(二)火力發(fā)電廠節(jié)能監(jiān)測(cè)

1.火力發(fā)電廣節(jié)能監(jiān)測(cè)的意義

《電力工業(yè)節(jié)能技術(shù)監(jiān)督規(guī)定》明文指出：“節(jié)能技術(shù)監(jiān)督，即對(duì)影響發(fā)電、輸變電設(shè)備經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要參數(shù)、性能和指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)督、檢查、技術(shù)改造等階段的節(jié)能技術(shù)監(jiān)督，使其電、煤、油、氣、水等消耗達(dá)到最佳水平”。顯而易見，火力發(fā)電廠節(jié)能工作的主要內(nèi)容是節(jié)煤、節(jié)油、節(jié)汽、節(jié)水、節(jié)電。節(jié)能監(jiān)測(cè)是通過合理利用、科學(xué)管理、技術(shù)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)合理布局等途徑，以最少的能耗取得最大的經(jīng)濟(jì)效益。

我國(guó)能源生產(chǎn)和消費(fèi)以煤為主，燃煤造成的二氧化硫和煙塵排放量均占其排放總量的80%-90%，主要污染物排放量已經(jīng)超過環(huán)境承載能力.我國(guó)經(jīng)濟(jì)要想實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)、持續(xù)的發(fā)展，首先要解決能源和污染問題。

火力發(fā)電消耗的煤炭的一半以上都是用來直接燃燒，用于火力發(fā)電和采暖空調(diào)等，因此電力工業(yè)是資源消耗的大戶，提高電力生產(chǎn)和使用效率、降低資源消耗，特別是節(jié)約和降低煤炭、石油和水資源的消耗，對(duì)我國(guó)重要戰(zhàn)略資源的節(jié)約和優(yōu)化配置具有重要意義，是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要措施，是節(jié)能減排T作的重心。雖然國(guó)家一直在努力對(duì)發(fā)電結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，但煤電還是占很大比重，根據(jù)我國(guó)的電力戰(zhàn)略規(guī)劃，2030年前電力工業(yè)的發(fā)展仍將以火力發(fā)電為主。據(jù)估計(jì)，2020年我國(guó)裝機(jī)容量將達(dá)14億kW，其中火力發(fā)電約9.5億kW。當(dāng)前，我國(guó)火力發(fā)電及供熱用煤占全國(guó)煤炭總量的51%，產(chǎn)生的灰渣約占全國(guó)灰渣的70%，火力發(fā)電用水量占工業(yè)用水總量的40%，煙塵排放占T業(yè)排放的33%，二氧化硫排放占工業(yè)排放的56%，也足以表明火力發(fā)電廠節(jié)能減排勢(shì)在必行。

2.鍋爐的節(jié)能監(jiān)測(cè)

鍋爐是利用燃料燃燒釋放的熱能或其他熱能加熱給水，以獲得規(guī)定參數(shù)(壓力、溫度)和品質(zhì)的蒸汽或熱水的設(shè)備。

鍋爐廣泛用于各行各業(yè)的生產(chǎn)用汽、采暖、生活等方面，也用于容量小于3000kW的火力發(fā)電。目前我國(guó)工業(yè)和民用供熱鍋爐擁有量約40萬臺(tái)。總蒸發(fā)量為100萬t/h左右，年耗煤量3億多t，約占全國(guó)原煤產(chǎn)量的1/3。鍋爐是一種重要的能源轉(zhuǎn)換設(shè)備。

對(duì)鍋爐的熱平衡測(cè)定結(jié)果表明，我國(guó)鍋爐熱效率低，20世紀(jì)80年代初，全國(guó)平均只有50%多一點(diǎn)，而設(shè)計(jì)效率值為70%～75%;蒸汽的熱能利用率更低，只能達(dá)到約30%，日本和美國(guó)則分別達(dá)到51%和51%。究其原因，主要是我國(guó)小容量鍋爐所占比例很大，裝備水平差，設(shè)備陳舊、爐型選擇不合理，鍋爐容量與負(fù)荷不匹配的情況很普遍;燃料品種變動(dòng)大和管理、操作技術(shù)水平差，也是造成鍋爐運(yùn)行效率低的重要原因。因此，開展對(duì)鍋爐的運(yùn)行情況的監(jiān)測(cè)，促進(jìn)其節(jié)能降耗，提高能源利用率是節(jié)能監(jiān)測(cè)的重要內(nèi)容之一。

(1)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的選擇。鍋爐能源利用的好壞在于進(jìn)入鍋爐的燃料燃燒效率的高低和高溫?zé)煔獾娘@熱被水和蒸汽吸收的多少。衡量鍋爐能源利用水平的指標(biāo)是鍋爐熱效率，影響或反映燃料燃燒效率和傳熱完善程度的是鍋爐的各項(xiàng)熱損失及其相關(guān)參數(shù)。鍋爐的熱損失包括：機(jī)械不完全燃燒熱損失(q4)、化學(xué)不完全燃燒熱損失(q3)、排煙熱損失(q2)、爐墻表面散熱損失(q5)和灰渣物理熱損失(q6)，前兩項(xiàng)直接影響燃燒效率的高低;排煙熱損失則反映了鍋爐設(shè)備的完善程度及傳熱的優(yōu)劣;爐墻表面散熱損失反映爐墻絕熱狀況的好壞;灰渣物理熱損失很小，而且依燃料和爐型而異。

目前，我國(guó)鍋爐以燃煤為主，而且容量小，裝備水平低，運(yùn)行狀況差，在各項(xiàng)熱損失中，主要是機(jī)械不完全燃燒熱損失和排煙熱損失，根據(jù)通常的規(guī)律和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定的數(shù)據(jù)，這兩項(xiàng)損失占鍋爐總熱損失的85%以上。以層狀燃煤鍋爐為例，通常排煙熱損失占供入能量的10%～20%，有的高達(dá)25%～30%;其次是機(jī)械不完全燃燒熱損失，一般可達(dá)供入能量的8%～15%，有的高達(dá)10%～25%。

機(jī)械不完全燃燒熱損失(q4)的計(jì)算公式為：

由此可知：排煙熱損失主要取決于排煙處煙氣的焓Zpy和排煙空氣系數(shù)apy，而排煙處煙氣的焓ipy，的決定因素也是排煙空氣系數(shù)apy和排煙溫度Tpy，排煙焓隨排煙空氣系數(shù)和排煙溫度的變化成正比地變化。同時(shí)，空氣系數(shù)增加會(huì)削弱對(duì)流換熱而導(dǎo)致排煙溫度升高。因此，排煙熱損失也隨攤煙空氣系數(shù)和排煙溫度的變化成正比地變化。過高的排煙溫度使排煙熱損失增加，排煙溫度過低又可能導(dǎo)致運(yùn)行鍋爐的低溫腐蝕，為技術(shù)上所不允許;同樣，空氣系數(shù)過大也使排煙熱損失增加，過小的空氣系數(shù)又可能引起化學(xué)不完全燃燒。最理想的空氣系數(shù)應(yīng)該是上述兩項(xiàng)熱損失之和為最小時(shí)的空氣系數(shù)。因此，既要以燃料完全燃燒為前提，又要控制鍋爐在低空氣系數(shù)下運(yùn)行，即供給燃料燃燒的空氣量略高于理論需要量。過量空氣的多少取決于燃料種類、燃燒方式和鍋爐負(fù)荷。操作中應(yīng)盡可能在保證燃料完全燃燒的前提下，使空氣系數(shù)接近表4-8所列下限值。

化學(xué)不完全燃燒損失不僅因鍋爐供風(fēng)不足而引起，也會(huì)因燃燒器或燃燒裝置配風(fēng)不當(dāng)而發(fā)生。在保證完全燃燒的低過量空氣下運(yùn)行的層燃鍋爐，從理論上講，其化學(xué)不完全燃燒損失一般在0.5%～1.0%之間。但對(duì)多臺(tái)鍋爐的熱平衡測(cè)試結(jié)果表明，實(shí)際上大多數(shù)鍋爐的空氣系數(shù)都在1.8以上，化學(xué)不完全燃燒熱損失平均在1%左右。燃油、燃?xì)獾臓t子即使在較大的過量空氣下，因燃燒器混合不好或配風(fēng)不當(dāng)也會(huì)產(chǎn)生CO等。尤其是油類燃料，當(dāng)CO產(chǎn)生時(shí)，就會(huì)冒黑煙。由此可見，即使在空氣系數(shù)較大的情況下，化學(xué)不完全燃燒熱損失仍然不可忽視。反映該項(xiàng)熱損失的參數(shù)是存在于煙氣中的CO等可燃?xì)怏w和煤煙。通常CO等在排煙中的含量多少是通過煙氣分析得到的，有時(shí)由于分析儀器的限制以及化驗(yàn)分析熟練程度的影響，排煙中的CO含量往往難以用奧氏儀準(zhǔn)確測(cè)量，因而必須對(duì)步量試樣采用氣相色譜儀或吸附技術(shù)的實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)。當(dāng)然，是否需要實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)，可視監(jiān)測(cè)的需要和可能而定。一般情況，可采用環(huán)保監(jiān)測(cè)的指標(biāo)——鍋爐的排煙黑度(反映排煙中煤煙等物質(zhì)含量的定性指標(biāo))作為鍋爐考核評(píng)價(jià)燃燒是否完全的監(jiān)測(cè)指標(biāo)。