如何評(píng)估火電廠發(fā)電過程中每個(gè)環(huán)節(jié)的能損情況，確定節(jié)能潛力的部位、分布及改進(jìn)的技術(shù)手段，并加強(qiáng)技術(shù)監(jiān)督及管理，是目前火電廠節(jié)能監(jiān)督工作的重要研究課題。我國(guó)節(jié)能管理多年來沿用的方法是小指標(biāo)分析法，它將經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分解成若干運(yùn)行小指標(biāo)進(jìn)行獨(dú)立考評(píng)，有力推動(dòng)了我國(guó)的節(jié)能工作，但未解決各指標(biāo)變化時(shí)對(duì)煤耗水平影響的定量關(guān)系。后又推出并流行的耗差分析方法，解決了生產(chǎn)中關(guān)鍵控制參數(shù)變化后對(duì)機(jī)組能耗水平的影響，引導(dǎo)運(yùn)行人員按正確的方法進(jìn)行操作調(diào)整，是比小指標(biāo)更科學(xué)的一種方法。
本文采用節(jié)能監(jiān)督邏輯樹方法，幫助技術(shù)人員全面分析機(jī)組供電煤耗變化的原因，找到關(guān)鍵部位并實(shí)施相應(yīng)的技術(shù)改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目標(biāo)。這種管理方法把火電廠節(jié)能工作范圍擴(kuò)大延伸到設(shè)備選型、運(yùn)行管理、檢修維護(hù)、設(shè)備改造等全過程，使節(jié)能工作的范圍、力度與效果都有明顯增加。
一、應(yīng)用原理
電廠節(jié)能監(jiān)督邏輯樹是基于結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)推理的方法，通過建立節(jié)能監(jiān)督邏輯樹，分析引起供電煤耗變化的原因及相互之間的關(guān)系。邏輯樹以供電煤耗為根，結(jié)合設(shè)備、系統(tǒng)的等級(jí)關(guān)系，給出可能引起煤耗增高的更多細(xì)節(jié)，形成一棵有根有葉的故障樹結(jié)構(gòu)，把節(jié)能監(jiān)督工作系統(tǒng)化，邏輯化。相關(guān)人員可從第1層開始，自上而下逐步推理，根據(jù)每層內(nèi)容，逐層查明機(jī)組供電煤耗變化的原因與關(guān)鍵因素，也可從zui低層開始，自下而上逐步查看，方便快捷地找到某個(gè)因素變化時(shí)對(duì)煤耗的影響。通過節(jié)能監(jiān)督邏輯樹找到對(duì)煤耗影響的根源后，經(jīng)運(yùn)行方式調(diào)整與設(shè)備檢修、技術(shù)改造來消除這些影響。因此，節(jié)能監(jiān)督邏輯樹是幫助專業(yè)人員分析和解決供電煤耗問題的有效工具。
二、節(jié)能監(jiān)督邏輯樹的建立
火電廠中由熱能向電能轉(zhuǎn)化要經(jīng)過鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)等環(huán)節(jié)，在各環(huán)節(jié)中其效率對(duì)供電煤耗均有影響，效率越高，廠用電率越低，供電煤耗就越低。以供電煤耗為起點(diǎn)，找出引起煤耗變化的主枝，即:鍋爐效率、汽輪機(jī)熱耗、廠用電率、管道效率及燃料管理，之后的每一層都更加具體、細(xì)化，不斷形成分支。利用圖1～5所示結(jié)構(gòu)，就可逐層找出影響供電煤耗變化的原因，一般在邏輯樹的zui后一層即能確定能耗變化的根本原因。因此，它是一個(gè)分層次、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、清晰的診斷分析系統(tǒng)，非常方便節(jié)能監(jiān)督和指標(biāo)的分析。各電廠在具體應(yīng)用中，可根據(jù)機(jī)組運(yùn)行情況、系統(tǒng)配置和節(jié)能監(jiān)控重點(diǎn)的不同，建立本單位的煤耗控制邏輯樹，但要把重點(diǎn)放在zui能反映機(jī)組性能、問題的參數(shù)和設(shè)備上。
三、節(jié)能監(jiān)督邏輯樹的應(yīng)用思路
節(jié)能監(jiān)督邏輯樹的建立，不僅可通過確認(rèn)關(guān)鍵設(shè)備和參數(shù)簡(jiǎn)化對(duì)熱力循環(huán)的評(píng)價(jià)，而且還可作為專業(yè)人員解決供電煤耗升高問題的分析工具。沿邏輯樹的各路徑，結(jié)合設(shè)備、系統(tǒng)在生產(chǎn)中的重要程度、影響程度、健康水平、設(shè)備zui小合理能耗等進(jìn)行界定與評(píng)估，把反映設(shè)備性能變化的關(guān)鍵部位收集整理并列出清單，直到找出引起煤耗增大的根本原因。
由圖1的邏輯樹可明確看出，降低供電煤耗的主要方向有5個(gè)，其中管道效率可控性差，實(shí)際可操作的主要有提高鍋爐效率，降低汽輪機(jī)熱耗、廠用電率，加強(qiáng)燃料管理4個(gè)方面，因而，節(jié)能監(jiān)督分析與控制也主要從這幾個(gè)方面入手。
3.1鍋爐效率分析
提高鍋爐效率主要通過燃燒調(diào)整來減少排煙熱損失、固體未*燃燒損失等（如圖2所示），以實(shí)現(xiàn)鍋爐節(jié)能的目的。減少排煙損失的一般途徑是通過強(qiáng)化燃燒與傳熱來降低排煙溫度。
強(qiáng)化燃燒的手段:在保證安全的基礎(chǔ)上，適當(dāng)降低一次風(fēng)速（減少一次風(fēng)量）;提高煤粉濃度;調(diào)整旋流燃燒器中煤粉的旋流強(qiáng)度;保持合適的一次風(fēng)與二次風(fēng)的配比等。
強(qiáng)化傳熱的主要手段:通過提高爐內(nèi)燃燒溫度強(qiáng)化爐內(nèi)傳熱;用磨煤機(jī)的組合及擺動(dòng)火嘴等手段，調(diào)節(jié)爐膛火焰中心位置來改變爐膛出口溫度，改變對(duì)流換熱器的傳熱溫壓;通過減少鍋爐漏風(fēng)，特別是對(duì)流受熱面煙道的漏風(fēng)和空氣預(yù)熱器漏風(fēng)，提高對(duì)流傳熱段的煙氣溫度，使對(duì)流受熱面的傳熱得到強(qiáng)化;通過維持爐內(nèi)火焰位于爐膛中心以避免爐內(nèi)結(jié)焦，同時(shí)優(yōu)化吹灰，消除煙道、空氣預(yù)熱器積灰，保證受熱面的清潔，以此提高傳熱系數(shù)來強(qiáng)化傳熱;此外，通過提高一次風(fēng)溫、減少磨煤機(jī)調(diào)溫風(fēng)來增加空氣預(yù)熱器通風(fēng)量，強(qiáng)化空氣預(yù)熱器的對(duì)流換熱，也可很好地降低排煙溫度，提高鍋爐效率。
固體未*燃燒損失主要由灰渣含碳量表征，化學(xué)不*燃燒損失主要由煙氣中的co表征，均與煤粉細(xì)度及配風(fēng)關(guān)系有關(guān)。國(guó)內(nèi)大部分鍋爐都很難在設(shè)計(jì)煤質(zhì)條件下運(yùn)行，所以，必須分析實(shí)際燃用煤種與鍋爐的匹配情況，提出合理的煤粉細(xì)度選擇及配風(fēng)方式，而不能單純套用設(shè)計(jì)值。一般的原則是:根據(jù)煤質(zhì)變化及時(shí)調(diào)整煤粉細(xì)度，煤粉細(xì)度可維持與收到基揮發(fā)分相當(dāng)?shù)臄?shù)值。在不引起飛灰、大渣含碳量增加的情況下，盡可能地放粗煤粉細(xì)度，以達(dá)到節(jié)約廠用電的目的。總體配風(fēng)以爐膛出口氧量作為控制目標(biāo)，爐膛出口氧量要控制在排煙中基本不出現(xiàn)co的水平。在風(fēng)量的分配上，要考慮煤種的特性，揮發(fā)分小、難著火、難燃盡的煤種，宜采用上大下小的倒塔型配風(fēng)方式;揮發(fā)分高、易燃的煤種，可采用均等配風(fēng)或下大上小的正塔型配風(fēng)方式。若飛灰含碳量控制在合理的范圍（如1%）以內(nèi)，則不*燃燒損失可維持在較小的水平。
鍋爐燃燒過程中的點(diǎn)火及助燃油的消耗也是節(jié)能控制重點(diǎn)。合理安排機(jī)組啟停方式，提高機(jī)組檢修質(zhì)量，減少鍋爐啟停及非計(jì)劃停運(yùn)次數(shù)，提高運(yùn)行水平等都是節(jié)約燃油的重要措施。另外采用等離子點(diǎn)火裝置、節(jié)能型油槍，在降低鍋爐啟動(dòng)、停爐及低負(fù)荷運(yùn)行期間的點(diǎn)火及助燃油量方面收效明顯。
3.2汽輪機(jī)效率分析
提高汽輪機(jī)效率主要是提高汽輪機(jī)高、中、低壓缸效率，降低級(jí)內(nèi)損失和減少排汽造成的冷源損失（如圖3所示）。反映汽輪機(jī)效率水平的主要指標(biāo)是熱耗率。
提高汽輪機(jī)高、中、低壓缸效率的手段:除運(yùn)行中嚴(yán)格控制進(jìn)汽參數(shù)外，大修或揭缸檢修時(shí)對(duì)通流部分動(dòng)、靜葉進(jìn)行打磨、噴砂（丸）處理，*清除動(dòng)靜葉表面結(jié)垢，提高表面光潔度，減小動(dòng)靜葉附面層摩擦損失。檢查、調(diào)整隔板汽封、軸封、葉頂汽封間隙，嚴(yán)格按照檢修工藝標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)整。國(guó)產(chǎn)引進(jìn)型30omw機(jī)組高、中壓缸進(jìn)行局部汽封改進(jìn)，煤耗可降低2g/（kw.h）以上。華能沁北電廠精細(xì)調(diào)整汽輪機(jī)各缸的內(nèi)部通流間隙，機(jī)組熱耗率降低了180.79kj/（kw.h）。
減少減溫水量也是提高汽輪機(jī)效率的主要控制點(diǎn)。主汽溫調(diào)節(jié)應(yīng)通過鍋爐燃燒調(diào)整來實(shí)現(xiàn)，其他方式作為輔助手段。再熱汽溫主要應(yīng)通過擺動(dòng)火咀、煙氣擋板等方式進(jìn)行調(diào)節(jié)，盡可能避免噴水調(diào)節(jié)。減溫水會(huì)改變汽輪機(jī)的熱力循環(huán)，其中再熱器噴水減溫更會(huì)導(dǎo)致機(jī)組經(jīng)濟(jì)性嚴(yán)重下降，一般再熱蒸汽每噴水lot/h，機(jī)組熱效率就會(huì)降低0.2%~0.3%。過熱汽溫每降10℃，汽耗增加1.3%-1.5%，熱效率降低0.3%。因此，運(yùn)行中應(yīng)盡量控制汽壓、汽溫在規(guī)定范圍內(nèi)，zui大程度降低減溫水量。
對(duì)汽輪機(jī)本體，還應(yīng)定期進(jìn)行高、中壓缸效率測(cè)試，加強(qiáng)機(jī)組閥門內(nèi)漏的監(jiān)督等工作。如果設(shè)備本身存在問題，則可考慮汽輪機(jī)的節(jié)能改造措施，如通流部分改造、汽封系統(tǒng)改造、調(diào)節(jié)系統(tǒng)運(yùn)行方式改進(jìn)等。
加強(qiáng)對(duì)汽輪機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)的節(jié)能監(jiān)督，對(duì)加熱器溫升、上下端差進(jìn)行定期記錄和分析。
在冷源端，應(yīng)注意提高機(jī)組真空嚴(yán)密性以保證凝汽器壓力（真空）保持在合理的范圍內(nèi)。有效的手段為:保證機(jī)組循環(huán)水水質(zhì);保證膠球清洗裝置的可靠投入率，提高收球率;合理調(diào)整循環(huán)水泵運(yùn)行方式;定期對(duì)凝汽器進(jìn)行清洗及保證水塔的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，消除無水區(qū)，達(dá)到*淋水密度，降低出口水溫盡可能達(dá)到設(shè)計(jì)值（如圖4所示）。這些手段可有效維持汽輪機(jī)背壓，提高機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。
降低補(bǔ)水率，主要通過加強(qiáng)設(shè)備缺陷管理和無滲漏治理力度，減少閥門內(nèi)外泄漏，回收熱力系統(tǒng)疏水、暖風(fēng)器及采暖疏水，提高閥門檢修質(zhì)量，減少閥門內(nèi)漏造成的汽水損失。
3.3廠用電率分析
降低廠用電率的工作主要在高壓電機(jī)，即磨煤機(jī)、泵與風(fēng)機(jī)上。泵與風(fēng)機(jī)效率低的部分原因是其設(shè)計(jì)出力與其管網(wǎng)阻力不匹配，國(guó)內(nèi)在選型上往往偏大，尤其是引風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)的風(fēng)量和風(fēng)壓裕度常達(dá)20%~30%，過大的裕量使風(fēng)機(jī)與泵往往運(yùn)行在低效區(qū)。對(duì)于在建電廠，主要輔機(jī)設(shè)備選配和安裝是重要的節(jié)能控制點(diǎn);對(duì)于已投運(yùn)的電廠，泵與風(fēng)機(jī)的節(jié)能主要是減少節(jié)流調(diào)節(jié)，加裝變頻器實(shí)現(xiàn)變速調(diào)節(jié)，定速電機(jī)改變速電機(jī)（如循環(huán)水泵改高、低速運(yùn)行），把選型大的輔機(jī)改小等措施。
在保證制粉系統(tǒng)出力、控制合理煤粉細(xì)度的前提下，降低制粉系統(tǒng)單耗的節(jié)能途徑是:負(fù)壓制粉系統(tǒng)，應(yīng)減少系統(tǒng)漏風(fēng)，保持*通風(fēng)量，適當(dāng)開啟再循環(huán)風(fēng)門，減少三次風(fēng)量;對(duì)于雙進(jìn)雙出磨煤機(jī)直吹式制粉系統(tǒng)，應(yīng)保持適當(dāng)?shù)拿芊怙L(fēng)壓頭，防止漏粉、跑粉;直吹式正壓中速磨煤機(jī)系統(tǒng)，特別要注意降低煤中雜物，控制給煤顆粒均勻度;所有制粉系統(tǒng)中，都應(yīng)將風(fēng)煤比控制在合適范圍，因?yàn)樗苯佑绊戝仩t燃燒及廠用電率。
做好電除塵器的優(yōu)化運(yùn)行，濁度儀、振打裝置運(yùn)行良好，定期分析除塵器耗電率的變化。
對(duì)于大部分低壓輔機(jī)和公用系統(tǒng)輔機(jī)，優(yōu)化其啟、停、投運(yùn)模式，也有很好的節(jié)能效果。電廠制定各自的邏輯樹時(shí)要充分考慮這些小輔機(jī)的節(jié)能問題。
3.4燃料管理
燃料占發(fā)電成本的60%~70%，對(duì)鍋爐及其輔機(jī)運(yùn)行的安全性、經(jīng)濟(jì)性影響很大，因此，燃料管理是發(fā)電廠節(jié)能工作的源頭。
燃料管理包括計(jì)劃、采購(gòu)、運(yùn)輸、驗(yàn)收、配煤、儲(chǔ)備及廠內(nèi)輸送、煤粉制備等多個(gè)環(huán)節(jié)，每個(gè)環(huán)節(jié)都不可松懈。目前大部分電廠重視燃煤的計(jì)量驗(yàn)收及質(zhì)量驗(yàn)收，嚴(yán)格控制入廠煤與入爐煤的熱值差，但僅這此還不夠，應(yīng)加強(qiáng)各部門間的溝通，有健全的燃料管理制度（計(jì)劃、采購(gòu)、調(diào)運(yùn)、接卸、驗(yàn)收、耗用、儲(chǔ)存、盤點(diǎn)、統(tǒng)計(jì)等），保證入廠、入爐煤計(jì)量裝置和機(jī)械采樣的正常投入和定期校驗(yàn)，誤差率在規(guī)定范圍內(nèi)。入廠煤和入爐煤的采、制、化工作嚴(yán)格按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，且熱值差一般不應(yīng)大于52okj/kg。汽運(yùn)煤實(shí)現(xiàn)回空驗(yàn)收，火車運(yùn)煤按規(guī)定清掃車底。
做到3個(gè)，即入廠煤檢斤率達(dá)到、入廠檢斤合格率達(dá)到、入廠煤檢質(zhì)率達(dá)到。堅(jiān)持虧噸、虧卡、超硫索賠工作，嚴(yán)格進(jìn)行定期煤場(chǎng)的盤點(diǎn)及分析。
四、應(yīng)用情況
基于邏輯樹法在節(jié)能監(jiān)督中的應(yīng)用，大唐發(fā)電股份有限公司已在公司內(nèi)數(shù)十個(gè)電廠作為標(biāo)準(zhǔn)配置得到了廣泛應(yīng)用，多角度、分層次實(shí)現(xiàn)了供電煤耗、鍋爐效率、汽輪機(jī)熱耗、廠用電率等分層管理和分析，并達(dá)到定量分析與定性分析相結(jié)合的目的。某電廠邏輯樹分析畫面如圖6、7所示。
專業(yè)人員可查看各畫面的分析計(jì)算結(jié)果，定量地發(fā)現(xiàn)各種參數(shù)變化對(duì)供電煤耗的影響，找出zui大的影響因素，進(jìn)行原因與整改措施分析，達(dá)到閉環(huán)控制。
該系統(tǒng)運(yùn)行7a來，為節(jié)能分析和監(jiān)督工作帶來了很大方便，促進(jìn)了節(jié)能工作的進(jìn)一步深入開展。以某電廠*批投產(chǎn)的30omw機(jī)組為例，通過實(shí)施節(jié)能監(jiān)督邏輯樹分析，不斷改進(jìn)工作，供電煤耗逐年下降，從2000年的350g/（kw.h）下降到2006年的342g/（kw.h），按全廠8臺(tái)機(jī)組每年發(fā)電量150億kw.h計(jì)，可節(jié)約標(biāo)煤12萬t，節(jié)能效果非常顯著。
五、結(jié)語
節(jié)能技術(shù)監(jiān)督應(yīng)用邏輯樹法，掌握了火電廠主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)及各環(huán)節(jié)中的節(jié)能控制關(guān)鍵點(diǎn)和相互關(guān)系，建立了、暢通和快速反應(yīng)的分析管理網(wǎng)絡(luò)，對(duì)提高火電廠節(jié)能管理水平、降低能源消耗、節(jié)約生產(chǎn)成本具有很大的現(xiàn)實(shí)意義，為電廠經(jīng)濟(jì)運(yùn)行及檢修質(zhì)量的提高提供了有效手段。