火電廠節(jié)約廠用電方法簡析

田彥龍

（內(nèi)蒙古大唐國際托克托發(fā)電有限責(zé)任公司，呼和浩特 010206）

0 引言

廠用電率是大型火電廠重要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)之一，是影響火電機(jī)組能耗的一項(xiàng)重要指標(biāo)?；痣姀S主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)如發(fā)電量、供電煤耗、廠用電率等互相聯(lián)系、彼此影響。以600MW機(jī)組為例，廠用電率每變化1百分點(diǎn)，影響供電煤耗約3.4 g／（kW·h）。因此，降低廠用電率是降低供電煤耗及發(fā)電成本、提高火電廠經(jīng)濟(jì)效益的重要抓手之一。

1 節(jié)約廠用電的方法［1-4］

1.1 優(yōu)化輔機(jī)運(yùn)行方式，挖掘設(shè)備節(jié)能潛力

1.1.1 循環(huán)水泵實(shí)行大母管制降低電耗

內(nèi)蒙古大唐國際托克托發(fā)電有限責(zé)任公司（以下簡稱托電）三、四期4臺600MW亞臨界直接空冷機(jī)組，每期各配置3臺輔機(jī)循環(huán)水泵用于小機(jī)排汽冷卻及為機(jī)組輔機(jī)提供冷卻水。每臺機(jī)組配1臺輔機(jī)循環(huán)水泵，2臺機(jī)組共用1臺備用水泵。為降低循環(huán)水泵廠用電率，2011年9月對三、四期循環(huán)水泵進(jìn)行了變頻改造，改造后節(jié)電效果明顯，冬季運(yùn)行時，4臺循環(huán)水泵每小時可節(jié)電2000 kW·h。

自投產(chǎn)以來，考慮到安全性，機(jī)組正常運(yùn)行期間均采用單元制運(yùn)行方式。為進(jìn)一步挖掘循環(huán)水泵的節(jié)電潛力，2013年2月，利用1臺機(jī)組停機(jī)備用的機(jī)會，完成了母管制運(yùn)行的安全性試驗(yàn)，將空冷機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)由單元制改為母管制運(yùn)行方式，實(shí)現(xiàn)“4機(jī)3泵”方式運(yùn)行。改變運(yùn)行方式后，三、四期循環(huán)水泵總功率降低400 kW，每天可節(jié)電9600 kW·h，按照日均75%額定負(fù)荷計算，可降低廠用電率約0.02百分點(diǎn)。

1.1.2 優(yōu)化除灰系統(tǒng)空氣壓縮機(jī)運(yùn)行方式

托電共有8臺600MW亞臨界發(fā)電機(jī)組，為降低除灰系統(tǒng)廠用電率，托電優(yōu)化全廠除灰系統(tǒng)空氣壓縮機(jī)（以下簡稱空壓機(jī)）運(yùn)行臺數(shù)，全廠32臺除灰系統(tǒng)空壓機(jī)實(shí)現(xiàn)大母管制運(yùn)行，使全廠除灰系統(tǒng)空壓機(jī)運(yùn)行總臺數(shù)從22臺下降到19臺，每天減少用電約8000 kW·h，按照日均75%負(fù)荷計算，可降低廠用電率約0.01百分點(diǎn)。

1.1.3 凝結(jié)水泵優(yōu)化運(yùn)行

托電自2006年開始對全廠凝結(jié)水泵實(shí)施了變頻改造。為了進(jìn)一步降低凝結(jié)水泵電耗，近年來對凝結(jié)水泵進(jìn)行了葉型改造，并對應(yīng)調(diào)低了凝結(jié)水泵出口壓力聯(lián)鎖定值，確保凝結(jié)水上水調(diào)門全開時沒有節(jié)流損失，降低凝結(jié)水泵廠用電率0.05百分點(diǎn)，每臺機(jī)組年節(jié)電約2GW·h。

1.1.4 一次風(fēng)機(jī)優(yōu)化運(yùn)行

目前，機(jī)組調(diào)度方式有調(diào)頻方式（BLR）和固定負(fù)荷模式（BLO）2個模式。當(dāng)機(jī)組為BLR模式時，機(jī)組需要較快的負(fù)荷響應(yīng)速度，此時將一次風(fēng)壓適當(dāng)提高，提高響應(yīng)速度；機(jī)組在BLO模式時，機(jī)組不需要較快的負(fù)荷響應(yīng)速度，此時將一次風(fēng)壓適當(dāng)降低，降低一次風(fēng)機(jī)單耗。

1.1.5 優(yōu)化電除塵器運(yùn)行方式

在保證環(huán)保排放合格的前提下，優(yōu)化電除塵器運(yùn)行方式，負(fù)荷在300～450MW時電除塵器一至五電場充電比分別控制在 1∶7，1∶7，1∶9，1∶9，1∶9運(yùn)行；負(fù)荷在450～500MW時電除塵器一至五電場充電比分別控制在 1∶5，1∶5，1∶7，1∶7，1∶7運(yùn)行；負(fù)荷在550MW以上時電除塵器一至五電場充電比分別控制在1∶3，1∶3，1∶5，1∶3，1∶3運(yùn)行。通過上述運(yùn)行方式優(yōu)化后，除塵廠用電率降低約0.01百分點(diǎn)。

1.2 嚴(yán)格控制機(jī)組啟停能耗［2］

（1）同類型機(jī)組，合理安排輔機(jī)和系統(tǒng)投、停時機(jī)和運(yùn)行方式，啟機(jī)過程中已實(shí)現(xiàn)全程汽動給水泵啟動，減少了廠用電量，縮短了啟動時間。

（2）研究機(jī)組啟動特性，在確保安全的情況下合理分配啟動期間汽輪機(jī)各階段的暖機(jī)時間，汽輪機(jī)冷態(tài)啟動中速暖機(jī)時間由4.0 h縮短到2.5～3.0 h。

（3）汽動給水泵前置泵出口至除氧器再循環(huán)泵出口聯(lián)絡(luò)管，在實(shí)現(xiàn)汽動給水泵全程啟動過程中，停運(yùn)除氧器再循環(huán)泵，既提高了運(yùn)行安全性，又降低了廠用電率。

1.3 實(shí)施節(jié)能改造以降低廠用電率［5-7］

托電以機(jī)組設(shè)計值為基礎(chǔ)，以國內(nèi)一流指標(biāo)為控制標(biāo)準(zhǔn)，積極學(xué)習(xí)國內(nèi)外先進(jìn)、成功的設(shè)備管理、改造經(jīng)驗(yàn)，利用機(jī)組檢修機(jī)會，對設(shè)備進(jìn)行了大量節(jié)能技術(shù)改造。

1.3.1 設(shè)備變頻技術(shù)改造

自2004年起，托電不斷對大型轉(zhuǎn)機(jī)設(shè)備進(jìn)行變頻技術(shù)改造。截至目前，已完成一次風(fēng)機(jī)、凝結(jié)水泵、循環(huán)水泵、開式水泵等變頻技術(shù)改造30余臺次。

（1）對8臺機(jī)組凝結(jié)水泵變頻及葉型進(jìn)行改造，改造后凝結(jié)水泵電流下降了100A左右，節(jié)省凝結(jié)水泵廠用電近50%，獲得國家節(jié)能技術(shù)改造財政獎勵260萬元。

（2）對三、四期循環(huán)水泵進(jìn)行了變頻改造。每期2臺機(jī)組公用3臺循環(huán)水泵，2運(yùn)1備；每期2臺循環(huán)水泵每小時節(jié)電1455 kW·h，降低廠用電率約0.16百分點(diǎn)；按照年運(yùn)行8 500 h計算，年節(jié)電約1236.75GW·h。

1.3.2 引風(fēng)機(jī)“三合一”改造

為配合脫硝系統(tǒng)改造，2012—2014年，托電利用機(jī)組大修機(jī)會，先后對各臺機(jī)組進(jìn)行了引風(fēng)機(jī)“三合一”改造，取消了脫硫增壓風(fēng)機(jī)，并將引風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)方式由原來的靜葉調(diào)節(jié)改為雙極動葉調(diào)節(jié)，有效提高了風(fēng)機(jī)效率，改造后廠用電率平均降低約0.30百分點(diǎn)。

1.3.3 汽動給水泵前置泵通流改造

托電針對汽動給水泵前置泵在運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)的一些問題，利用檢修機(jī)會對＃3，＃5，＃7，＃8機(jī)組汽動給水泵前置泵進(jìn)行了通流部分改造。在提高汽動給水泵前置泵運(yùn)行安全性、可靠性的同時，使其電流下降了10～15 A，電功率在300～600MW工況內(nèi)運(yùn)行，平均下降了147 kW，降低廠用電率約0.03百分點(diǎn)，按照年利用8500 h計算，年節(jié)電約2.95GW·h。

1.3.4 電除塵器控制和監(jiān)控系統(tǒng)改造

對托電＃8機(jī)組電除塵器控制系統(tǒng)共40個高壓柜和監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行了改造，提高了對反電暈的抑制作用，振打控制更加靈活，充電比調(diào)節(jié)范圍更寬，降低了電除塵器廠用電率，提高了除塵效率。改造后，電除塵器廠用電率下降了0.04百分點(diǎn)。

1.3.5 翻轉(zhuǎn)暖風(fēng)器改造

對＃4機(jī)組實(shí)施了翻轉(zhuǎn)暖風(fēng)器改造，有效降低了風(fēng)道阻力。改造后，非采暖期（4—9月）一次風(fēng)機(jī)廠用電率降低約0.01百分點(diǎn)。

1.4 開展設(shè)備深度治理和優(yōu)化［8-10］

托電認(rèn)為安全是最大的節(jié)能，深入開展設(shè)備專項(xiàng)治理，提高設(shè)備可靠性，確保主、輔機(jī)長周期運(yùn)行，建立掛牌制度，兌現(xiàn)獎懲。通過開展設(shè)備深度治理、狠抓檢修質(zhì)量，大幅度提高了輔機(jī)的可靠性和安全性，為節(jié)能減排奠定了基礎(chǔ)。

1.4.1 脫硫系統(tǒng)節(jié)能改造

托電針對脫硫系統(tǒng)阻力大、引風(fēng)機(jī)及脫硫系統(tǒng)廠用電率高的問題，在2012—2014年，利用大修、脫硝改造機(jī)會，取消脫硫系統(tǒng)旁路擋板，拆除脫硫旁路煙道，并對引風(fēng)機(jī)出口至脫硫吸收塔入口煙道進(jìn)行改造和優(yōu)化，減少彎頭，將原來的矩形煙道改造為圓形煙道，極大地降低了脫硫系統(tǒng)阻力，降低了耗電率。技術(shù)改造后，脫硫吸收塔前后差壓降低了約50 Pa，脫硫系統(tǒng)廠用電率降低了約0.17百分點(diǎn)。

1.4.2 治理尾部煙道漏風(fēng)以降低引、送風(fēng)機(jī)電耗

燃煤鍋爐長周期運(yùn)行后，由于煙氣含塵量較大，造成尾部煙道磨損嚴(yán)重而產(chǎn)生漏風(fēng)現(xiàn)象?？疹A(yù)器出口至引風(fēng)機(jī)入口煙氣段漏風(fēng)尤為嚴(yán)重，6mm厚鋼板也被磨穿。漏風(fēng)導(dǎo)致煙氣溫度降低10～20℃，煙氣量增大造成引風(fēng)機(jī)廠用電率上升。

2012—2014年，托電利用大修、脫硝改造機(jī)會，先后對各臺機(jī)組尾部煙道進(jìn)行綜合治理，治理后引風(fēng)機(jī)廠用電率平均下降約0.20百分點(diǎn)，送風(fēng)機(jī)廠用電率平均下降約0.03百分點(diǎn)。

1.4.3 治理一、二次風(fēng)道漏風(fēng)以降低一次風(fēng)機(jī)電耗

空氣預(yù)熱器（以下簡稱空預(yù)器）出口至磨煤機(jī)入口熱一次風(fēng)道由于換熱作用攜帶飛灰，長期沖刷造成熱一次風(fēng)道，尤其是膨脹節(jié)前后及熱一次風(fēng)調(diào)門附近風(fēng)道磨損及泄漏，不但增加了風(fēng)機(jī)電耗，還造成環(huán)境污染。托電針對熱一次風(fēng)道泄漏現(xiàn)象，利用機(jī)組大修機(jī)會對熱一次風(fēng)道漏點(diǎn)進(jìn)行了補(bǔ)焊，并在磨損嚴(yán)重的風(fēng)道內(nèi)部貼耐磨磚，消除了漏點(diǎn)。治理后，一次風(fēng)機(jī)廠用電率平均降低約0.05百分點(diǎn)。

1.4.4 加強(qiáng)變頻器維護(hù)以降低廠用電率

托電現(xiàn)場已安裝高壓變頻器共30臺，變頻器若故障退備，將造成安裝變頻器的重要輔機(jī)工頻運(yùn)行，使廠用電率上升。

托電制定了完善的維護(hù)保養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)。通過加強(qiáng)變頻器的定期清掃、檢查和變頻器室內(nèi)的空調(diào)維護(hù)，保證變頻器的可靠運(yùn)行，降低廠用電率。

1.5 發(fā)展火電、光伏發(fā)電耦合技術(shù)

托電充分利用內(nèi)蒙古地區(qū)年總輻射量僅次于青藏高原的地理優(yōu)勢（平均年日照時數(shù)為2895.9h，日照百分率為60% ～80%，年輻射總量達(dá)5 983.5 MJ／m2），結(jié)合燃煤機(jī)組及光伏技術(shù)特點(diǎn)，探索以光伏新能源替代煤炭供給燃煤機(jī)組部分生產(chǎn)負(fù)荷的新型耦合發(fā)電技術(shù)，為托電取水廠供電，起到了替代部分廠用電，實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電、火力發(fā)電優(yōu)勢互補(bǔ)的良好示范作用。

托電新建10MW光伏供電系統(tǒng)由10個峰值功率為1MW的光伏發(fā)電單元組成。其中，＃1—＃5光伏發(fā)電單元組成＃1分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)接入水廠6 kV I段，實(shí)現(xiàn)與托電＃1機(jī)組6 kV廠用電系統(tǒng)并列；＃6—＃10光伏發(fā)電單元組成＃2分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)接入水廠6 kVⅡ段，實(shí)現(xiàn)與＃2機(jī)組6 kV廠用電系統(tǒng)并列。

托電取水廠光伏發(fā)電系統(tǒng)投產(chǎn)后，年均發(fā)電量約16439MW·h，可降低托電單臺機(jī)組廠用電率約0.44百分點(diǎn)，降低供電煤耗約1.50 g／（kW·h）。

1.6 加強(qiáng)用電管理，實(shí)施管理節(jié)能

1.6.1 建立消耗性指標(biāo)“收費(fèi)”機(jī)制

托電建立有償使用生產(chǎn)和非生產(chǎn)用能機(jī)制，以機(jī)制促節(jié)約。對廠用電量按運(yùn)行值進(jìn)行分解計量并實(shí)行收費(fèi)管理，每月按1.50元／（MW·h）的標(biāo)準(zhǔn)對各運(yùn)行值進(jìn)行收費(fèi)，極大地提高了運(yùn)行人員降低廠用電率的積極性。

1.6.2 加強(qiáng)非生產(chǎn)用能管理

非生產(chǎn)用能也是火電廠生產(chǎn)成本的一部分，加強(qiáng)火電廠非生產(chǎn)用能管理也是實(shí)現(xiàn)企業(yè)節(jié)能降耗的重要手段。托電頒布了《非生產(chǎn)用能管理辦法》，對生產(chǎn)現(xiàn)場非生產(chǎn)用能進(jìn)行規(guī)范管理，對超額用電的加倍收取電費(fèi)，定期抽查辦公樓、宿舍的非生產(chǎn)用能情況，對不按時關(guān)燈、下班后不關(guān)閉電腦等現(xiàn)象進(jìn)行經(jīng)濟(jì)責(zé)任制考核，促進(jìn)員工自覺養(yǎng)成“人人節(jié)能、處處節(jié)能”的良好習(xí)慣。

2 節(jié)約廠用電的各種技術(shù)效果分析

（1）單從各種技術(shù)手段取得的節(jié)能效果來看，托電獨(dú)創(chuàng)的太陽能與火電耦合發(fā)電技術(shù)節(jié)能量是最大的，但投資較大，回收期較長。另外，由于內(nèi)蒙古地區(qū)風(fēng)沙較多，春冬季光伏發(fā)電單元表面經(jīng)常覆蓋灰塵，需要定期人工清掃，以保證發(fā)電效率。

（2）引風(fēng)機(jī)“三合一”改造效果也比較明顯。可以利用引風(fēng)機(jī)“三合一”改造機(jī)會，將脫硫系統(tǒng)入口煙道由原來的矩形改造為圓形，進(jìn)一步降低煙道阻力，降低廠用電率。

（3）變頻器改造節(jié)電效果比較明顯，但變頻器對環(huán)境要求較高，需要恒溫?zé)o塵，變頻器室常年需要開空調(diào)以保證室內(nèi)溫度在一定范圍內(nèi)。

（4）本文通過優(yōu)化設(shè)備運(yùn)行方式降低廠用電率的方法投資較低，實(shí)施后有一定的節(jié)電效果，值得推廣和應(yīng)用。

（5）火電廠降低廠用電率的方法還有很多。例如引風(fēng)機(jī)采用小汽輪機(jī)驅(qū)動，可降低廠用電率1.00百分點(diǎn)左右；重要輔機(jī)采用永磁調(diào)速驅(qū)動，效果和變頻器相當(dāng)，可靠性更高等。限于篇幅，本文不予介紹。

3 環(huán)保新標(biāo)準(zhǔn)對廠用電率的不利影響及對策

根據(jù)GB 13233—2011《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》［11］規(guī)定，自2014年7月1日起，現(xiàn)有火電廠執(zhí)行規(guī)定的大氣污染物排放質(zhì)量濃度限值，其中煙塵排放質(zhì)量濃度≤30mg／m3，二氧化硫排放質(zhì)量濃度≤200mg／m3，氮氧化物排放質(zhì)量濃度≤100 mg／m3。為此，近年來火電廠進(jìn)行了大規(guī)模的脫硫、脫硝改造及電除塵器高頻電源改造。環(huán)保設(shè)施改造后，對技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)造成了一定的負(fù)面影響。

3.1 脫硝系統(tǒng)對廠用電率的不利影響及對策

選擇性催化還原法（SCR）是目前應(yīng)用最廣、效果最好的火電廠脫硝技術(shù)。通過在鍋爐省煤器出口、空預(yù)器入口煙道安裝SCR脫硝裝置及進(jìn)行低氮燃燒器改造，有效降低氮氧化物排放。但由于脫硝系統(tǒng)中氨逃逸的存在，同時脫硝過程將煙氣中的二氧化硫轉(zhuǎn)化為三氧化硫，與從脫硝系統(tǒng)中逃逸的氨結(jié)合生成硫酸氫銨，附著在空預(yù)器冷端，造成空預(yù)器嚴(yán)重堵塞，尾部煙道阻力增加，引風(fēng)機(jī)廠用電率上升，發(fā)電廠用電率增加。

具體對策：通過優(yōu)化噴氨控制，在保證氮氧化物不超標(biāo)的前提下，盡可能減少噴氨量，抑制硫酸氫銨的生成，降低空預(yù)器壓差；通過優(yōu)化配煤摻燒，合理控制入爐煤的硫分和灰分，有效抑制硫酸氫銨的生成，降低尾部煙道阻力，降低引風(fēng)機(jī)廠用電率；通過合理控制空預(yù)器吹灰次數(shù)和時間，保持空預(yù)器受熱面清潔；采暖期通過提高暖風(fēng)器出口一、二次風(fēng)溫及適當(dāng)延長暖風(fēng)器投入時間等方法，減少低溫腐蝕對空預(yù)器積灰的影響；通過安裝空預(yù)器在線水沖洗等新型吹灰器，降低空預(yù)器壓差。

托電＃2鍋爐投運(yùn)空預(yù)器智能在線水沖洗裝置連續(xù)12 h在線水沖洗后，空預(yù)器壓差平均降低約1.5 kPa左右，引風(fēng)機(jī)電流降低60 A，送風(fēng)機(jī)電流降低5A左右，一次風(fēng)機(jī)電流降低10A左右，沖洗后降低廠用電率約0.15百分點(diǎn)，節(jié)能效果明顯。

3.2 電除塵器高頻電源改造對廠用電率的不利影響及對策［12］

為了在2014年7月1日后達(dá)到煙塵排放質(zhì)量濃度≤30mg／m3的國家標(biāo)準(zhǔn)要求，許多火電廠進(jìn)行了電除塵器高頻電源改造，但高頻電源改造后電除塵器電耗增加。以托電為例，高頻電源改造后電除塵器廠用電率平均增加約0.20百分點(diǎn)，引起煤耗增加約0.68 g／（kW·h）。

具體對策：濕冷機(jī)組通過在電除塵器入口安裝煙氣余熱利用裝置（低溫省煤器）加熱凝結(jié)水，同時降低進(jìn)入電除塵器入口的煙氣溫度，提高電除塵效率；空冷機(jī)組可以在電除塵器入口煙道安裝淋水噴頭，引入中壓服務(wù)水等品質(zhì)稍低的水對進(jìn)入電除塵器的煙氣進(jìn)行降溫；優(yōu)化配煤，降低入爐煤的硫分和灰分，減少電除塵器電耗；利用機(jī)組大修機(jī)會，檢查和修復(fù)電除塵器芒刺線，降低起暈電壓，提高除塵效率；優(yōu)化電除塵器運(yùn)行方式，合理控制充電比，充分利用電除塵器原有的節(jié)電運(yùn)行模式，在保證粉塵達(dá)標(biāo)排放的前提下，最大限度降低廠用電率。

4 結(jié)束語

本文僅對火電廠實(shí)施的降低廠用電率的部分技術(shù)方法做了介紹，沒有囊括所有的技術(shù)手段，提供的比較結(jié)果有一定的局限性，文中有不足和不妥之處，歡迎批評指正。

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