(二)火力發電廠節能監測

1.火力發電廣節能監測的意義

《電力工業節能技術監督規定》明文指出：“節能技術監督，即對影響發電、輸變電設備經濟運行的重要參數、性能和指標進行監督、檢查、技術改造等階段的節能技術監督，使其電、煤、油、氣、水等消耗達到最佳水平”。顯而易見，火力發電廠節能工作的主要內容是節煤、節油、節汽、節水、節電。節能監測是通過合理利用、科學管理、技術進步和經濟結構合理布局等途徑，以最少的能耗取得最大的經濟效益。

我國能源生產和消費以煤為主，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超過環境承載能力.我國經濟要想實現平穩、持續的發展，首先要解決能源和污染問題。

火力發電消耗的煤炭的一半以上都是用來直接燃燒，用于火力發電和采暖空調等，因此電力工業是資源消耗的大戶，提高電力生產和使用效率、降低資源消耗，特別是節約和降低煤炭、石油和水資源的消耗，對我國重要戰略資源的節約和優化配置具有重要意義，是實現可持續發展的重要措施，是節能減排T作的重心。雖然國家一直在努力對發電結構進行調整，但煤電還是占很大比重，根據我國的電力戰略規劃，2030年前電力工業的發展仍將以火力發電為主。據估計，2020年我國裝機容量將達14億kW，其中火力發電約9.5億kW。當前，我國火力發電及供熱用煤占全國煤炭總量的51%，產生的灰渣約占全國灰渣的70%，火力發電用水量占工業用水總量的40%，煙塵排放占T業排放的33%，二氧化硫排放占工業排放的56%，也足以表明火力發電廠節能減排勢在必行。

2.鍋爐的節能監測

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

鍋爐廣泛用于各行各業的生產用汽、采暖、生活等方面，也用于容量小于3000kW的火力發電。目前我國工業和民用供熱鍋爐擁有量約40萬臺。總蒸發量為100萬t/h左右，年耗煤量3億多t，約占全國原煤產量的1/3。鍋爐是一種重要的能源轉換設備。

對鍋爐的熱平衡測定結果表明，我國鍋爐熱效率低，20世紀80年代初，全國平均只有50%多一點，而設計效率值為70%～75%;蒸汽的熱能利用率更低，只能達到約30%，日本和美國則分別達到51%和51%。究其原因，主要是我國小容量鍋爐所占比例很大，裝備水平差，設備陳舊、爐型選擇不合理，鍋爐容量與負荷不匹配的情況很普遍;燃料品種變動大和管理、操作技術水平差，也是造成鍋爐運行效率低的重要原因。因此，開展對鍋爐的運行情況的監測，促進其節能降耗，提高能源利用率是節能監測的重要內容之一。

(1)監測項目的選擇。鍋爐能源利用的好壞在于進入鍋爐的燃料燃燒效率的高低和高溫煙氣的顯熱被水和蒸汽吸收的多少。衡量鍋爐能源利用水平的指標是鍋爐熱效率，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熱損失及其相關參數。鍋爐的熱損失包括：機械不完全燃燒熱損失(q4)、化學不完全燃燒熱損失(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)，前兩項直接影響燃燒效率的高低;排煙熱損失則反映了鍋爐設備的完善程度及傳熱的優劣;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，我國鍋爐以燃煤為主，而且容量小，裝備水平低，運行狀況差，在各項熱損失中，主要是機械不完全燃燒熱損失和排煙熱損失，根據通常的規律和現場測定的數據，這兩項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25%～30%;其次是機械不完全燃燒熱損失，一般可達供入能量的8%～15%，有的高達10%～25%。

機械不完全燃燒熱損失(q4)的計算公式為：

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apy，而排煙處煙氣的焓ipy，的決定因素也是排煙空氣系數apy和排煙溫度Tpy，排煙焓隨排煙空氣系數和排煙溫度的變化成正比地變化。同時，空氣系數增加會削弱對流換熱而導致排煙溫度升高。因此，排煙熱損失也隨攤煙空氣系數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致運行鍋爐的低溫腐蝕，為技術上所不允許;同樣，空氣系數過大也使排煙熱損失增加，過小的空氣系數又可能引起化學不完全燃燒。最理想的空氣系數應該是上述兩項熱損失之和為最小時的空氣系數。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下運行，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、燃燒方式和鍋爐負荷。操作中應盡可能在保證燃料完全燃燒的前提下，使空氣系數接近表4-8所列下限值。

化學不完全燃燒損失不僅因鍋爐供風不足而引起，也會因燃燒器或燃燒裝置配風不當而發生。在保證完全燃燒的低過量空氣下運行的層燃鍋爐，從理論上講，其化學不完全燃燒損失一般在0.5%～1.0%之間。但對多臺鍋爐的熱平衡測試結果表明，實際上大多數鍋爐的空氣系數都在1.8以上，化學不完全燃燒熱損失平均在1%左右。燃油、燃氣的爐子即使在較大的過量空氣下，因燃燒器混合不好或配風不當也會產生CO等。尤其是油類燃料，當CO產生時，就會冒黑煙。由此可見，即使在空氣系數較大的情況下，化學不完全燃燒熱損失仍然不可忽視。反映該項熱損失的參數是存在于煙氣中的CO等可燃氣體和煤煙。通常CO等在排煙中的含量多少是通過煙氣分析得到的，有時由于分析儀器的限制以及化驗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確測量，因而必須對步量試樣采用氣相色譜儀或吸附技術的實驗室檢測。當然，是否需要實驗室檢測，可視監測的需要和可能而定。一般情況，可采用環保監測的指標——鍋爐的排煙黑度(反映排煙中煤煙等物質含量的定性指標)作為鍋爐考核評價燃燒是否完全的監測指標。