1000MW火電機(jī)組綜合節(jié)電技術(shù)研究

李克

摘 要：本文從備用電源選取和廠用電輔機(jī)兩個(gè)方面進(jìn)行創(chuàng)新優(yōu)化，降低外購(gòu)電電量和廠用電率，從而達(dá)到降低用電成本和總體廠用電量，最終實(shí)現(xiàn)綜合節(jié)電技術(shù)的目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：1000MW；啟備變；輔機(jī)；廠用電率

中圖分類(lèi)號(hào)：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1.概述

發(fā)電廠廠用電率是指機(jī)組在正常運(yùn)行狀態(tài)下某一時(shí)間段內(nèi)電力生產(chǎn)過(guò)程中所必需的自用電量占同一時(shí)期機(jī)組發(fā)電容量的百分比。廠用電率是衡量火力發(fā)電機(jī)組經(jīng)濟(jì)性能的主要指標(biāo)之一，降低廠用電率可以降低發(fā)電成本，提高發(fā)電廠的經(jīng)濟(jì)效益。廠用電率優(yōu)化主要依托于工藝系統(tǒng)的優(yōu)化，例如取消電動(dòng)給水泵，降低煙風(fēng)系統(tǒng)阻力，采用先進(jìn)的變頻技術(shù)等，這些措施減少了廠用電總用電量，為降低廠用電率打下了基礎(chǔ)。

2.影響廠用電率的主要因素

影響廠用電率的主要因素有：

（1）工藝系統(tǒng)的配置

如循環(huán)水系統(tǒng)的負(fù)荷隨季節(jié)變化很大，如何配置循環(huán)水泵直接影響了廠用電率。為了降低廠用電率，有些工程循環(huán)水泵采用雙速電機(jī)，夏季電機(jī)高速運(yùn)行，冬季電機(jī)低速運(yùn)行；也有些工程采用大小泵的配置方式，夏季大泵運(yùn)行，冬季小泵運(yùn)行。

（2）煤質(zhì)

1000MW機(jī)組和600MW機(jī)組磨煤機(jī)常規(guī)設(shè)置為5+1方式，正常時(shí)5臺(tái)磨運(yùn)行，當(dāng)煤質(zhì)較差時(shí)就需要再啟動(dòng)1臺(tái)磨，此時(shí)廠用電率就會(huì)增加0.06%左右。

（3）風(fēng)機(jī)的選型和裕度控制

風(fēng)機(jī)配套電機(jī)銘牌功率一般是根據(jù)鍋爐TB工況，同時(shí)考慮1.15倍的儲(chǔ)備系數(shù)，再按電動(dòng)機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)系列容量來(lái)選擇，這也造成風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)銘牌功率過(guò)大。如果按名牌功率計(jì)算廠用電率必然使計(jì)算值偏高。

（4）負(fù)荷率取值

廠用電率計(jì)算值能否與實(shí)際運(yùn)行值接近，很大程度上也取決于這些高壓負(fù)荷的負(fù)荷率取值是否合理和準(zhǔn)確。

3.廠用電優(yōu)化方案

本擴(kuò)建過(guò)程設(shè)計(jì)采用先進(jìn)脫硫、脫硝、高效除塵、廢水綜合利用等節(jié)能環(huán)保技術(shù)，節(jié)煤、節(jié)水，為高效、環(huán)保、節(jié)能型電廠。為降低廠用電率，各主要工藝專(zhuān)業(yè)均對(duì)設(shè)備選型和工藝系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化。

3.1 給水系統(tǒng)優(yōu)化

給水泵配置采用1×100%汽泵方案，且前置泵與主泵同軸布置。考慮到本工程為擴(kuò)建機(jī)組，不考慮設(shè)置電動(dòng)啟動(dòng)給水泵。該方案系統(tǒng)安全、可靠、運(yùn)行靈活、且節(jié)約廠用電的消耗。

3.2 凝結(jié)水系統(tǒng)優(yōu)化

本工程經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)核算，采用兩臺(tái)100%凝結(jié)水泵配兩套變頻器方案，以降低廠用電消耗，提高運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。通過(guò)凝結(jié)水泵變頻技術(shù)可有效地減少負(fù)荷變化調(diào)整造成的損失，凝泵實(shí)測(cè)容量較不使用變頻器的工程下降10%～15%，降低廠用電率約0.04%。

3.3 輔機(jī)冷卻水系統(tǒng)優(yōu)化

本工程主廠房?jī)?nèi)全部輔機(jī)采用閉式循環(huán)冷卻水冷卻，開(kāi)式水系統(tǒng)僅向閉式水換熱器供水。

3.4 增設(shè)煙氣余熱利用裝置

通過(guò)設(shè)置鍋爐煙氣余熱利用裝置，可有效回收鍋爐排煙熱量，減少排煙熱損失，同時(shí)可減少脫硫系統(tǒng)的耗水量，節(jié)約水資源的消耗。

3.5 制粉系統(tǒng)優(yōu)化

根據(jù)本工程煤質(zhì)資料，并依據(jù)制粉系統(tǒng)選型導(dǎo)則，制粉系統(tǒng)采用中速磨煤機(jī)正壓直吹式冷一次風(fēng)機(jī)制粉系統(tǒng)，比雙進(jìn)雙出鋼球磨比采用中速磨的磨煤電耗降低50%左右。

3.6 風(fēng)機(jī)裕量選擇優(yōu)化

關(guān)于三大風(fēng)機(jī)裕量的選取：盡可能取規(guī)程下限，仔細(xì)核實(shí)主要設(shè)備廠家提供的設(shè)備本體的阻力值，并與調(diào)研的同類(lèi)型電廠的煙風(fēng)道和系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行阻力數(shù)據(jù)作比較。減小因輔機(jī)裕量過(guò)大造成初投資增加和廠用電消耗。

3.7 煙風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化

三大風(fēng)機(jī)按照2×50%容量配置。一次風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)均采用動(dòng)葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)：引風(fēng)機(jī)與脫硫增壓風(fēng)機(jī)合并設(shè)置，采用動(dòng)葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)。采用脫硫增壓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)合并的設(shè)置方案比兩風(fēng)機(jī)分開(kāi)設(shè)置的方案減小管道阻力約100Pa，每臺(tái)爐風(fēng)機(jī)減少功耗約180kW，降低廠用電率約0.03%。

3.8 除塵器選型優(yōu)化

國(guó)內(nèi)首次采用布袋除塵器，除塵器出口排放指標(biāo)≤20mg/m3。保證除塵效果，降低造價(jià)，節(jié)約廠用電。

3.9 輸煤系統(tǒng)電機(jī)優(yōu)化

碎煤機(jī)電機(jī)、各帶式輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，均配備限矩型液力偶合器，通過(guò)降低起動(dòng)電流，使電機(jī)功率選用正常值，減少電機(jī)選型裕量，使所選電機(jī)功率與實(shí)際的驅(qū)動(dòng)功率相匹配，避免電機(jī)功率過(guò)大。斗輪堆取料機(jī)和葉輪給煤機(jī)采用變頻調(diào)速裝置，改善啟、制動(dòng)性能、根據(jù)給煤運(yùn)行工況出力的要求調(diào)整給煤出力，達(dá)到降低電耗的目的。

3.10 暖通系統(tǒng)優(yōu)化

汽機(jī)房夏季通風(fēng)采用自然進(jìn)風(fēng)、屋頂通風(fēng)器自然排風(fēng)的通風(fēng)方式，該方式與以往采用的自然進(jìn)風(fēng)、屋頂風(fēng)機(jī)機(jī)械排風(fēng)相比，最大的優(yōu)點(diǎn)就是能夠充分利用自然資源，運(yùn)行幾乎不耗電能，運(yùn)行成本大為降低。減少安裝電負(fù)荷445kW?？照{(diào)制冷系統(tǒng)以蒸汽吸收式冷水機(jī)組代替電制冷冷水機(jī)組，可減少安裝電負(fù)荷約550kW。

3.11 電氣設(shè)備選擇優(yōu)化

變壓器選擇節(jié)能型的“10”型低壓千式變。照明選擇新型節(jié)能LED燈具，主廠房?jī)?nèi)照明控制回路加裝時(shí)控和光控功能。

3.12 電氣布置的優(yōu)化

低壓開(kāi)關(guān)柜的物理分散，布置在用電負(fù)荷附近，減少了電纜和橋架的用量，同時(shí)減少了電纜發(fā)熱造成的損耗，節(jié)約了廠用電。

3.13 高效電動(dòng)機(jī)選型的優(yōu)化

一般電動(dòng)機(jī)常年運(yùn)行，其效率高低直接決定其耗電量的多少，例如：一臺(tái)45kW電機(jī)效率提高1%，年節(jié)電近4000kWh。Y系列電機(jī)比J0系列電機(jī)效率平均高1.5%左右，而高效電機(jī)比Y系列電機(jī)效率還要提高3%左右，本工程將優(yōu)先選用YX，YE，YD，YZ等系列的高效電機(jī)，節(jié)電效果明顯，一般在3年左右可收回全部更新電機(jī)的投資。

3.14 總平面優(yōu)化

總平面結(jié)合場(chǎng)地具體情況和工藝特點(diǎn)，立足于壓縮廠區(qū)占地面積，盡量?jī)?yōu)化工藝系統(tǒng)的布置，使得廠區(qū)布置和主廠房布置做到了布置緊湊，集約化節(jié)約用地，最大限度地發(fā)揮設(shè)備的功能。例如，優(yōu)化布置循環(huán)水管退布轟，減少管道沿程阻力損失和局部阻力損失，降低水泵揚(yáng)程以達(dá)到降低廠用電的目的。

4.起備電源引接方案

火力發(fā)電廠一般均設(shè)置起動(dòng)/備用電源，其作用為機(jī)組的正常起動(dòng)、停機(jī)電源，廠用工作變壓器的備用電源和事故停機(jī)電源。對(duì)于大容量機(jī)組，起動(dòng)/備用電源的引接方式主要分為從廠內(nèi)配電裝置引接或由外部電網(wǎng)引專(zhuān)用線路供給兩種方式。

起動(dòng)/備用電源的引接是電廠一個(gè)比較敏感的問(wèn)題。一方面，起動(dòng)/備用電源作為機(jī)組正常起動(dòng)停機(jī)電源、廠用工作變壓器的備用電源和事故停機(jī)電源，作用重要，宜從外部電網(wǎng)引專(zhuān)用線路供給，這樣電源獨(dú)立，可靠性高；另一方面，從廠外電網(wǎng)引接時(shí)，供電部門(mén)往往按照大工業(yè)電價(jià)收取電費(fèi)，大工業(yè)電價(jià)包括基本電價(jià)和電度電價(jià)，基本電費(fèi)按起動(dòng)/備用變壓器的額定容量計(jì)算，電度電費(fèi)按用電度數(shù)計(jì)算。裝置容量電費(fèi)一般為15元/kVA·月，則1臺(tái)85000kVA的起/備變，約需1530萬(wàn)元/年。這將增加電廠的年運(yùn)行費(fèi)用、發(fā)電成本和上網(wǎng)電價(jià)，影響其運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。而廠內(nèi)引接起動(dòng)/備用電源則僅需交納電度電費(fèi)，可降低電廠運(yùn)行成本。

大機(jī)組的起動(dòng)/備用電源的引接方案，除了考慮起動(dòng)/備用電源的可靠性外，還應(yīng)考慮備用電源和工作電源間的正常并聯(lián)切換和事故切換問(wèn)題。根據(jù)本次擴(kuò)建過(guò)程接線情況，采用以下起動(dòng)/備用電源方案：發(fā)電機(jī)出口不裝斷路器，兩臺(tái)機(jī)組設(shè)置1臺(tái)與高廠變同容量的起動(dòng)/備用變壓器，電源由廠內(nèi)500kV母線引接。

5.廠用電優(yōu)化后廠用電率核算

設(shè)計(jì)廠用電率的計(jì)算僅僅是一種估算，由于存在著許多不確定因素，所以很難做到與運(yùn)行情況完全一致。發(fā)電廠的廠用電率涉及面廣，除設(shè)計(jì)因素外，施工質(zhì)量的好壞也會(huì)直接影響廠用電率，如保溫、漏風(fēng)、漏汽、漏水和管線的路徑、彎度等。就運(yùn)行而言，采用不同的運(yùn)行方式其廠用電率也會(huì)有所不同。另外，設(shè)備的效率、煤質(zhì)的變化等都會(huì)對(duì)廠用電率產(chǎn)生影響。本工程經(jīng)過(guò)對(duì)上述各系統(tǒng)及設(shè)備的優(yōu)化，采用換算系數(shù)的方法，經(jīng)計(jì)算，本工程廠用電率計(jì)算結(jié)果為含脫硫（設(shè)計(jì)煤種）的廠用電率4.87，較可研初設(shè)值5.13%下降0.26%。

結(jié)語(yǔ)

由于本工程各工藝系統(tǒng)采取了大量的節(jié)能措施，使廠用電率計(jì)算值達(dá)到4.87%左右，大大低于以往同類(lèi)機(jī)組的廠用電率水平，機(jī)組168運(yùn)行期間，經(jīng)過(guò)測(cè)算，滿負(fù)荷期間實(shí)際廠用電率為4.74%，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。由于廠用電率指標(biāo)的大幅度降低，使該機(jī)組在將來(lái)的運(yùn)行過(guò)程中不但可為國(guó)家節(jié)省能源、創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)也會(huì)在未來(lái)電力市場(chǎng)上更具競(jìng)爭(zhēng)力。

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