1 000 MW機組除灰系統(tǒng)節(jié)能降耗策略分析及優(yōu)化

(江蘇新海發(fā)電有限公司，連云港 222023)

0 引 言

近年來，能源生產消費對環(huán)境的污染后果集中爆發(fā)，對常規(guī)火電廠提出了更高的節(jié)能減排要求；環(huán)保部、發(fā)改委和能源局要求全面、盡快實施燃煤電廠超低排放和節(jié)能改造，由此帶來的技術改造增大了火電機組的投入，對公司的財務指標帶來一定影響。同時火電機組負荷率偏低，深度調峰和啟停調峰不斷，輔助服務成本顯著增加。受煤炭行業(yè)去產能導致供應偏緊、國內國際煤價相互作用等因素影響，煤價仍將處于高位運行，機組發(fā)電成本依然偏高。隨著電力市場化改革的大幅推進，火電機組市場電量比例大幅增長，市場電量價格易受供需形勢和改革政策左右，對公司發(fā)電收入產生不利影響。這一切，都要求火電機組進一步挖潛降耗，通過一系列節(jié)能措施，降低生產運營成本，以應對火電企業(yè)面臨的各種挑戰(zhàn)。通過對某電廠1 000 MW機組電除塵、輸灰系統(tǒng)現(xiàn)場設備和系統(tǒng)狀況的診斷，明確了影響除灰系統(tǒng)電耗的主要因素，確定除灰系統(tǒng)節(jié)能降耗工作的方向和重點。

1 電廠1 000 MW火電機組指標分析

某電廠1 000 MW火電機組除灰系統(tǒng)包含電除塵系統(tǒng)、輸灰系統(tǒng)、空壓機系統(tǒng)以及灰?guī)煜到y(tǒng)組成。從表1中可以看出半年來，機組負荷率都在70%左右，除塵及輸灰系統(tǒng)耗電率維持較高水平，基本維持在均值0.143和0.133的左右，合計占到了0.276個百分點，除灰系統(tǒng)消耗了較多電能，造成機組廠用電率偏高，降低了機組整體經濟性。主要是由于發(fā)電機組負荷率偏低，而電除塵及輸灰系統(tǒng)都維持在滿負荷時的設計工況運行。單從這方面來說，電除塵及輸灰系統(tǒng)具有較大的節(jié)能空間，只要通過分析找對節(jié)能方向，采取有效措施，完全能夠將輸灰系統(tǒng)廠用電率在一定范圍內上大幅下降。

表1

2 除灰系統(tǒng)節(jié)能分析及整改措施

2.1 電除塵高頻電源優(yōu)化控制

1 000 MW火電機組電除塵系統(tǒng)包括在煙氣側布置的干式靜電除塵器和管式濕式電除塵器，干、濕電除塵器電場均為高頻電源控制。按照環(huán)保要求干式靜電除塵器出口煙塵濃度不高于50 mg/Nm3，濕式電除塵器出口煙塵濃度不高于5 mg/Nm3，運行中煙囪入口煙塵濃度按不高于5 mg/Nm3控制。在實際運行中，干濕電的控制方式為人工控制，為了保證煙囪入口煙塵濃度，干、濕電電壓設置為較高數(shù)值，同時由于干、濕電出力大，導致總排口粉塵濃度正常在1～3 mg/Nm3之間，遠低于設定值(5 mg/Nm3)，因此實際運行中干、濕電電耗嚴重偏高，節(jié)電空間很大。

具體措施可以通過增加一套高頻電源優(yōu)化控制器，修改原后臺IFIX畫面，增加優(yōu)化控制投退等功能畫面，完成對高頻電源的閉環(huán)控制，實現(xiàn)電除塵的節(jié)能環(huán)保控制。優(yōu)化控制的實施，既可避免煙囪出口粉塵濃度超標，更可降低干、濕電除塵電耗。

2.2 振打清灰裝置優(yōu)化節(jié)能

在保證振打力度和均勻性都滿足振打效果的情況下，振打周期是否合理對電除塵效率的影響也是很大。振打周期過長，比電阻過高，產生反電暈使驅動性能下降，且沉積在電極上的灰塵釋放電荷很慢，粘附力很大，使振打難以脫落。振打周期過短，容易造成二次揚塵，已經吸附在塵極上的粉塵會粉碎脫落，被氣流帶出除塵器，大大降低除塵效率，導致除塵電耗增加。

單電場2次振打間隔時間計算公式如下：

T=αδA/(NCη)

(1)

其中，α為極板上積灰厚度；δ為粉塵堆積密度；A為電場總收集面積；N為入口煙氣量；C為入口濃度；η為除塵效率。

通過公式(1)計算，可以對粉塵濃度高、顆粒大的前電場適當縮短振打周期；對于粉塵相對細少的后電場適當延長振打周期。通過這樣的優(yōu)化，同時結合振打器振打高度優(yōu)化以及振打重錘的選擇，可以提高除塵效率，為節(jié)能管理創(chuàng)造條件。通過以上措施的實施，可以將電除塵電能消耗整體降低30%左右，電除塵耗電率降低4.5%左右。

2.3 氣力輸灰系統(tǒng)優(yōu)化控制

氣力輸灰系統(tǒng)采用正壓濃相氣力輸灰方式，將電除塵器下灰斗中收集的飛灰輸送至灰?guī)臁Ｓ捎谠叶妨衔挥嬍軠y量原理的限制，可靠性差，對摻燒多種煤種后的灰斗灰位無法準確指示，不能實時掌握灰斗蓄灰高度，導致輸灰完全依賴時間進行，無法采用灰斗料位控制系統(tǒng)輸灰。為了保證輸灰通暢，則需完全改變傳統(tǒng)的按時間輸灰方式，改為根據(jù)灰斗灰位高度對輸灰過程進行控制，這就對各灰斗的灰位高度做精準測量提出了很高的要求。采用高進度、測量穩(wěn)定可靠的灰斗料位計，是為輸灰系統(tǒng)提供相應準確的灰位數(shù)據(jù)，進一步提高輸灰效率，同時節(jié)約大量壓縮機耗用氣量、延長閥門管道壽命，防止灰斗坍塌事故起到預警作用，實現(xiàn)降低除灰系統(tǒng)廠用電量，節(jié)能降耗的關鍵。

新型料位計SY-SHJN型，采用加拿大接觸式物位跟蹤測量處理技術，國內獨家實用專利技術，首先解決灰斗內物料的高溫、溫漂、摩擦、掛料誤報、懸浮粉料干擾、迅速下料及氣壓沖擊、灰粉靜電干擾、煤品變化等諸多干擾因素，使用時可以根據(jù)物料初始物料參數(shù)狀態(tài)，自動跟蹤修正實際灰位高度，能夠精準測出灰斗內實際灰位，為輸灰系統(tǒng)控制提供精準灰位信號，這樣可以大大提高輸灰系統(tǒng)的節(jié)能效果，減少閥門及管道的磨損。

3 經濟效益、安全效益測算

3.1 空氣壓縮機經濟效益測算

火電廠2臺1 000 MW機組，兩臺機組配備4臺62 m3/min噴油螺桿空氣壓縮機，3臺158 m3/min無油離心式空氣壓縮機。螺桿空氣壓縮機產氣量62m3/min，一天產氣總量為：1 440×62=89 280 m3。離心式空氣壓縮機產氣量158 m3/min，一天產氣總量為：1 440×158=227 520 m3。正常工況下，2臺1 000 MW機組維持2臺螺桿機和一臺離心機運行，單臺機組現(xiàn)階段輸灰系統(tǒng)減少空壓機氣量50 270.6 m3，2臺機組則可節(jié)約100 541 m3，節(jié)約耗氣量相當于一臺螺桿空氣壓縮機一天產氣量的1.1倍，也就是說相當于停用一臺螺桿空壓機。

按照一臺螺桿空壓機一年的平均耗電量來推算，則可節(jié)約廠用電量89萬千瓦時/年。按照電價0.5元計算，則節(jié)約電費44.5萬元/年。

3.2 卸灰圓頂閥壽命及經濟效益測算

閥門的壽命主要取決于閥門開關的頻率，改造后電場圓頂閥開關時間由300 s左右開關一次，延長到12/24/36小時開關一次(實際以灰位信號決定開關頻率)，因此大大縮短開關次數(shù)，這樣可最低將閥門壽命延長2.5倍。由于圓頂閥及輸灰閥價格為1.8萬元/只左右，5個電場按60只圓頂閥和18只輸灰切換閥計算：78*1.8=140.4萬元。改造后可以節(jié)約檢修維護費用相當可觀。

3.3 管道磨損分析

輸灰管道的磨損主要取決于是稀相輸灰還是濃相輸灰，稀相輸灰對管道磨損更為嚴重，按照輸灰量對應管道壽命計算，管道壽命可延長一倍以上。同時減少了因管道磨損泄露造成煤灰跑冒的環(huán)境污染及生產維護(更換管道)。

3.4 空壓機壽命及經濟效益測算

直接關停一臺螺桿壓縮機組，另外在用空壓機組啟動頻率又大大降低，這樣對壓縮機的費用分析，每年可節(jié)約壓縮機設備費用近150萬元。

3.5 除塵斗設備安全性分析

灰斗料位計可精準測量灰斗內灰位高度，操作人員可根據(jù)灰斗灰位曲線圖分析灰斗卸灰的狀態(tài)，根據(jù)灰位曲線圖可判斷灰斗是否產生懸料、圓頂閥是否漏氣，確?；叶凡粫l(fā)生由于卸灰不暢、灰斗料位計失靈而導致灰斗坍塌重大事故發(fā)生。

4 結束語

通過某電廠1 000 MW機組除灰系統(tǒng)節(jié)能分析以及相關改造措施的落實，不僅降低電除塵系統(tǒng)廠用電率，還通過灰斗料位計的改造，大幅降低了空壓機耗用氣量，提高了輸灰系統(tǒng)運行合理性和經濟性，同時大大降低了管道及輸灰設備的磨損，降低了維護成本及維護工作量。對于同類型機組除灰系統(tǒng)節(jié)能降耗有著良好的借鑒作用。但各電廠各自設備狀況以及煤種、灰量等情況各不相同，需要做更加細致的研究，使除灰系統(tǒng)節(jié)能降耗更加貼近實際。