600 MW循環(huán)流化床機(jī)組設(shè)計(jì)廠用電率分析

劉 洋，王治金，田順強(qiáng)

(1.西南電力設(shè)計(jì)院有限公司，四川 成都 610021；2.四川白馬循環(huán)流化床示范電站有限責(zé)任公司，四川 內(nèi)江 641100；3.貴州金元黔西發(fā)電有限責(zé)任公司，貴州 畢節(jié) 404100)

600 MW循環(huán)流化床機(jī)組設(shè)計(jì)廠用電率分析

劉 洋1，王治金2，田順強(qiáng)3

(1.西南電力設(shè)計(jì)院有限公司，四川 成都 610021；2.四川白馬循環(huán)流化床示范電站有限責(zé)任公司，四川 內(nèi)江 641100；3.貴州金元黔西發(fā)電有限責(zé)任公司，貴州 畢節(jié) 404100)

本文結(jié)合四川白馬600 MW循環(huán)流化床機(jī)組廠用電負(fù)荷特點(diǎn)，對比分析一般600 MW煤粉爐機(jī)組的廠用電負(fù)荷，提出了600 MW循環(huán)流化床機(jī)組較600 MW常規(guī)煤粉爐機(jī)組設(shè)計(jì)廠用電率高約0.25%～0.30%左右的特點(diǎn)。

600 MW；循環(huán)流化床; 設(shè)計(jì)廠用電率。

1 概述

火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)廠用電率(以下簡稱廠用電率)為設(shè)計(jì)階段的估算值，是在工程設(shè)計(jì)階段用以衡量為了滿足整個(gè)發(fā)電工藝流程而配置的全廠工藝系統(tǒng)輔機(jī)和其他輔助設(shè)備的自用電能消耗量的年度平均值指標(biāo)。作為電廠建設(shè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)的考核指標(biāo)之一，廠用電率直接影響到電廠長期運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益。

隨著國家對環(huán)境保護(hù)的重視越來越高，國家科技部明確提出煤電技術(shù)的發(fā)展趨勢是“大型、高參數(shù)、潔凈”，并將高參數(shù)、新型CFB燃煤鍋爐列為煤電四大重要發(fā)展方向之一。由于其參數(shù)高、蒸汽循環(huán)效率高，且脫硫、脫硝過程全都在爐床內(nèi)進(jìn)行，在充分燃燒劣質(zhì)煤的同時(shí)，減少了二氧化硫和氮氧化物的排放，讓其在國內(nèi)及世界范圍內(nèi)成為極為推崇的一項(xiàng)技術(shù)，而一些重要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)(如廠用電率等)在《火電工程限額設(shè)計(jì)參考造價(jià)指標(biāo)》中卻無參考值。本文將結(jié)合四川白馬600 MW循環(huán)流化床示范電站鍋爐島輔機(jī)電耗進(jìn)行分析，并與相關(guān)工程比對，探索超臨界循環(huán)流化床鍋爐島與常規(guī)煤粉爐鍋爐島部分廠用電率差異的大致范圍，希望能給類似工程提供一些參考。

2 廠用電負(fù)荷特點(diǎn)

四川白馬600 MW循環(huán)流化床示范電站是采用了世界首臺單機(jī)容量最大的CFB(Circulating Fluidized Bed)鍋爐、在燃煤發(fā)電領(lǐng)域擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的示范工程，其特點(diǎn)兼?zhèn)淞薈FB燃燒技術(shù)和超臨界蒸汽循環(huán)的優(yōu)點(diǎn)。由于該工程采用四川宜賓地區(qū)高灰分無煙煤作為鍋爐燃燒用煤，而該煤煤質(zhì)較差(灰份高，發(fā)熱量低)，常規(guī)煤粉鍋爐難以燃燒，故采用循環(huán)流化床鍋爐(CFB)。該工程已于2013年4月14日順利通過168 h并投入商業(yè)運(yùn)行。

分析廠用電率，首先我們要了解其廠用電負(fù)荷。循環(huán)流化床發(fā)電技術(shù)是潔凈煤燃燒發(fā)電技術(shù)的一種，脫硫、脫硝過程全都在爐床內(nèi)進(jìn)行，理論上無需再單獨(dú)設(shè)脫硫、脫硝裝置就能達(dá)到排放要求，(隨著國家環(huán)保要求的提高或國產(chǎn)鍋爐的技術(shù)水平，最近工程也有再單獨(dú)設(shè)脫硫、脫硝裝置的情況)，而常規(guī)煤粉爐則必須加脫硫、脫硝裝置才能達(dá)到國家環(huán)保排放要求，但與煤粉爐不同的是在鍋爐運(yùn)行時(shí)還需要向爐膛摻燒石灰石粉，多一套石灰石制粉和輸送系統(tǒng)，而石灰石柱磨機(jī)就是起到將石灰石磨制成燃燒用成品粉作用，然后通過氣力輸送系統(tǒng)將該成品粉送至爐膛燃燒，因此每臺CFB鍋爐較煤粉爐要多3～4臺石灰石輸送用螺桿式空壓機(jī)。

另外由于循環(huán)流化床鍋爐給煤系統(tǒng)是將煤倉中粒度小于10 mm 的煤粒按照鍋爐負(fù)荷的要求，將適量的煤直接送入燃燒室燃燒。而常規(guī)煤粉爐的給煤系統(tǒng)是將煤倉中粒度小于30 mm的煤粒送入磨煤機(jī)磨制成微米級的煤粉，再通過送粉系統(tǒng)送入爐膛。因此在循環(huán)流化床機(jī)組的運(yùn)煤輸送系統(tǒng)里需多增設(shè)1套二級碎煤系統(tǒng)對煤再次進(jìn)行破碎后方可達(dá)到爐膛燃燒要求，而無需再設(shè)磨煤機(jī)，但每臺鍋爐需增設(shè)5臺(4運(yùn)1備，鍋爐左側(cè)3臺，右側(cè)2臺)向外置床熱交換器、回料器、灰道等提供流化空氣的高壓流化風(fēng)機(jī)，高壓流化風(fēng)經(jīng)各自的流量調(diào)節(jié)風(fēng)門后分別接入鍋爐兩側(cè)母管進(jìn)入鍋爐各用風(fēng)點(diǎn)。在CFB鍋爐燃燒系統(tǒng)中，一次風(fēng)機(jī)主要用作爐膛的一次燃燒用風(fēng)、外置床返回爐膛回料腿的流化風(fēng)、給煤機(jī)密封風(fēng)以及爐膛給煤口吹掃密封風(fēng)用；二次風(fēng)機(jī)主要是作為燃料燃燒的助燃風(fēng)用，而常規(guī)煤粉爐一次風(fēng)機(jī)主要用于制粉系統(tǒng)的干燥和輸送煤粉，同時(shí)還提供磨煤機(jī)和給煤機(jī)的密封風(fēng)；送風(fēng)機(jī)用于燃料的燃燒。其他負(fù)荷性質(zhì)和用途與常規(guī)煤粉爐基本一致，此處不再贅述。

3 設(shè)計(jì)廠用電率分析

通過工藝系統(tǒng)方案優(yōu)化，工藝設(shè)備布置優(yōu)化及合理選擇主、輔機(jī)系統(tǒng)及參數(shù)，四川白馬600 MW循環(huán)流化床示范電站施工圖設(shè)計(jì)廠用電率計(jì)算值約為6.58%，相對《火電工程限額設(shè)計(jì)參考造價(jià)指標(biāo)》(2015年水平)600 MW級常規(guī)超臨界燃煤機(jī)組平均設(shè)計(jì)廠用電率6.3%(含脫硫)略為偏高，其主要區(qū)別來源于循環(huán)流化床機(jī)組鍋爐島和石灰石系統(tǒng)輔機(jī)電耗的差異。

為便于直觀說明循環(huán)流化床鍋爐與常規(guī)煤粉鍋爐在廠用電負(fù)荷方面的差別，準(zhǔn)確了解該類型機(jī)組的負(fù)荷特點(diǎn)和廠用電率情況，現(xiàn)將同為燃燒宜賓地區(qū)高灰分無煙煤的四川中電福溪電廠、四川華電珙縣電廠和四川白馬600 MW CFB電廠鍋爐島有關(guān)的主要負(fù)荷進(jìn)行比較，詳見表1。

根據(jù)表1分析：四川白馬600 MW CFB鍋爐與常規(guī)煤粉爐設(shè)計(jì)廠用電率高約0.28%～0.33%左右。事實(shí)上，根據(jù)多個(gè)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來看，循環(huán)流化床機(jī)組與常規(guī)燃煤機(jī)組加脫硫島的電負(fù)荷大致相當(dāng)，600 MW常規(guī)超臨界燃煤機(jī)組脫硫島的設(shè)計(jì)廠用電率一般在1.1%左右，低熱值煤在1.3%左右。另外由于四川白馬600 MW循環(huán)流化床示范電站為國內(nèi)自主開發(fā)設(shè)計(jì)CFB鍋爐示范工程，且僅為1臺機(jī)，其公用負(fù)荷在計(jì)算廠用電率時(shí)就相當(dāng)于機(jī)組負(fù)荷，而在建設(shè)常規(guī)燃煤機(jī)組時(shí)，一般情況下均為2臺機(jī)，其公用負(fù)荷在計(jì)算廠用電率時(shí)是均勻分?jǐn)傊?臺機(jī)組上的，單元制負(fù)荷與1臺機(jī)情況相同，因此建設(shè)單臺機(jī)組也是造成四川白馬600 MW循環(huán)流化床示范電站設(shè)計(jì)廠用電率稍偏高的一個(gè)原因。如果同時(shí)建設(shè)2臺600 MW CFB機(jī)組，需增加同等容量的2臺石灰石柱磨機(jī)、8臺除灰用螺桿式空壓機(jī)和2臺二級碎煤機(jī)，同時(shí)碎煤機(jī)容量稍加大一些，上述負(fù)荷變化后再把全廠公用負(fù)荷分?jǐn)偟綑C(jī)組上折算成廠用電率約降低0.03%，因此600 MW CFB鍋爐機(jī)組較常規(guī)煤粉爐機(jī)組設(shè)計(jì)廠用電率高約0.25%～0.30%左右。

表1 循環(huán)流化床鍋爐與常規(guī)煤粉鍋爐廠用電負(fù)荷比較

4 結(jié)論

由于四川白馬600 MW循環(huán)流化床機(jī)組采用了世界首臺單機(jī)容量最大的CFB鍋爐，在廠用電負(fù)荷和廠用電率方面還缺少一些經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過本文的分析，希望能對600 MW CFB機(jī)組提供一些參考資料，同時(shí)通過數(shù)據(jù)對比也了解到600 MW CFB鍋爐機(jī)組較常規(guī)煤粉爐設(shè)計(jì)廠用電率高約0.25%～0.30%左右。

[1]DL/T 5153—2014，火力發(fā)電廠廠用電設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程[S].

[2]電力規(guī)劃設(shè)計(jì)總院.火電工程限額設(shè)計(jì)參考造價(jià)指標(biāo)(2015年水平)[M].北京：中國電力出版社，2016.

[3]毛建雄.大容量循環(huán)流化床技術(shù)的發(fā)展方向及最新發(fā)展[J].電力建設(shè)，2009，30(11).

[4]劉林波.國內(nèi)300 MW及以上容量大型循環(huán)流化床電站鍋爐發(fā)展及應(yīng)用[J].湖北電力，2014，(08).

Analysis of Design Auxiliary Power Ratio in 600MW CFB Units

LIU Yang1,WANG Zhi-jin2,TIAN Shun-qiang3
(1.Southwest Electric Power Design Institute Co,.Ltd.,Chengdu 610021,China;2.Sichuan Baima CFB Demonstration Power Plant Co,.Ltd.,Neijiang 641100,China;3.Guizhou Jinyuan Qianxi Power.,Ltd.,Bijie 404100,China)

This paper mainly considered the auxiliary loads' characteristics of Sichuan Baima 600MW CFB unit power plant,comparatively analysed these characteristics of conventional 600 MW coal-fired powers,and drew the conclusion that the design auxiliary power ratio of 600MW CFB unit is higher of about 0.25% ～ 0.30% than that of 600MW conventional coal-fired power units.

600 MW; circulating fluidized bed; design auxiliary power ratio.

TM621

B

1671-9913(2017)05-0030-03

2016-07-17

劉洋(1975- )，男，四川成都人，高級工程師，從事火力發(fā)電廠電氣設(shè)計(jì)工作。