火力發(fā)電廠六十六萬(wàn)機(jī)組節(jié)能增效研究

劉中華+程文峰+孫濤+呂國(guó)文++謝剛

摘 要：文章通過(guò)對(duì)火力發(fā)電廠中的加熱系統(tǒng)、除塵器、給水泵配置、循環(huán)水系統(tǒng)、水務(wù)中心、三大風(fēng)機(jī)及變壓器的設(shè)計(jì)和選擇要求，提出了火力發(fā)電廠六十六萬(wàn)機(jī)組發(fā)電工作過(guò)程中的節(jié)能降耗增效措施。

關(guān)鍵詞：工程設(shè)計(jì)；發(fā)電；火電廠；節(jié)能減排；能耗

1 概述

火力發(fā)電廠作為高能耗企業(yè)，不斷推進(jìn)項(xiàng)目?jī)?yōu)化工作，通過(guò)加強(qiáng)設(shè)備選型及施工管理工作，做好“四大”控制，確保機(jī)組發(fā)電工作過(guò)程中各項(xiàng)指標(biāo)優(yōu)于同等級(jí)機(jī)組水平，力爭(zhēng)將工程打造成安全、高效、環(huán)保、節(jié)能的精品工程。本文從加熱系統(tǒng)、除塵器、給水泵配置、循環(huán)水系統(tǒng)、水務(wù)中心、三大風(fēng)機(jī)及變壓器的設(shè)計(jì)和選擇要求提出了火力發(fā)電廠六十六萬(wàn)機(jī)組發(fā)電工作過(guò)程中的節(jié)能降耗增效措施。

2 加熱系統(tǒng)

本工程通過(guò)設(shè)置鄰機(jī)加熱系統(tǒng)，利用鄰機(jī)四段抽汽（不足時(shí)由冷段補(bǔ)足）加熱本機(jī)除氧器，提高進(jìn)入鍋爐的給水溫度至150℃以上，可在鍋爐不點(diǎn)火情況下完成鍋爐的熱態(tài)清洗，清洗完成后在爐膛內(nèi)形成暖風(fēng)暖爐的情形，為鍋爐的點(diǎn)火創(chuàng)造有利條件，同時(shí)可縮短機(jī)組啟動(dòng)時(shí)間。

采用鄰機(jī)加熱系統(tǒng)后可以節(jié)省大量燃料，具有一定的節(jié)能優(yōu)勢(shì)；綜合壽命期內(nèi)兩臺(tái)機(jī)組折現(xiàn)收益為130萬(wàn)元，具備一定的經(jīng)濟(jì)效益。

3 除塵器

通過(guò)在除塵器前設(shè)置一級(jí)低溫省煤器，可配合低低溫靜電除塵技術(shù)，提高除塵器的除塵效率。根據(jù)通過(guò)低溫省煤器的凝結(jié)水流量以及在凝結(jié)水系統(tǒng)中的設(shè)置位置，低溫省煤器可分為部分流量以及全流量?jī)煞N型式，通過(guò)經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較，在除塵器前設(shè)置一級(jí)部分流量低溫省煤器的方案，年費(fèi)用最低，經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)最為明顯。

在除塵器入口設(shè)置一級(jí)低溫省煤器，采用部分流量來(lái)加熱凝結(jié)水。相對(duì)于不設(shè)置低溫省煤器的方案，該方案單臺(tái)機(jī)組可降低發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗約1.312g/kWh，每年節(jié)約標(biāo)煤4329t，雖然設(shè)備投資需增加1210萬(wàn)元，但是每年可以節(jié)約的運(yùn)行費(fèi)用為410萬(wàn)元，經(jīng)濟(jì)效益最優(yōu)。

4 給水泵配置

汽動(dòng)給水泵前置泵與主泵同軸設(shè)置方案初期投資與前置泵電機(jī)驅(qū)動(dòng)方案相當(dāng)，對(duì)本工程主廠房布置沒(méi)有影響，且節(jié)省了零米層布置空間，降低了機(jī)組的廠用電，因此推薦本工程采用汽動(dòng)給水泵前置泵與主泵同軸設(shè)置方案。該方案年費(fèi)用較前置泵電機(jī)驅(qū)動(dòng)方案低83萬(wàn)元，在經(jīng)濟(jì)性方面具有優(yōu)勢(shì)。

采用1×100%容量汽泵組與2×50%容量汽泵組在技術(shù)及可靠性上均能滿(mǎn)足本工程要求，但1×100%容量汽泵組效率更高，相對(duì)于2×50%容量方案，可節(jié)省機(jī)組熱耗約14kJ/kWh。

給水泵汽輪機(jī)排汽分為設(shè)置單獨(dú)凝汽器和排至主機(jī)凝汽器兩種方案。設(shè)置單獨(dú)凝汽器系統(tǒng)更加復(fù)雜，設(shè)備投資有所增加，但通過(guò)降低小機(jī)排汽背壓，從而降低機(jī)組熱耗，本工程經(jīng)過(guò)計(jì)算，可節(jié)省機(jī)組熱耗約6kJ/kWh。通過(guò)經(jīng)濟(jì)技術(shù)對(duì)比分析，采用100%容量汽泵組，給水泵汽輪機(jī)排汽設(shè)置單獨(dú)凝汽器，汽泵組設(shè)置在汽機(jī)房中間層靠B列的方案，相對(duì)于常規(guī)2×50%容量汽泵組排汽至主機(jī)凝汽器方案，年費(fèi)用節(jié)省317萬(wàn)元，經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)。

由于本工程為新建機(jī)組，且前置泵與主泵同軸，若取消電動(dòng)給水泵，則需要增設(shè)啟動(dòng)鍋爐為汽動(dòng)給水泵組提供啟動(dòng)汽源，還需要增設(shè)鍋爐上水泵給鍋爐上水，另外，在安裝以及調(diào)試階段汽輪機(jī)以及輔機(jī)的安裝會(huì)制約工期，另外從運(yùn)行費(fèi)用上來(lái)說(shuō)，機(jī)組啟動(dòng)一次，即可盈利109.25萬(wàn)元，所以本工程推薦設(shè)置電動(dòng)啟動(dòng)給水泵。且為節(jié)省工程投資，采用兩機(jī)公用1臺(tái)30%容量的啟動(dòng)電泵方案。

綜上，本工程給水泵組配置方案，推薦采用1×100%BMCR容量汽動(dòng)給水泵組，給水泵汽輪機(jī)排汽設(shè)置單獨(dú)凝汽器，前置泵與主泵同軸布置在汽機(jī)房中間層靠B列，兩臺(tái)機(jī)組設(shè)置1臺(tái)30%BMCR容量的電動(dòng)啟動(dòng)泵。

5 循環(huán)水系統(tǒng)

本工程循環(huán)水系統(tǒng)依照全年按變倍率工況中一年二季（熱、冷季）運(yùn)行的方式確定。對(duì)不同的方案組合，主機(jī)加小機(jī)凝汽器面積41000m2、冷卻塔面積10000m2、冷卻倍率55倍配置方案組合的年費(fèi)用最低。

對(duì)于本期工程的循環(huán)供水系統(tǒng)，考慮到經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的可能變化和不同情況下年費(fèi)用的計(jì)算結(jié)果，以及在年費(fèi)用相差不大等因素下，循環(huán)水系統(tǒng)在本設(shè)計(jì)階段推薦冷端配置方案組合為：自然通風(fēng)冷卻塔面積：10000m2，凝汽器面積：41000m2，冷卻倍率：55/33（循環(huán)水泵運(yùn)行工況一年二季），循環(huán)水管徑：DN3200，對(duì)以上推薦的冷端配置方案，冷卻塔年平均出水溫度（凝汽器入口冷卻水溫）22.15℃，計(jì)算主機(jī)對(duì)應(yīng)的背壓為5.06kPa。在夏季校核條件下的冷卻水溫為34.42℃，對(duì)應(yīng)的機(jī)組背壓為9.69kPa。

6 水務(wù)中心

本工程將全廠水系統(tǒng)納入統(tǒng)一的水務(wù)中心管理，實(shí)現(xiàn)取、用、排、耗水的全過(guò)程控制。根據(jù)相關(guān)工藝特點(diǎn)，集合全廠水處理系統(tǒng)設(shè)備，形成以原水預(yù)處理、鍋爐補(bǔ)給水處理、工業(yè)廢水處理為核心，工藝聯(lián)合布置相結(jié)合，管理、服務(wù)相對(duì)集中的聯(lián)合建構(gòu)筑物-水務(wù)中心。水務(wù)中心的設(shè)置不僅僅是聯(lián)合建構(gòu)筑物的簡(jiǎn)單集合，也是以系統(tǒng)及流程的優(yōu)化為基礎(chǔ)，取消傳統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)邊界，設(shè)立全流程的水務(wù)管理系統(tǒng)，各子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能化，做到系統(tǒng)簡(jiǎn)化、投資節(jié)約。

通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)，本工程水務(wù)中心可以有效簡(jiǎn)化系統(tǒng)，減少設(shè)備，減少土地使用面積和建筑物體積，還可以減少運(yùn)行管理人員，不僅節(jié)約投資，還可以達(dá)到減員增效的效果。全流程的水務(wù)管理系統(tǒng)，系統(tǒng)流暢、簡(jiǎn)捷，無(wú)重復(fù)設(shè)置和備用。水務(wù)中心功能齊全，管理集中，符合電力建設(shè)工廠化、模塊化的設(shè)計(jì)發(fā)展方向，也是現(xiàn)代化管理運(yùn)行的需要。

7 三大風(fēng)機(jī)

一次風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)采用動(dòng)葉可調(diào)軸流式風(fēng)機(jī)，通過(guò)三大風(fēng)機(jī)的裕量系數(shù)合理優(yōu)化，對(duì)鍋爐三大風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)裕量進(jìn)行優(yōu)選，部分設(shè)備阻力不考慮系數(shù)，取其設(shè)備阻力的保證值，使風(fēng)機(jī)在高效率區(qū)域運(yùn)行，以達(dá)到節(jié)省廠用電費(fèi)用和投資費(fèi)用的目的。本工程對(duì)于三大風(fēng)機(jī)的原始選型數(shù)據(jù)，包括煙道漏風(fēng)系數(shù)、煙風(fēng)道布置、空預(yù)器漏風(fēng)率等進(jìn)行合理優(yōu)化，避免風(fēng)機(jī)選型過(guò)大而造成風(fēng)機(jī)電耗較高。

8 變壓器

變壓器是電廠發(fā)電和配電系統(tǒng)的重要設(shè)備，其自身要產(chǎn)生較大的有功功率損失和無(wú)功功率消耗。合理選用變壓器型式，可以減少變壓器的銅耗、鐵耗，降低電廠的運(yùn)行費(fèi)用。設(shè)計(jì)合理的接線(xiàn)方式和變壓器容量同樣有利于節(jié)能降耗。低壓干式變壓器有普通型和節(jié)能型兩種，節(jié)能型變壓器較普通型低壓廠用干式變壓器損耗可降低約28%，節(jié)能效果十分顯著，如采用節(jié)能變壓器后，1600kVA和2000kVA變壓器損耗可分別下降4.7kW和6kW左右。由上可見(jiàn)，在選擇變壓器時(shí)，如采用損耗低、效率高的節(jié)能變壓器，電廠節(jié)電效果將十分可觀，對(duì)提高電廠的綜合經(jīng)濟(jì)效益是十分有利的。

參考文獻(xiàn)

[1]周懷春.火力發(fā)電廠節(jié)能技術(shù)叢書(shū)汽輪機(jī)設(shè)備及系統(tǒng)節(jié)能[M].北京：中國(guó)電力出版社，2008.

[2]葉濤.熱力發(fā)電廠（第4版）[M].北京：中國(guó)電力出版社，2012.

[3]苗世洪，朱永利.發(fā)電廠電氣部分（第五版）[M].北京：中國(guó)電力出版社，2015.