小化。过滤之后的清水称为滤液或渗透液通过排滤液管送入收集池。残留的称为浓缩液，包含悬浮固体物质流回到浓缩池里，并进行不断地循环。

系统设计流量为２０ｍ３／ｈ，采用２４支ＤＦ４１５膜，每支膜的理论产水通量为１．０吨／小时，则每小时的处理能力为２４吨。膜在运行初期的产水通量可达到１．３￣１．４吨／小时，随着运行时间的增加，其产水通量会缓慢下降，一般下降到每支０．８吨／小时左右时开始进行化学清洗。膜的清洗只需要采用酸和次氯酸钠进行正向化学清洗即可恢复通量。

２．２．３压滤阶段

当中间槽和浓缩槽中的污泥达到一定浓度时，启动污泥泵将污泥抽入压滤机进行脱水。

含水率９８％左右的污泥被泵入压滤机中，经压滤机脱水成含水率７５％左右的泥饼，定期外运至专业处置公司处置。板框压滤机压滤面积８０ｍ２，具有液压顶紧装置。压滤机滤出水进入浓缩槽进行处理。

3运行结果

本系统采用２４小时连续运行，经过一周连续监测发现该系统均正

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常运行，水质监测平均结果：总镍、总氰化物、六价铬、总铬、ＳＳ、ｐＨ分别为０．５ｍｇ／Ｌ、０．３ｍｇ／Ｌ、０．２ｍｇ／Ｌ、１．０ｍｇ／Ｌ、３０ｍｇ／Ｌ。

4运行成本核算

在进水ｐＨ和出水ｐＨ保持一致的情况下，分别对比传统工艺和化学反应＋微滤膜固液分离法对电镀废水处理的成本，传统工艺占地４５ｍ２、运行成本９．７５元／吨，化学反应＋微滤膜法固液分离法处理工艺占地１５ｍ２、运行成本８．９０元／吨。在相同条件下，化学沉淀＋微滤膜固液分离法工艺运行成本约是传统工艺的９１％，切占地面积只传统工艺的１／３，水量越大，节省空间的优势越明显。

5结论

１）化学反应＋微滤膜固液分离法是一种处理电镀工业园废水的有效方法，该工艺出水效果好，在青岛某电镀工业园采用该工艺处理污水后，出水全部达到指标，部分出水已回用到生产线。

２）该系统占地面积小，性价比高，清理简单，只要预留膜架便可任意扩展处理量，搬迁和拆卸方便。

３）该工艺采用青岛水清木华环境工程有限公司独立设计的自动控制系统，完全实现全过程自动控制，减少了人工操作，提高了效率，降低了成本。

作者简介：周相宙，１９７７年生，男，山东省青岛市人，学士，工程师，长期从事建设项目环境保护竣工验收监测工作和污染源监督性监测工作。

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成绩，研究的领域逐步扩大、研究的深度逐步加大。然而现实是，当前所采用的运行模型在一定程度上存在不足：主要体现在优化数学模型缺少动态巡优特点，对一些不确定因素考虑不周甚至是忽略；对一些优化的基准值往往有实验来确定，不能考虑到设备在运行时的多变因素。随着科学技术的不断发展以及应用数学研究的不断进步，在今后火电厂节能优化方法中肯定会在现有数学规划方法基础上有更大的进步和发展。

其次是火电厂节能优化技术工程的应用前景。伴随着我国能源体制改革的不断深入以及国家电力运营机制的不断深化，火电厂要从国际和国内大局出发，不断提升自身的综合竞争力。火电厂在提高综合竞争力中最主要、最现实的途径就是开发节能优化系统，通过节能优化系统减少人工工作的强度，降低人力资源成本；通过节能优化系统提高生产的经济性，实现较好的经济效益和社会效益。目前国内火电厂现有的运行优化是建立在现有性能检测基础上，在运行优化系统中的最优值一般是由稳态实验结果决定，这就产生了与实际生产之间的存在的偏差，由

此导致了一些实验性数据的真实性遭到质疑。要想获得真实、可靠的节能优化技术数据，在今后优化工程应用中要借助于先进的计算机声光系统指导人员进行最优化的操作。在火电厂实现最优化的节能技术可以使火电厂在激励的市场竞争中带来稳定的经济效益。

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