淺談600MW火電機(jī)組節(jié)能降耗

摘 要：電力是國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活生產(chǎn)中必不可少的重要能源。截止2017年底，中國(guó)總裝機(jī)容量17.7703億kW，其中：火電11.0604億kW，占62.24%，但是目前火力發(fā)電企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中存在重污染、能源消耗大等問(wèn)題，因此減少污染、降低能源消耗、提高能源利用效率是國(guó)家目前的主要任務(wù)，同時(shí)也符合國(guó)家倡導(dǎo)的資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)的要求。600MW火電機(jī)組是我國(guó)當(dāng)前主流發(fā)電設(shè)備，在600MW火電機(jī)組電力生產(chǎn)過(guò)程中采取相應(yīng)的節(jié)能降耗措施，才能夠提高企業(yè)和社會(huì)的經(jīng)濟(jì)效益。本文主要通過(guò)對(duì)600MW火電機(jī)組進(jìn)行節(jié)能降耗分析，希望能夠?yàn)楦魑惶峁┮恍椭?/p>

關(guān)鍵詞：600MW火電機(jī)組；節(jié)能降耗；分析

中圖分類號(hào)：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）36-0089-02

1 引 言

電力是人們生產(chǎn)生活中不可缺少的重要能源。同時(shí)，火力發(fā)電廠是電力企業(yè)生產(chǎn)電力的主要途徑，當(dāng)前人們所需要的電力60%以上都是來(lái)自火力發(fā)電廠，火力發(fā)電廠是國(guó)家電力的主要“供給者”?；痣姍C(jī)組節(jié)能降耗的意義重大，因此對(duì)于火電機(jī)組的節(jié)能降耗的優(yōu)化研究有利于提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，有利于減少能源消耗，提高能源利用效率，才能建立資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)，尤其作為主力機(jī)型的600MW發(fā)電機(jī)組，研究其節(jié)能減耗工作，對(duì)于降低電力企業(yè)生產(chǎn)成本、提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益等方面具有重大影響。

2 對(duì)600MW火電機(jī)組節(jié)能降耗的分析

鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)是常規(guī)火力發(fā)電廠的三大主機(jī)，三大主機(jī)效率代表著一個(gè)發(fā)電機(jī)組的能耗水平，鍋爐效率、汽輪機(jī)熱耗、發(fā)電廠用電率對(duì)機(jī)組能源消耗量產(chǎn)生直接的影響。

引起火電機(jī)組能耗偏差的主要原因有三個(gè)方面：本體、運(yùn)行參數(shù)、系統(tǒng)缺陷，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)由于本體原因造成能耗能偏差的占57%，運(yùn)行方式、參數(shù)調(diào)整造成的偏差占26%，系統(tǒng)缺陷造成的偏差占17%。對(duì)火電機(jī)組節(jié)能改造主要通過(guò)這三個(gè)方面開(kāi)展相關(guān)工作。本文主要通過(guò)鍋爐燃燒及制粉系統(tǒng)、汽輪機(jī)及熱力系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)這三個(gè)方面對(duì)600MW活力發(fā)電機(jī)進(jìn)行分析和研究，旨在分析研究機(jī)組的節(jié)能降耗的能力，確定各個(gè)系統(tǒng)對(duì)機(jī)組節(jié)能降耗產(chǎn)生的影響。

3 600MW火電機(jī)組節(jié)能減耗的優(yōu)化措施

3.1 本體節(jié)能、經(jīng)濟(jì)性優(yōu)化措施

本體類的能耗偏差主要與三大主機(jī)的設(shè)計(jì)、制造有關(guān)，一旦定形很難去改變。只有通過(guò)不斷的改造、優(yōu)化主機(jī)的功能結(jié)構(gòu)、提高主機(jī)效率才能更有效的達(dá)到節(jié)能減排的效果。我們可以看經(jīng)典的火電廠汽水循環(huán)模型——朗肯循環(huán)如圖2，我們可以通過(guò)改善汽水循環(huán)效率來(lái)提高整個(gè)循環(huán)的效率。

理想的朗肯循環(huán)熱效率η=WT/q1=（h1-h2）/（h1-h3），其中為輸出機(jī)械功WT，為爐內(nèi)蒸汽吸熱q1，h1、h2、h3分別對(duì)應(yīng)3個(gè)過(guò)程焓變，如圖3。其中最大的損失為冷源損失，這部分熱量通過(guò)凝汽器由循環(huán)水帶走，國(guó)內(nèi)外目前沒(méi)有較好的利用方法，但是它也是維持該循環(huán)穩(wěn)定的基本因素，對(duì)凝結(jié)水初溫的穩(wěn)定性起了決定性作用。

（1）提高初溫初壓提效降耗

相對(duì)應(yīng)影響效率的物理參數(shù)p、v、t，目前600MW的超臨界機(jī)組，汽溫每升高1℃，煤耗約降低0.65～0.7g/（kW·h），對(duì)提效降耗有明顯的作用。國(guó)內(nèi)如安徽田集電廠等企業(yè)在600MW級(jí)機(jī)組提高汽溫方面做了較多改進(jìn)，但是主要還是受受熱面材料限制。

（2）抽氣循環(huán)加熱降耗

現(xiàn)階段很多典型的火電廠通過(guò)蒸汽再熱循環(huán)和做功能力較低的抽氣循環(huán)加熱來(lái)降低冷源損失，目前應(yīng)用已比較成熟，現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)600MW機(jī)組基本都采用蒸汽再熱、抽氣循環(huán)加熱的模式。主要有高壓缸排汽再次加熱和汽輪機(jī)蒸汽通過(guò)3高8低的抽氣循環(huán)加熱模式。各發(fā)電廠略有不同但基本類似。

（3）排煙綜合利用

目前國(guó)內(nèi)600MW機(jī)組在排煙利用方面也做了很多優(yōu)化，例如安徽鳳臺(tái)電廠采用低溫省煤器，將其布置在引風(fēng)機(jī)后，通過(guò)降低煙溫、提高凝結(jié)水溫度在提高初溫方面提高凝結(jié)水、給水的溫度，在600MW級(jí)機(jī)組中取得不錯(cuò)的效果，同時(shí)也是降低煤耗的主要措施之一。

3.2 改進(jìn)火電機(jī)組運(yùn)行方式降低熱耗率

3.2.1 改進(jìn)汽輪機(jī)組運(yùn)行方式

汽輪機(jī)的進(jìn)汽方式對(duì)機(jī)組效率的影響較大，通常情況下，國(guó)內(nèi)東方的機(jī)組高壓缸采用全周四閥運(yùn)行方式，火電機(jī)組在運(yùn)行半年或運(yùn)行穩(wěn)定后，火電機(jī)組的運(yùn)行方式由原來(lái)的單閥切換為順序閥。同時(shí)，為了避免高壓缸節(jié)流所產(chǎn)生的損失，許多發(fā)電廠一般采用的發(fā)電方式是純滑壓式的。當(dāng)電廠部分負(fù)荷采用純滑壓式時(shí)，能夠提高發(fā)電廠火電機(jī)組的運(yùn)行效率，為電力企業(yè)帶來(lái)一定的效益。但當(dāng)負(fù)荷越來(lái)越低時(shí)，隨著主再熱汽溫、氣壓降低純滑壓式的運(yùn)行方式不一定能夠提高運(yùn)行效率，有可能會(huì)降低企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，減少供電的能源消耗率。

3.2.2 保持凝汽器的最優(yōu)真空

在火電機(jī)組中，汽輪機(jī)組的運(yùn)行參數(shù)能夠直接影響到機(jī)組的安全性和穩(wěn)定性。汽輪機(jī)組的凝汽器的真空是所有參數(shù)的基點(diǎn)，這個(gè)基點(diǎn)越低，能量的利用越充分。但因考慮綜合電耗，當(dāng)機(jī)組處于高、低負(fù)荷變化時(shí)，季節(jié)變化時(shí)循環(huán)水泵的綜合電耗時(shí)電廠運(yùn)行不斷進(jìn)行試驗(yàn)摸索。為了得到最優(yōu)煤耗真空，很多廠不斷調(diào)整循環(huán)水的運(yùn)行方式。要想優(yōu)化火電機(jī)組的節(jié)能降耗就必須對(duì)不同負(fù)荷狀態(tài)下的凝汽器真空進(jìn)行改變，有計(jì)劃的改變循環(huán)水的運(yùn)行方式。

國(guó)內(nèi)從2010年后出現(xiàn)凝汽器真空泵深度冷卻的技術(shù)能有效解決高溫季循環(huán)水溫偏高帶來(lái)真空下降的問(wèn)題，對(duì)600MW級(jí)機(jī)組節(jié)能降耗工作有一定的參考意義。

3.2.3 改變制粉、燃燒器系統(tǒng)的運(yùn)行方式

制粉系統(tǒng)是火力發(fā)電廠的主要輔助設(shè)備，數(shù)量較多，國(guó)內(nèi)600MW機(jī)組典型的布置方式為6臺(tái)，每臺(tái)磨對(duì)應(yīng)4支燃燒器。目前燃燒器主要的布置方式主要有前后墻對(duì)沖布置和4角切圓布置。很多爐子達(dá)不到設(shè)計(jì)出力要求主要和制粉系統(tǒng)、燃燒器的布置運(yùn)行有著直接的關(guān)系。所以，新建機(jī)組一定要做好鍋爐燃燒試驗(yàn)，調(diào)整好燃燒器的運(yùn)行方式。同時(shí)在安全可控的前提下，盡量提高制粉系統(tǒng)的出口風(fēng)溫等參數(shù)，對(duì)機(jī)組的節(jié)能意義較大，各廠的制粉系統(tǒng)應(yīng)給根據(jù)所燒的煤種，做好燃燒的優(yōu)化試驗(yàn)，提高燃燒效率，減少排渣損失，是運(yùn)行節(jié)能降耗的重要方向。

3.3 優(yōu)化設(shè)備用電量、降低能源消耗

3.3.1 調(diào)整改造火電機(jī)組的輔助系統(tǒng)

火電機(jī)組在運(yùn)行過(guò)程中需要很多的輔助系統(tǒng)進(jìn)行幫助，因此對(duì)火電機(jī)組的輔助系統(tǒng)的改造也是必不可少的。要想改變輔助系統(tǒng)，最主要的是改造輔助變頻，從而提高變頻器驅(qū)動(dòng)率和電力節(jié)能效率。改變驅(qū)動(dòng)電機(jī)的節(jié)能效率的最大優(yōu)點(diǎn)是能夠提高能源利用效率，降低能源消耗。不僅避免了軸承電流的產(chǎn)生，同時(shí)有效降低了軸承電流對(duì)設(shè)備損壞程度，很大程度上節(jié)省了能源的消耗，提高了能源利用效率。以往變頻電機(jī)多用于380V的小電機(jī)，目前隨著電子和變頻技術(shù)的發(fā)展，600MW火電機(jī)組的引風(fēng)機(jī)、凝結(jié)水泵等大功率電機(jī)也配置了變頻裝置，大大降低了發(fā)電廠輔助設(shè)備電能的消耗。

3.3.2 減少制粉系統(tǒng)的耗電量

制粉系統(tǒng)是發(fā)電廠爐側(cè)的主要生產(chǎn)輔助設(shè)備，在使用磨煤機(jī)的過(guò)程中，為了提高磨煤機(jī)的運(yùn)行速度和效率，就必須改進(jìn)磨煤機(jī)的運(yùn)行方式，提高磨煤機(jī)的效率，降低磨煤機(jī)能耗。目前國(guó)內(nèi)600MW機(jī)組主要采用中速磨，很少使用能耗較高低速磨，為節(jié)能減排創(chuàng)造了有利條件。

3.3.3 利用蒸汽驅(qū)動(dòng)代替電能

為了達(dá)到節(jié)能降耗的目的，減少能源轉(zhuǎn)化環(huán)節(jié)、提高轉(zhuǎn)化效率，部分企業(yè)嘗試采用蒸汽驅(qū)動(dòng)輔機(jī)的模式部分代替電動(dòng)輔機(jī)。鳳臺(tái)電廠2013年在兩臺(tái)660MW機(jī)組上在采用蒸汽驅(qū)動(dòng)的背壓式汽動(dòng)引風(fēng)機(jī)、屬國(guó)內(nèi)首次采用該類型引風(fēng)機(jī)，給該廠的節(jié)能降耗工作帶來(lái)巨大的效益。國(guó)內(nèi)很多發(fā)電廠后續(xù)跟進(jìn)，為發(fā)電廠用電設(shè)備優(yōu)化提供了借鑒意義。

3.4 減少設(shè)備缺陷和原材料異常提高鍋爐熱效率

3.4.1 對(duì)鍋爐進(jìn)行漏點(diǎn)檢查

鍋爐是一種能量轉(zhuǎn)換設(shè)備，向鍋爐輸入的能量有燃料中的化學(xué)能、電能，鍋爐輸出具有一定熱能的蒸汽、高溫水或有機(jī)熱載體。因此對(duì)鍋爐本體和其輔助設(shè)備都要進(jìn)行檢查，如果發(fā)現(xiàn)了漏風(fēng)的位置，要及時(shí)解決問(wèn)題，在檢查的過(guò)程中要將漏點(diǎn)的問(wèn)題解決好，保證鍋爐的運(yùn)行效率。另外要對(duì)鍋底、看火孔等位置進(jìn)行重點(diǎn)檢查，確保鍋爐的每一個(gè)部位都完整無(wú)損，同時(shí)要制定相應(yīng)的對(duì)策，以便出現(xiàn)問(wèn)題或是狀況時(shí)，能夠采取及時(shí)的措施處理問(wèn)題。

3.4.2 對(duì)燃煤進(jìn)行嚴(yán)格要求

煤在燃燒的過(guò)程中，煤的水分在煤的燃燒過(guò)程會(huì)造成很大的影響，如果煤本身所含的水分過(guò)多，就會(huì)增加煤的燃燒時(shí)間，爐溫也會(huì)隨之降低。另外，水分過(guò)多會(huì)增加煤的黏度，有可能造成篩孔的堵塞，降低燃煤的效率和質(zhì)量。如果煤本身所含水分過(guò)少，就容易導(dǎo)致煤在燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的煤渣過(guò)于分散，導(dǎo)致煤渣堆積，造成爐排下降，不利于煤渣的排放。保證燃煤中的煤中水分保持在9%左右比較適中。

4 結(jié)束語(yǔ)

當(dāng)前國(guó)家許多電力企業(yè)都投身于對(duì)600MW火電機(jī)組的節(jié)能降耗技術(shù)研究，很大程度上影響著國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的安全、穩(wěn)定，關(guān)系到國(guó)家電力企業(yè)發(fā)展的先進(jìn)性。特別是當(dāng)今處于國(guó)際油價(jià)不斷上漲、世界經(jīng)濟(jì)處于疲軟的狀態(tài)下，600MW火電機(jī)組的優(yōu)化研究有利于電力企業(yè)的發(fā)展，能有效提高電能的質(zhì)量和效率，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的環(huán)保性發(fā)展打下良好的基礎(chǔ)。

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收稿日期：2018-11-12

作者簡(jiǎn)介：何德貴（1978-），男，工程師，本科，主要從事火力發(fā)電工作。