陶再素
(華電白音華金山發(fā)電有限公司,內(nèi)蒙古錫林郭勒 026200)
火電廠節(jié)能及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行措施
陶再素
(華電白音華金山發(fā)電有限公司,內(nèi)蒙古錫林郭勒 026200)
結(jié)合華電白音華金山發(fā)電有限公司在創(chuàng)建節(jié)約型企業(yè)過(guò)程中的實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),介紹了從鍋爐參數(shù)控制、燃燒調(diào)整、降低汽輪機(jī)背壓、提高給水溫度及節(jié)約廠用電等方面采取的一系列切實(shí)可行的措施,使電廠達(dá)到節(jié)能降耗、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的,收到良好效果。
節(jié)能降耗;燃燒調(diào)整;背壓;給水溫度;廠用電;汽水
資源節(jié)約和環(huán)境保護(hù)是我國(guó)的基本國(guó)策,推進(jìn)節(jié)能減排工作,加快建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)是我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重大戰(zhàn)略任務(wù)。華電白音華金山發(fā)電公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)白音華發(fā)電公司)2× 600MW直接空冷火力發(fā)電機(jī)組煤耗和廠用電率高,生產(chǎn)成本長(zhǎng)期居高不下。本文通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),總結(jié)了火電廠在運(yùn)行過(guò)程中可采取的節(jié)能降耗、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行措施。
1.1 降低運(yùn)行背壓
機(jī)組背壓對(duì)發(fā)電煤耗影響很大,額定工況下,背壓降低1 kPa,發(fā)電煤耗約降低2.045 g/(kW·h)。白音華發(fā)電公司#1,#2機(jī)組額定背壓為11 kPa,600 MW工況下阻塞背壓為7 kPa,為降低運(yùn)行背壓,增強(qiáng)機(jī)組做功能力,采取如下措施。
(1)根據(jù)背壓參數(shù)限制曲線的要求,參考機(jī)組負(fù)荷、環(huán)境溫度等因素,冬季盡可能把運(yùn)行背壓控制在8~9 kPa,空冷系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)大面積冷區(qū)時(shí)可適當(dāng)提高運(yùn)行背壓。當(dāng)環(huán)境溫度小于-20℃時(shí),逆流區(qū)風(fēng)機(jī)最高頻率不允許高于35 Hz,以保證逆流區(qū)不因過(guò)冷而發(fā)生凍結(jié)。順流區(qū)、逆流區(qū)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速在正常運(yùn)行中盡量保持一致,以保證整個(gè)空冷島蒸汽分布均勻,如抽真空管路溫度較低,可控制逆流區(qū)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速比順流區(qū)轉(zhuǎn)速低3~8 Hz。最少保持2臺(tái)真空泵運(yùn)行,以免由于空氣未能及時(shí)抽出而產(chǎn)生氣塞現(xiàn)象,造成局部過(guò)冷凍結(jié)。防凍主要通過(guò)每列機(jī)組#2,#6逆流風(fēng)機(jī)的反轉(zhuǎn)回暖來(lái)實(shí)現(xiàn),當(dāng)環(huán)境溫度小于-15℃時(shí),回暖程序控制方式更改為10,30,50,70列回暖程序同時(shí)啟動(dòng),上述回暖程序結(jié)束后啟動(dòng)20,40,60,80列回暖程序,回暖程序循環(huán)進(jìn)行,無(wú)時(shí)間間隔,不得終止;當(dāng)-15℃≤環(huán)境溫度<2℃時(shí),采用雙列逆流風(fēng)機(jī)回暖,回暖順序?yàn)?0+50,20+60,30+70,40+80,間隔時(shí)間為5 min。當(dāng)?shù)拓?fù)荷運(yùn)行時(shí),空冷風(fēng)機(jī)全停后,回暖程序繼續(xù)進(jìn)行,禁止利用啟動(dòng)全部逆流區(qū)風(fēng)機(jī)長(zhǎng)期反轉(zhuǎn)的方式提高機(jī)組背壓,否則易造成順流區(qū)凍結(jié)。
(2)夏季環(huán)境溫度較高,在大負(fù)荷時(shí)段,為保證運(yùn)行安全,必須留出一定的背壓裕量,以防止由于外界擾動(dòng)造成背壓迅速惡化最終導(dǎo)致背壓保護(hù)動(dòng)作跳機(jī)。任何情況下,機(jī)組運(yùn)行背壓不得超過(guò)40 kPa。當(dāng)機(jī)組背壓達(dá)25kPa時(shí),應(yīng)保持3臺(tái)真空泵運(yùn)行,同時(shí)投入#2機(jī)組空冷島噴淋系統(tǒng)。經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為,#2機(jī)組空冷島噴淋系統(tǒng)投入后(流量為90 t/h),機(jī)組運(yùn)行背壓可以降低4~5 kPa,效益明顯,#1機(jī)組在2016年大修時(shí)也將對(duì)空冷島加裝噴淋系統(tǒng)。
(3)由于白音華地區(qū)風(fēng)沙較大,空冷島散熱面積灰、積沙嚴(yán)重,為保持散熱面清潔,每年5—10月,對(duì)空冷島散熱面進(jìn)行2~3次全面沖洗,以保證散熱效果。
(4)機(jī)組運(yùn)行中,堅(jiān)持每月一次真空嚴(yán)密性試驗(yàn)。機(jī)組停運(yùn)后,及時(shí)進(jìn)行排汽裝置灌水查漏。平常加強(qiáng)對(duì)凝結(jié)水溶氧等參數(shù)的監(jiān)視,如發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)認(rèn)真分析,同時(shí)加強(qiáng)系統(tǒng)漏點(diǎn)的查找。對(duì)發(fā)現(xiàn)的漏點(diǎn)要及時(shí)處理,保證真空系統(tǒng)不漏氣。
1.2 減小凝結(jié)水過(guò)冷度[1-3]
凝結(jié)水過(guò)冷度對(duì)發(fā)電煤耗影響比較大,額定工況下凝結(jié)水過(guò)冷度每升高1℃,發(fā)電煤耗上升約0.0483 g/(kW·h)。由于空冷系統(tǒng)管路長(zhǎng),面積大,凝結(jié)水過(guò)冷度普遍較大,為減小過(guò)冷度,采取以下措施。
(1)按規(guī)定投入凝結(jié)水過(guò)冷霜凍保護(hù)。當(dāng)運(yùn)行列任一凝結(jié)水溫度低于35℃,或排汽溫度與運(yùn)行列任一凝結(jié)水溫度的差大于15℃,且環(huán)境溫度低于2℃時(shí),發(fā)出凝結(jié)水過(guò)冷報(bào)警信號(hào);過(guò)冷持續(xù)10 min后,發(fā)出凝結(jié)水霜凍保護(hù)報(bào)警信號(hào),同時(shí)控制系統(tǒng)將排汽壓力設(shè)定值升高3 kPa,多啟動(dòng)1臺(tái)真空泵。
(2)運(yùn)行中空冷島凝結(jié)水回水旁路電動(dòng)門(mén)必須處于關(guān)閉狀態(tài)。
(3)定期對(duì)凝結(jié)水管路進(jìn)行檢查,保證保溫良好,冬季電伴熱可靠投入。
1.3 提高給水溫度[4]
給水溫度變化,一方面引起回?zé)岢槠孔兓?,影響做功能力,另一方面使鍋爐排煙溫度變化,影響鍋爐效率,額定工況下給水溫度每降低1℃,發(fā)電煤耗約增加0.0710 g/(kW·h)。
(1)確保高壓加熱器(以下簡(jiǎn)稱(chēng)高加)投入率,實(shí)現(xiàn)高加滑啟、滑停。在給水泵啟動(dòng)后,及時(shí)將高加水側(cè)投入,2000 r/min中速暖機(jī)時(shí)投入高加汽側(cè),汽輪機(jī)打閘前退出高加,機(jī)組運(yùn)行中保持高加水位穩(wěn)定。
(2)調(diào)整高加水位。加熱器水位過(guò)高會(huì)淹沒(méi)有效傳熱面,降低熱經(jīng)濟(jì)性,同時(shí)疏水可能倒流入汽輪機(jī),危及主機(jī)安全,使進(jìn)汽側(cè)壓力擺動(dòng)或升高,端差增大,還可能導(dǎo)致抽汽管和加熱器殼體振動(dòng);水位過(guò)低或無(wú)水位,蒸汽經(jīng)疏水管進(jìn)入相鄰較低一級(jí)加熱器,大量排擠低壓抽汽,降低熱經(jīng)濟(jì)性,并可能使該級(jí)加熱器汽側(cè)超壓,尾部管束受到?jīng)_蝕,同時(shí)加速對(duì)疏水管道及閥門(mén)的沖刷,引起疏水管振動(dòng)和疲勞損壞。白音華發(fā)電公司#1,#2機(jī)組長(zhǎng)期存在#1高加下端差大(比額定端差高約6℃)、#2高加溫升偏低(比額定溫升低約10℃)、減負(fù)荷過(guò)程中#3高加水位波動(dòng)等問(wèn)題,經(jīng)對(duì)比分析,除汽輪機(jī)內(nèi)部原因?qū)е赂骷?jí)抽汽溫度偏高外,#2高加運(yùn)行水位比標(biāo)準(zhǔn)水位高約120 mm,#3高加運(yùn)行水位比標(biāo)準(zhǔn)水位高約30 mm也是引起異?,F(xiàn)象的原因,將水位調(diào)整至標(biāo)準(zhǔn)水位后,高加端差及水位波動(dòng)等異?,F(xiàn)象均有所緩解。
(3)定期檢查高加旁路有無(wú)漏泄以及抽汽逆止門(mén)或加熱器進(jìn)汽門(mén)開(kāi)度是否正常,以保證抽汽壓降正常,核對(duì)給水溫度是否達(dá)到負(fù)荷對(duì)應(yīng)的要求。
火力發(fā)電廠鍋爐效率提高1百分點(diǎn),可以使發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗降低3~4 g/(kW·h),因此,通過(guò)對(duì)鍋爐的運(yùn)行方式進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整,可有效提高效率,達(dá)到節(jié)能目的。
2.1 加強(qiáng)燃燒調(diào)整
(1)加強(qiáng)運(yùn)行中的燃燒調(diào)整。運(yùn)行中根據(jù)負(fù)荷的變化情況與燃燒情況及時(shí)調(diào)節(jié)一、二次風(fēng)的設(shè)定值,保持磨煤機(jī)入口調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)全開(kāi),用一次風(fēng)母管風(fēng)壓調(diào)節(jié)各臺(tái)磨煤機(jī)一次風(fēng)量,減小節(jié)流損失,降低一次風(fēng)機(jī)電流。在保證不堵磨的前提下盡量減小各臺(tái)磨煤機(jī)一次風(fēng)量,從而降低一次風(fēng)總量,減少煤粉氣流著火熱量,也能降低火焰中心高度,同時(shí)降低選擇性催化還原(SCR)區(qū)入口NOx質(zhì)量濃度,減少?lài)姲绷俊?/p>
控制氧量在合理的范圍內(nèi),減少系統(tǒng)漏風(fēng)。600 MW負(fù)荷下氧量控制在2.0%,480 MW負(fù)荷下氧量控制在2.5%,360 MW以下低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的氧量控制在3.5%左右(如再熱蒸汽溫度正常,氧量可控制在3.0%)。
(2)保持合適的爐膛負(fù)壓及合理的火焰中心位置。應(yīng)維持爐膛負(fù)壓在-100~-50 Pa穩(wěn)定運(yùn)行,既可以保證爐內(nèi)的火焰沖滿度,又可以減少系統(tǒng)漏風(fēng)。當(dāng)少于等于4臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行時(shí),保持磨煤機(jī)集中運(yùn)行,盡量避免隔層運(yùn)行,以保持燃燒穩(wěn)定。
2.2 調(diào)整汽溫及減溫水量
加強(qiáng)主蒸汽及再熱蒸汽溫度的調(diào)整,減少再熱器減溫水量。
(1)爐側(cè)主蒸汽及再熱蒸汽溫度盡量靠近額定值,但不超過(guò)額定值。
(2)再熱蒸汽溫度調(diào)節(jié)方面,當(dāng)SCR區(qū)煙溫不超過(guò)420℃時(shí),用尾部煙氣擋板調(diào)節(jié)再熱器溫度,不用再熱器減溫水調(diào)節(jié)。
2.3 加強(qiáng)受熱面吹灰
在鍋爐運(yùn)行當(dāng)中,受熱面上結(jié)渣或積灰使受熱面的傳熱變差,排煙溫度升高。為了減少排煙損失,如負(fù)荷滿足吹灰要求,按規(guī)定對(duì)鍋爐進(jìn)行吹灰,保持受熱面清潔,減少排煙熱損失。
2.4 減小脫硝系統(tǒng)噴氨量
噴氨量方面,現(xiàn)以脫硫側(cè)凈煙氣排放NOx質(zhì)量濃度為準(zhǔn),控制在85~95 mg/m3(標(biāo)態(tài),下同),加、減負(fù)荷時(shí)及時(shí)調(diào)節(jié)噴氨量,保證氨逃逸率不超標(biāo),并降低噴氨量。當(dāng)SCR區(qū)出口NOx質(zhì)量濃度與脫硫側(cè)凈煙氣排放NOx質(zhì)量濃度出現(xiàn)較大偏差時(shí),應(yīng)及時(shí)聯(lián)系人員進(jìn)行檢修校驗(yàn)。目前白音華發(fā)電公司氨逃逸率均控制在0.21 mg/m3以下。
2.5 采用滑壓運(yùn)行方式
低負(fù)荷下定壓運(yùn)行,大型鍋爐難以維持主蒸汽及再熱蒸汽溫度,而變壓運(yùn)行時(shí),鍋爐較易保持額定的主蒸汽及再熱蒸汽溫度。當(dāng)變壓運(yùn)行主蒸汽壓力下降,溫度保持一定時(shí),雖然蒸汽的過(guò)熱比焓隨壓力的降低而降低,但由于飽和蒸汽比焓上升較多,總比焓明顯升高,這一點(diǎn)是變壓運(yùn)行取得經(jīng)濟(jì)性的重要因素。變壓運(yùn)行汽壓降低、汽溫不變時(shí),汽輪機(jī)各級(jí)容積流量、流速近似不變,能在低負(fù)荷時(shí)保持汽輪機(jī)內(nèi)效率不下降,同時(shí)高壓缸各級(jí)與高壓缸排汽溫度都有所升高,這就保證了再熱蒸汽溫度,有助于改善熱循環(huán)效率。另外,在變壓運(yùn)行時(shí),允許給水壓力相應(yīng)降低,在采用變速給水時(shí)可顯著減少給水泵的用電,減輕水流對(duì)給水泵的侵蝕,延長(zhǎng)給水泵的使用壽命。
為提高機(jī)組運(yùn)行效率,經(jīng)華電電力科學(xué)研究院試驗(yàn)測(cè)定,分別給出了白音華發(fā)電公司#1,#2汽輪機(jī)主蒸汽壓力與負(fù)荷最優(yōu)關(guān)系曲線,運(yùn)行中按滑壓曲線保持定-滑-定運(yùn)行方式,正常情況下滑壓偏置應(yīng)為0 MPa。
(1)定壓方式下,壓力值由操作員設(shè)定,有上、下限制值,上限值為17 MPa,下限值為4 MPa,定壓變化速率為0.26 MPa/min。
(2)滑壓方式下,滑壓的定值由負(fù)荷指令按照主蒸汽壓力與負(fù)荷曲線控制。
#1機(jī)組自動(dòng)滑壓的負(fù)荷范圍為180~565 MW,對(duì)應(yīng)的壓力范圍為5.90~16.67 MPa。各節(jié)點(diǎn)負(fù)荷與壓力的對(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)表1。
表1 #1機(jī)組各節(jié)點(diǎn)負(fù)荷與壓力的對(duì)應(yīng)關(guān)系
#2機(jī)組自動(dòng)滑壓的負(fù)荷范圍為180~560 MW,對(duì)應(yīng)的壓力范圍為5.90~16.67 MPa。各節(jié)點(diǎn)負(fù)荷與壓力的對(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)表2。
表2 #2機(jī)組各節(jié)點(diǎn)負(fù)荷與壓力的對(duì)應(yīng)關(guān)系
3.1 合理安排電動(dòng)給水泵運(yùn)行方式
(1)低負(fù)荷段采用單臺(tái)給水泵運(yùn)行。經(jīng)#2機(jī)組A給水泵最大出力試驗(yàn)結(jié)果得出:?jiǎn)闻_(tái)電動(dòng)給水泵運(yùn)行時(shí),在保證安全的前提下,能滿足425 MW負(fù)荷要求(主蒸汽壓力按滑壓曲線設(shè)定,主蒸汽及再熱蒸汽溫度為540℃,背壓為9 kPa,主蒸汽流量為1350 t/h)。決定在機(jī)組低負(fù)荷(400 MW)且主蒸汽流量在1300t/h以下時(shí)采用單臺(tái)電動(dòng)給水泵運(yùn)行方式,目前廠用電率降低明顯。
(2)合理安排機(jī)組啟、停階段給水泵運(yùn)行方式。機(jī)組啟動(dòng)后,特別是冬季,鍋爐上水至正常水位,停止給水泵運(yùn)行,待汽包水位降低至報(bào)警值或機(jī)側(cè)旁路投運(yùn)時(shí),再啟動(dòng)給水泵運(yùn)行;機(jī)組停運(yùn)時(shí),鍋爐汽包壓力降低至1.7 MPa,將汽包水位上升至最高可見(jiàn)水位后停止給水泵運(yùn)行。
3.2 鍋爐采用單側(cè)風(fēng)機(jī)運(yùn)行啟動(dòng)方式
鍋爐啟動(dòng)單側(cè)引、送、一次風(fēng)機(jī)運(yùn)行點(diǎn)火,在機(jī)組并網(wǎng)前方才啟動(dòng)另一側(cè)風(fēng)機(jī)并列運(yùn)行??蓽p少單側(cè)風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)間7~10 h。
3.3 對(duì)大功率電機(jī)進(jìn)行變頻改造
白音華發(fā)電公司#1,#2機(jī)組凝結(jié)水泵、循環(huán)水泵均已進(jìn)行變頻改造,降耗效果顯著。單臺(tái)循環(huán)水泵頻率40~45 Hz即能夠滿足運(yùn)行需要,降低運(yùn)行電流約10 A。凝結(jié)水泵采用變頻方式運(yùn)行以后,凝結(jié)水母管壓力由3.2 MPa降低至1.5 MPa,600 MW工況下,凝泵高壓側(cè)電流能降低約50 A。
3.4 其他節(jié)能措施
(1)成對(duì)設(shè)置的低壓廠用變壓器,將其中1臺(tái)轉(zhuǎn)成熱備用,用1臺(tái)變壓器帶2段動(dòng)力電源母線,節(jié)省1臺(tái)低壓廠用變壓器的空載損耗。
(2)合理控制廠房?jī)?nèi)的照明,保證照明充分的前提下及時(shí)關(guān)閉照明。
(3)根據(jù)環(huán)境溫度情況及時(shí)停止設(shè)備電伴熱,以節(jié)省廠用電。
4.1 降低補(bǔ)水率
電廠補(bǔ)水率是一項(xiàng)重要指標(biāo),額定工況下補(bǔ)水率每升高1%,增加發(fā)電煤耗約0.0717g/(kW·h)。白音華發(fā)電公司從以下幾方面降低補(bǔ)給水量。
(1)根據(jù)化學(xué)分析結(jié)果,合理控制鍋爐排污量,減少汽水損失。
(2)加強(qiáng)閉冷水箱、凝結(jié)水補(bǔ)充水箱的水位控制,避免溢流。
(3)合理安排真空泵的運(yùn)行方式,避免真空泵抽氣中大量帶汽,凝結(jié)成水后通過(guò)分離器溢流。
(4)機(jī)組啟動(dòng)后或運(yùn)行中每月對(duì)汽水系統(tǒng)閥門(mén)進(jìn)行一次全面檢查,確保關(guān)閉嚴(yán)密,對(duì)存在內(nèi)漏的閥門(mén)及時(shí)隔離處理,減少汽水損失。
(5)制定措施,對(duì)機(jī)組排汽裝置灌水查漏或鍋爐水壓試驗(yàn)后的存水進(jìn)行回收。根據(jù)統(tǒng)計(jì),排汽裝置灌水查漏的回收水量約為880 m3/次,鍋爐水壓試驗(yàn)后回收水量約為500 m3/次(再熱器內(nèi)存水340 m3,剩余為主蒸汽、再熱蒸汽管路存水)。
(6)對(duì)廠區(qū)暖氣系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改造,避免因部分區(qū)域暖氣回水不暢而導(dǎo)致工質(zhì)就地外排。
(7)對(duì)生產(chǎn)廢水和雨排水全部回收再利用。合理控制廢水池、回用水池及機(jī)力通風(fēng)塔塔盆水位,防止塔盆溢流,避免外排。
4.2 降低工質(zhì)熱耗
(1)冬季或春秋季運(yùn)行時(shí),及時(shí)調(diào)整一次風(fēng)、二次風(fēng)暖風(fēng)器供汽電動(dòng)門(mén)開(kāi)度,保證暖風(fēng)器不凍的情況下,關(guān)小供汽總門(mén),降低空氣預(yù)熱器入口冷風(fēng)溫度,達(dá)到降低排煙溫度、節(jié)約輔汽用量的目的。
(2)對(duì)存在內(nèi)漏的汽水系統(tǒng)閥門(mén)及時(shí)隔離處理,減少高品質(zhì)汽水熱量損失。
(3)通過(guò)系統(tǒng)改造,冬季將鍋爐連排擴(kuò)容器疏水引至廠房暖通換熱機(jī)組進(jìn)行熱量回收。
(4)按照環(huán)境溫度編制溫度控制曲線,調(diào)整廠房暖氣系統(tǒng)一級(jí)汽水換熱機(jī)組二次側(cè)供水溫度,減少暖氣系統(tǒng)用汽量。
據(jù)2011—2015年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),白音華發(fā)電公司通過(guò)采取以上節(jié)能降耗措施,發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗由310.53 g/(kW·h)降低至300.56 g/(kW·h),發(fā)電廠用電率由8.01%降低至7.64%,補(bǔ)水率由2.04%降低至1.19%,取得了良好的節(jié)能效果?;痣姀S的節(jié)能降耗、提高經(jīng)濟(jì)效益的措施還有許多,需要更廣泛的相互交流和借鑒。
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(本文責(zé)編:弋洋)
TM 621
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1674-1951(2016)10-0066-03
陶再素(1975—),女,重慶梁平人,工程師,從事發(fā)電廠運(yùn)行管理方面的工作(E-mail:469968309@qq.com)。
2016-05-09;
2016-07-22