660MW超超臨界高參數(shù)機(jī)組的節(jié)能降耗綜合優(yōu)化分析

夏一峰

【摘 要】隨著我國(guó)電力體制改革的深入，電力企業(yè)逐步由生產(chǎn)型向經(jīng)營(yíng)型發(fā)生轉(zhuǎn)變，提高效益，降低成本將是其長(zhǎng)期的發(fā)展目標(biāo)。近些年雖然新能源、核能和水電的市場(chǎng)份額有所上升，但依然無(wú)法動(dòng)搖火力發(fā)電的主導(dǎo)地位。本文主要對(duì)660MW超臨界高參數(shù)機(jī)組運(yùn)行現(xiàn)狀進(jìn)行充分分析，并提出優(yōu)化策略，對(duì)其實(shí)施綜合優(yōu)化。

【關(guān)鍵詞】660MW超超臨界；高參數(shù)機(jī)組；節(jié)能降耗；綜合優(yōu)化

近年來(lái)，我國(guó)整體用電量增長(zhǎng)速度較快，發(fā)電裝機(jī)的容量不斷加大，不斷加快對(duì)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，裝備技術(shù)的水平又上新臺(tái)階，節(jié)能減排也取得了最新階段性的進(jìn)展。發(fā)電廠660MW機(jī)組是近期投產(chǎn)的國(guó)產(chǎn)高參數(shù)超超臨界火力發(fā)電機(jī)組，該工程廠用電率的綜合優(yōu)化設(shè)計(jì)和總結(jié)，對(duì)單機(jī)容量660MW及以上規(guī)模的大型機(jī)組的節(jié)能減排具有一定意義。

一、660MW超臨界高參數(shù)機(jī)組耗能影響因素分析

1.鍋爐儲(chǔ)水罐調(diào)節(jié)閥耗能

調(diào)節(jié)閥是機(jī)組閥門之一，其工作條件較為惡劣，特別容易出現(xiàn)故障，而該類閥門在實(shí)際工作中會(huì)因汽化對(duì)閥門本身及其他系統(tǒng)造成損害。超臨界機(jī)組中鍋爐儲(chǔ)水罐調(diào)節(jié)閥因?yàn)楣ぷ鳝h(huán)境差，常因高壓臨界流流場(chǎng)特性變化而造成耗能，所以必須對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。

2.給水控制系統(tǒng)耗能

給水控制系統(tǒng)是直流鍋爐最重要的部分，其是否穩(wěn)定且正常運(yùn)行，關(guān)系到整個(gè)耗能的大小，因此必須進(jìn)一步改良給水控制系統(tǒng)，有效減少耗能。

3.鍋爐給水前置泵耗能

鍋爐給水前置泵耗能主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）冷卻腔的兩側(cè)開面容易泄漏，而且一旦泄漏非常嚴(yán)重，不但機(jī)組安全受到威脅，影響運(yùn)行效率，而且造成能源損失。（2）處于低負(fù)荷狀態(tài)時(shí)，轉(zhuǎn)子抖動(dòng)竄軸的振動(dòng)幅度大，造成能源耗損。（3）經(jīng)濟(jì)性差問(wèn)題。經(jīng)濟(jì)性差是指可用的汽蝕余量過(guò)大造成的損失，既不安全又花費(fèi)較大，所以必須加以改進(jìn)。

4.直流鍋爐煙氣耗能

直流鍋爐的煙氣排放使得鍋爐熱能量耗損嚴(yán)重，一般占到總?cè)剂先紵崃康淖罡哌_(dá)8%，因此必須采取必要措施降低排煙損失，提高能量利用率。

5.自動(dòng)控制系統(tǒng)耗能

經(jīng)濟(jì)發(fā)展已經(jīng)耗費(fèi)大量能源，所以國(guó)家提倡節(jié)能降耗，火力發(fā)電廠作為國(guó)家主要供電與能源耗損單位，如何提升其能源有效利用率已成為電廠工作的重點(diǎn)內(nèi)容之一。

二、660MW超臨界高參數(shù)機(jī)組優(yōu)化策略

1.鍋爐儲(chǔ)水罐調(diào)節(jié)閥優(yōu)化

通過(guò)加裝勻流板的方式降低介質(zhì)速度，使得管配流道的流場(chǎng)流動(dòng)趨于均勻化，從而有效降低流場(chǎng)最大速度，含汽總量也最大化降低，最終達(dá)到將儲(chǔ)水罐調(diào)節(jié)閥中的流場(chǎng)趨于均勻化的目的，有效降低汽化，緩解閥門及其他系統(tǒng)的損壞，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。對(duì)儲(chǔ)水罐加裝勻流板的作用已被相關(guān)學(xué)者通過(guò)實(shí)驗(yàn)所證實(shí)，所以是具有可實(shí)施性的。

2.給水控制系統(tǒng)優(yōu)化

給水控制系統(tǒng)優(yōu)化需從以下幾個(gè)方面入手：

2.1優(yōu)化給水流量：

采取設(shè)計(jì)補(bǔ)償回路的方式，幫助調(diào)整動(dòng)態(tài)過(guò)程中給水流量與煤量的配比，使其維持在合理范圍之內(nèi)，燃水比上下變化不大。補(bǔ)償量需事先做好計(jì)算，首先對(duì)鍋爐蒸汽熱輸出流量與給煤熱輸入量進(jìn)行對(duì)比，得到的差值就是要補(bǔ)償?shù)臒崃?，補(bǔ)償方式采用熱量積分器給予。比如，當(dāng)煤的發(fā)熱值很高時(shí)，積分器就要減少煤的供給。其次，為了更好地控制燃料供給，需要增設(shè)燃料指令的前饋信號(hào)，盡最大努力解決給水控制跟不上燃料變化的問(wèn)題，提高給水調(diào)節(jié)對(duì)燃料供給的響應(yīng)。

2.2為了更好地處理緊急事故，特別是因高加發(fā)生故障引起的水溫變化，對(duì)此增設(shè)省煤器出口設(shè)計(jì)焓值與實(shí)際焓值差值，通過(guò)這兩個(gè)值的差值計(jì)算出正確的焓值修正量，它能夠通過(guò)水溫的變化情況來(lái)更改爐膛焓的增需求值，從而有效控制給水量，確保機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行，降低能耗。

3.鍋爐給水前置泵優(yōu)化

3.1通過(guò)增大橫截面對(duì)原兩道氛橡膠密封圈從新設(shè)計(jì)，轉(zhuǎn)變?yōu)橐罁?jù)特定形狀而成的異型氟橡膠圈。

3.2處理原泵體、泵蓋中開面部分，實(shí)施行車削加工處理辦法；

3.3保證低負(fù)荷安全穩(wěn)定性運(yùn)行措施：

3.3.1削減揚(yáng)程；

3.3.2實(shí)施磨削以減小葉片出口角，使得葉片區(qū)域均布對(duì)稱性；將葉片出口端磨削成薄片以提高葉輪出口流動(dòng)的穩(wěn)定性。

3.3.3另外，建議調(diào)整彌補(bǔ)葉輪車削后泵的工作效率效率，改造葉輪、蝸殼的通流部分。

4.直流鍋爐煙氣優(yōu)化

優(yōu)化直流鍋爐煙氣的辦法：首先考慮到鍋爐使用的燃煤為低熱值煤，具有低硫分與低灰分、高水分與高揮發(fā)分的特點(diǎn)，所以建議除塵器前的煙氣溫度設(shè)置為110℃，并且將前置式煙氣的換熱器布置于預(yù)熱器的入口煙道處，總體來(lái)看，就是在脫硝煙道的出口下方區(qū)域范圍內(nèi)。并建議在磨煤機(jī)熱一次風(fēng)基礎(chǔ)上，再增加一個(gè)蒸汽換熱器，以便有效解決磨煤機(jī)運(yùn)行時(shí)燃煤潮濕未完全干燥的問(wèn)題。

5.自動(dòng)控制系統(tǒng)優(yōu)化

5.1首先實(shí)施統(tǒng)一化管理，將自動(dòng)化系統(tǒng)納入到DCS，建立集控室、自動(dòng)化系統(tǒng)、電子設(shè)備統(tǒng)一控制體系，從而減少能耗。

5.2加強(qiáng)在線監(jiān)測(cè)力度也非常重要，所以建議增加對(duì)保護(hù)出口線圈的監(jiān)測(cè)。目前由于火電機(jī)組的出口線圈維修仍完全依賴檢修人員，而且需要定期檢查，才能保證其安全運(yùn)行，但是不利于長(zhǎng)期的安全與穩(wěn)定，所以建議加強(qiáng)機(jī)柜口出線圈的監(jiān)測(cè)，并對(duì)其增設(shè)自動(dòng)報(bào)警裝置，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

5.3規(guī)范傳感器冗余配置。目前由于大型機(jī)組的控制回路數(shù)量龐大，涉及到的邏輯計(jì)算較多，需要用到的傳感器也比較多，這樣就造成了冗余配置情況出現(xiàn)，所以必須制定一個(gè)統(tǒng)一的規(guī)范作為參照。通過(guò)以上方式減少對(duì)設(shè)備資源的投資消耗，同時(shí)也能減少維修人員的工作量，增強(qiáng)機(jī)組運(yùn)行速率，提高安全性。

5.4實(shí)施煤質(zhì)的在線檢測(cè)。我國(guó)目前的煤炭資源非常緊張，而鍋爐入爐煤與設(shè)計(jì)煤種的實(shí)際偏差非常大，因?yàn)槊嘿|(zhì)的變化很容易造成給水與主汽溫自動(dòng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)出現(xiàn)問(wèn)題。建議首先通過(guò)對(duì)煤質(zhì)進(jìn)行分析，特別是對(duì)其應(yīng)用基的各種成分變化的分析，加之對(duì)發(fā)熱量變化的分析，可有效控制煤質(zhì)變化所帶來(lái)的煤水比干擾，提高機(jī)組優(yōu)質(zhì)調(diào)節(jié)速率。

結(jié)束語(yǔ)

目前，關(guān)于660MW超臨界高參數(shù)組的耗能量問(wèn)題一直是被關(guān)注的重點(diǎn)內(nèi)容，因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，涉及到自身能量消耗問(wèn)題，除此還包括一些部件的能源消耗，包括鍋爐儲(chǔ)水罐、給水控制系統(tǒng)、鍋爐給水前置泵、直流鍋爐煙氣、自動(dòng)控制系統(tǒng)等都存在耗能情況，如何進(jìn)行綜合優(yōu)化，還需要今后的進(jìn)一步研究，對(duì)于本文所提建議是否可行，仍需在實(shí)踐中驗(yàn)證。

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（作者單位：國(guó)家能源集團(tuán)宿遷發(fā)電有限公司）