淺議超臨界機(jī)組節(jié)能改造及運(yùn)行優(yōu)化方案

韓麗明++朱廣睿

[摘 要]對(duì)超臨界機(jī)組的主要節(jié)能技改項(xiàng)目———真空系統(tǒng)改造和磨煤機(jī)分離器改造進(jìn)行了分析，介紹了在超臨界機(jī)組運(yùn)行優(yōu)化方面采取的措施，包括正壓直吹式低速磨煤機(jī)啟停不投油、冬季單循泵運(yùn)行、低負(fù)荷實(shí)行單臺(tái)凝結(jié)水泵節(jié)能的運(yùn)行方式、冬季停運(yùn)開式泵等。

[關(guān)鍵詞]超臨界機(jī)組；節(jié)能改造；優(yōu)化方案

中圖分類號(hào)：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）02-0228-01

1 設(shè)備及運(yùn)行情況介紹

某發(fā)電廠一、二期工程安裝4臺(tái)300MW機(jī)組（改造后出力為335MW），分別于1985—1989年陸續(xù)投產(chǎn)。三期工程建設(shè)2臺(tái)600MW機(jī)組，分別于1997年1月和11月投產(chǎn)。四期工程建設(shè)2臺(tái)1000MW超超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組，分別于2006年12月和2007年7月投產(chǎn)。2臺(tái)超超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組三大主機(jī)由中國東方電氣集團(tuán)公司的三大主機(jī)制造公司東方鍋爐（集團(tuán)）股份有限公司、東方汽輪機(jī)有限公司和東方電機(jī)有限公司引進(jìn)日立技術(shù)國內(nèi)生產(chǎn)。電動(dòng)給水泵、汽泵由日立公司制造，小汽輪機(jī)、高壓旁路裝置由德國西門子公司制造，勵(lì)磁系統(tǒng)由瑞士ABB公司制造。機(jī)組投運(yùn)后，煤耗高，熱效率低。我們針對(duì)實(shí)際運(yùn)行過程中出現(xiàn)的問題，并圍繞節(jié)能挖潛進(jìn)行了部分設(shè)備技術(shù)改造，并從運(yùn)行方式方面進(jìn)行優(yōu)化，提高了機(jī)組的整體經(jīng)濟(jì)效益。

2 進(jìn)行的主要節(jié)能技改項(xiàng)目

2.1 真空系統(tǒng)改造凝汽器真空提高系統(tǒng)屬于熱力發(fā)電廠節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域，針對(duì)熱力發(fā)電廠水環(huán)式真空泵抽氣系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的節(jié)能裝置。它是通過外加智能制冷冷源系統(tǒng)，給真空泵提供遠(yuǎn)低于環(huán)境溫度的工作水，大幅提高真空泵抽氣能力，進(jìn)而降低凝汽器不凝氣體分壓力這種方式來提高凝汽器換熱效果，從而降低凝汽器水蒸氣凝結(jié)壓力，也就是降低汽輪機(jī)背壓，獲得節(jié)能效果。

（1）通過降低真空泵工作水溫度的方式來提高凝汽器真空。不凝氣體（主要是空氣）是凝汽器主要傳熱熱阻。減小凝汽器不凝氣體分壓力，是提高凝汽器真空的有效措施之一。減小不凝氣體分壓力目前來講只有兩種措施，一是提高汽輪機(jī)熱力系統(tǒng)的嚴(yán)密性，減少不凝氣體泄漏；二是提高抽氣系統(tǒng)真空泵的工作能力，及時(shí)將凝汽器內(nèi)不凝氣體抽除。從水環(huán)式真空泵工作原理及性能可知，其抽氣能力和抽氣壓力所對(duì)應(yīng)的飽和溫度與工作水溫度之間的差值，也就是工作水的溫度有很大關(guān)系，工作水溫度越低，抽氣能力越大。凝汽器真空提高系統(tǒng)，通過供給真空泵7 ℃～15 ℃的工作水，使得真空泵抽氣壓力所對(duì)應(yīng)的飽和溫度與工作水之間的溫差大大增加，極大地提升了真空泵工作能力和工作環(huán)境。

（2） 建立冷端系統(tǒng)的統(tǒng)一冷源及協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。對(duì)于 600MW 及以上機(jī)組，抽氣系統(tǒng)通常有多臺(tái)水環(huán)式真空泵運(yùn)轉(zhuǎn)，因此存在真空泵啟、停切換過程。因各種因素，不同真空泵之間的負(fù)荷、所需工作水量也有所區(qū)別。凝汽器真空提高系統(tǒng)通過添加電控閥門，統(tǒng)一管理制冷機(jī)制出的冷水，做到根據(jù)真空泵實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)情況，合理配比每臺(tái)真空泵所需冷水量。

（3）利用低品位熱水、廢蒸汽作為冷源制冷的動(dòng)力源。凝汽器真空提高系統(tǒng)，可以根據(jù)熱力發(fā)電廠實(shí)際情況，來選擇電能驅(qū)動(dòng)、低品位熱水驅(qū)動(dòng)等多種能源利用方式。尤其是低品位熱水驅(qū)動(dòng)方式，既提高了凝汽器真空度，又降低了能源消耗，使節(jié)能效果獲得最大化。

（4）使用基于三通電動(dòng)閥的安全補(bǔ)償系統(tǒng)，既不影響原開式水冷卻系統(tǒng)切入，也不影響真空泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)，使真空泵安全穩(wěn)定運(yùn)行得到最大保障。凝汽器真空提高系統(tǒng)通過三通電動(dòng)閥等安全補(bǔ)償系統(tǒng)，能夠做到在其投運(yùn)期間，原開式水冷卻系統(tǒng)處于隨時(shí)切入的備用狀態(tài)。一旦凝汽器真空提高系統(tǒng)不能滿足真空泵工作要求，系統(tǒng)能夠立刻切換到原開式水冷卻系統(tǒng)中，真空泵運(yùn)轉(zhuǎn)絲毫不受影響。

3 在運(yùn)行優(yōu)化方面采取的措施

3.1 正壓直吹式低速磨煤機(jī)啟停不投油正壓直吹式低速制粉系統(tǒng)磨煤機(jī)啟動(dòng)過程中，由其對(duì)應(yīng)的燃燒器噴出的煤粉氣流濃度是一個(gè)由低到高的過程；磨煤機(jī)停運(yùn)過程中，由其對(duì)應(yīng)的燃燒器噴出的煤粉氣流濃度是一個(gè)由高到低的過程，為保證煤粉的可靠著火燃燒，按照設(shè)計(jì)要求，鄒縣電廠7號(hào)、8號(hào)鍋爐每次啟、停磨煤機(jī)，都必須將該磨煤機(jī)所對(duì)應(yīng)的油槍全部投入運(yùn)行，否則磨煤機(jī)啟、停程序?qū)o法執(zhí)行。為適應(yīng)電網(wǎng)需求、滿足電力用戶的需要，7 號(hào)、8 號(hào)機(jī)組負(fù)荷幾乎每天都在500 MW～1 000 MW 之間變化，這就需要頻繁地啟停磨煤機(jī)，導(dǎo)致啟停磨煤機(jī)的助燃耗油量較高。考慮到 7 號(hào)、8 號(hào)爐燃煤煤種揮發(fā)分較高（Vdaf =40%～30%），煤粉的著火點(diǎn)溫度為650 ℃～750 ℃，在機(jī)組負(fù)荷大于 50%時(shí)，爐膛溫度大于 1 000 ℃，能滿足煤粉著火的需要。為了節(jié)約燃油，提出了機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)啟停制粉系統(tǒng)不投油的節(jié)能思路。對(duì)7 號(hào)、8 號(hào)爐首先進(jìn)行了停運(yùn)、啟動(dòng)第六臺(tái)磨煤機(jī)不投油試驗(yàn)，磨煤機(jī)停運(yùn)、啟動(dòng)過程中，鍋爐燃燒穩(wěn)定。在此基礎(chǔ)上，對(duì) 7號(hào)、8 號(hào)爐又進(jìn)行了停運(yùn)、啟動(dòng)第五臺(tái)、第四臺(tái)磨煤機(jī)不投油試驗(yàn)，磨煤機(jī)停運(yùn)、啟動(dòng)過程中，爐膛負(fù)壓正常，試驗(yàn)效果良好，從而實(shí)現(xiàn)了機(jī)組正常運(yùn)行中啟停磨煤機(jī)不投油。根據(jù)試驗(yàn)摸索，取得以下運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。（1） 機(jī)組負(fù)荷必須大于 50%額定負(fù)荷且鍋爐各聯(lián)鎖保護(hù)投入正常，控制“油槍運(yùn)行”信號(hào)的強(qiáng)弱程度。（2）啟停磨煤機(jī)期間停止?fàn)t膛吹灰。（3）要求燃燒穩(wěn)定，若出現(xiàn)給煤機(jī)頻繁斷煤、磨煤機(jī)料位不穩(wěn)定、負(fù)壓波動(dòng)等情況時(shí)，啟停磨煤機(jī)需投油。（4）啟動(dòng)磨煤機(jī)時(shí)，磨煤機(jī)出口溫度大于 60 ℃時(shí)方可啟動(dòng)給煤機(jī)。（5）給煤量增加要緩慢，防止磨煤機(jī)出口溫度突降。（6）啟停下層噴燃器所對(duì)應(yīng)的磨煤機(jī)時(shí)，必須保證其對(duì)側(cè)及上層噴燃器所對(duì)應(yīng)的磨煤機(jī)運(yùn)行正常。（7）啟停磨煤機(jī)過程中，運(yùn)行人員應(yīng)對(duì)該磨煤機(jī)所對(duì)應(yīng)的噴燃器燃燒情況連續(xù)監(jiān)視，發(fā)現(xiàn)異常情況及時(shí)處理。（8）啟停第四臺(tái)磨煤機(jī)時(shí)，優(yōu)先啟停中上層噴燃器所對(duì)應(yīng)的磨煤機(jī)。（9）不投油啟停磨煤機(jī)，運(yùn)行人員應(yīng)通過“燃煤摻配摻燒管理網(wǎng)站”了解煤質(zhì)情況，應(yīng)保證燃煤的干燥無灰基揮發(fā)分大于30%。（10）由于“油槍運(yùn)行”信號(hào)強(qiáng)制過程中，會(huì)出現(xiàn)“全燃料失去MFT”拒動(dòng)，當(dāng)出現(xiàn)全燃料失去工況時(shí)，此時(shí)“臨界火焰”與“全火焰”失去 MFT 保護(hù)會(huì)動(dòng)作，否則應(yīng)“手動(dòng) MFT”。該發(fā)電公司2 臺(tái)百萬千瓦機(jī)組正常運(yùn)行中啟停制粉系統(tǒng)不投油，說明了旋流燃燒器在燃用高揮發(fā)分煤種時(shí)，不投油啟停制粉系統(tǒng)是安全可靠的，對(duì)于火力發(fā)電廠啟停制粉系統(tǒng)不投油有很好的借鑒和推廣的意義。

3.2 冬季單循泵運(yùn)行循環(huán)水泵電機(jī)功率為3 650 kW，是最大的耗電設(shè)備之一。如何在不具備設(shè)備改造條件和調(diào)整手段的前提下降低循環(huán)水泵的電耗，是一個(gè)急需解決的重要課題。經(jīng)調(diào)研，目前新投產(chǎn)的機(jī)組，循環(huán)水系統(tǒng)大部分設(shè)計(jì)為“一運(yùn)一備”或 2 臺(tái)機(jī)組“兩運(yùn)一備”的方式，循環(huán)水泵的電耗相對(duì)較低。鄒縣電廠1 000 MW機(jī)組冬季循環(huán)水溫度低、凝汽器真空達(dá)到-99.5 kPa，若在保證機(jī)組真空的情況下停運(yùn)一臺(tái)循環(huán)水泵，將循環(huán)水泵的運(yùn)行方式由“兩運(yùn)一備”優(yōu)化為“一運(yùn)兩備”，將大大降低機(jī)組的廠用電率。通過安全性評(píng)價(jià)、可行性論證以及試驗(yàn)實(shí)施了單循泵運(yùn)行方式。執(zhí)行單循泵運(yùn)行措施以來，未發(fā)生循泵跳閘事件。（1）為保證機(jī)組的安全，防止凝汽器發(fā)生水錘，目前保持輔泵和一臺(tái)循環(huán)水泵并聯(lián)運(yùn)行。（2）為保證銅管的清潔程度，每 3 天啟動(dòng)第二臺(tái)循環(huán)水泵投入膠球清洗裝置，在7 號(hào)機(jī)組首次大修期間，檢查凝汽器不銹鋼管清潔、無堵塞，證明了每3天投入一次膠球清洗裝置的做法是可行的。3.3 低負(fù)荷實(shí)行單臺(tái)凝結(jié)水泵節(jié)能的運(yùn)行方式。

參考文獻(xiàn)

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[作者簡介] 韓麗明（1980—），男，內(nèi)蒙古人，畢業(yè)于內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)，學(xué)士學(xué)位，工程師，現(xiàn)從事火力發(fā)電廠集控運(yùn)行管理工作。