燃煤機(jī)組廠用電率影響因素分析

華電電力科學(xué)研究院有限公司 韓苗苗 蓋志杰 孟凡垟 梁秀進(jìn) 黃 佳

廠用電率是衡量火力發(fā)電機(jī)組經(jīng)濟(jì)性能的主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)之一，同類型機(jī)組的廠用電率指標(biāo)的差異，可真實(shí)地反映發(fā)電企業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)營管理水平，各發(fā)電企業(yè)也把降低廠用電率作為強(qiáng)化生產(chǎn)管理、提高企業(yè)效益的一項(xiàng)重要任務(wù)和目標(biāo)。燃煤機(jī)組主要用電輔機(jī)集中在鍋爐側(cè)、汽機(jī)側(cè)及環(huán)保系統(tǒng)各輔機(jī)上，從對(duì)廠用電率影響來看，機(jī)組初參數(shù)、負(fù)荷率、冷卻型式以及煤質(zhì)、輔機(jī)節(jié)能改造等都是影響燃煤機(jī)組廠用電率的重要因素，但在這些因素中，機(jī)組初參數(shù)、初參數(shù)、冷卻型式、負(fù)荷率等一般屬于不可改變或不可控因素，為降低廠用電率只能從日常管理、技術(shù)改造上進(jìn)行深挖。

1 燃煤機(jī)組廠用電率情況

燃煤機(jī)組主要用電設(shè)備集中在鍋爐側(cè)、汽機(jī)側(cè)以及環(huán)保系統(tǒng)各輔機(jī)上。從2019年中電聯(lián)行業(yè)機(jī)組競(jìng)賽中燃煤機(jī)組廠用電率情況來看，機(jī)組廠用電率為5.18%，其中鍋爐側(cè)主要輔機(jī)廠用電率為2.67%，占發(fā)電廠用電的51.5%；汽機(jī)側(cè)主要輔機(jī)廠用電率為1.17%，占發(fā)電廠用電的22.6%；環(huán)保系統(tǒng)主要輔機(jī)廠用電率為0.95%，占發(fā)電廠用電的18.3%。從燃煤機(jī)組鍋爐側(cè)、汽機(jī)側(cè)和環(huán)保側(cè)各主要設(shè)備廠用電率具體情況可以看出，鍋爐側(cè)、汽機(jī)側(cè)以及環(huán)保側(cè)最大用電輔機(jī)分別為引風(fēng)機(jī)、循環(huán)水泵和脫硫系統(tǒng)耗電率。

表1 各主要輔機(jī)廠用電率情況

2 影響因素分析

機(jī)組初參數(shù)影響。一般機(jī)組初參數(shù)越低、鍋爐出口的壓力和溫度越低，造成熱力循環(huán)的熱效率低，使機(jī)組單位耗煤量增大，引起其他工藝系統(tǒng)的耗電增大，機(jī)組的廠用電率就越高[1]。從2019年中電聯(lián)行業(yè)機(jī)組競(jìng)賽各容量等級(jí)燃煤機(jī)組廠用電率情況看，1000MW等級(jí)燃煤機(jī)組廠用電率為4.0%、600MW等級(jí)燃煤機(jī)組廠用電率為5.33%、300MW等級(jí)燃煤機(jī)組廠用電率為5.59%。分析相同容量等級(jí)不同初參數(shù)燃煤機(jī)組的廠用電率情況，以600MW容量等級(jí)機(jī)組為例，超超臨界機(jī)組比同容量等級(jí)亞臨界機(jī)組廠用電率低1.82個(gè)百分點(diǎn)，可看出初參數(shù)越高的機(jī)組廠用電率越低。

冷卻方式影響。根據(jù)機(jī)組冷卻型式，燃煤機(jī)組可分為空冷機(jī)組、濕冷機(jī)組。由于空冷機(jī)組空冷島用電設(shè)備較多、耗電較高，所以空冷機(jī)組廠用電率普遍高于濕冷機(jī)組。統(tǒng)計(jì)2019年中電聯(lián)行業(yè)機(jī)組競(jìng)賽中600MW和300MW等級(jí)不同冷卻型式燃煤機(jī)組廠用電率情況，600MW等級(jí)機(jī)組中濕冷機(jī)組廠用電率4.79%、空冷機(jī)組廠用電率6.59%；300MW等級(jí)機(jī)組中濕冷機(jī)組廠用電率為5.43%、空冷機(jī)組廠用電率為6.47%，空冷機(jī)組廠用電率普遍比濕冷機(jī)組高1.0個(gè)百分點(diǎn)以上。

煤質(zhì)影響。煤質(zhì)（煤的熱值、硫分和灰分含量）是影響廠用電率重要的因素。燃煤熱值低，同等發(fā)電量情況下，燃煤量大、煙氣量大，增加磨煤機(jī)、引風(fēng)機(jī)、除灰系統(tǒng)、脫硫系統(tǒng)、脫硝系統(tǒng)以及除塵系統(tǒng)的廠用電率。燃煤硫分含量高，單位體積煙氣中SO2含量高，需開啟更多的漿液循環(huán)泵、對(duì)更多的石膏進(jìn)行脫水等，增加了脫硫系統(tǒng)的廠用電率，且煙氣中含硫量高易造成空氣預(yù)熱器堵塞、煙風(fēng)阻力增加，加劇風(fēng)機(jī)電耗的增加。燃煤灰分含量高、單位體積煙氣中灰含量高、引風(fēng)機(jī)廠用電率上升，并需更高的二次電壓和電流保證粉塵排放達(dá)標(biāo)，除塵系統(tǒng)廠用電率大。

負(fù)荷率影響。機(jī)組負(fù)荷率也是影響廠用電率的一個(gè)主要因素，機(jī)組廠用電的消耗基本都是固定值，機(jī)組負(fù)荷消耗的廠用電量基本相當(dāng)，但機(jī)組高負(fù)荷運(yùn)行發(fā)電量高，因此廠用電率較低。

節(jié)能改造影響。燃煤機(jī)組主要輔機(jī)節(jié)電改造主要方式有：變頻或永磁調(diào)速改造、引增合一、高低速改造、電改汽等。輔機(jī)通過改造設(shè)備型式達(dá)到節(jié)能效果的空間很大，如某電廠磨煤機(jī)實(shí)施永磁電機(jī)改造后，相同出力下較其他磨煤機(jī)電流減少約14A，磨煤機(jī)電耗降低約10%以上；某電廠閉式循環(huán)冷卻水泵進(jìn)行永磁調(diào)速改造，廠用電率下降0.02個(gè)百分點(diǎn)；某電廠引風(fēng)機(jī)變頻優(yōu)化改造后廠用電率為0.92%，使廠用電下降0.39個(gè)百分點(diǎn)，一次風(fēng)機(jī)變頻器改造后電量下降約22.44%；以引增合一為例，引增合一將引風(fēng)機(jī)和增壓風(fēng)機(jī)合二為一，取消了增壓風(fēng)機(jī)及相關(guān)系統(tǒng)，廠用電率降低約0.2～0.4個(gè)百分點(diǎn)，節(jié)電效果明顯。

電改汽也是降低輔機(jī)廠用電率的一大改造技術(shù)。采用蒸汽方式來驅(qū)動(dòng)，輔機(jī)的耗電量直接變?yōu)?，大大降低了機(jī)組廠用電率。

3 降低廠用電率建議

綜上可知，對(duì)于燃煤機(jī)組的初參數(shù)、冷卻型式、煤質(zhì)、負(fù)荷率、節(jié)能改造是影響機(jī)組廠用電率的主要因素。這些因素中機(jī)組初參數(shù)、冷卻型式在機(jī)組設(shè)計(jì)時(shí)已確定，一般屬于不可改變因素。但在目前電力市場(chǎng)環(huán)境下，國內(nèi)大力發(fā)展新能源，為了吸納潔凈能源，大量煤電機(jī)組處于頻繁調(diào)峰狀態(tài)，機(jī)組負(fù)荷率較低是目前我國大多數(shù)火力發(fā)電廠所面臨的客觀現(xiàn)實(shí)，只能從日常管理、技術(shù)改造上進(jìn)行深挖降低廠用電率的措施，主要如下。

加強(qiáng)廠用電管理。加強(qiáng)組織領(lǐng)導(dǎo)，明確工作責(zé)任，為節(jié)能工作提供組織保證；做好廠用電主要技術(shù)指標(biāo)的對(duì)標(biāo)管理，對(duì)照一流找差距，定期進(jìn)行廠用電率分析，掌握廠用電的分布和消耗情況，為下一步設(shè)備節(jié)電運(yùn)行方式調(diào)整和技術(shù)改進(jìn)提供依據(jù)。

積極推進(jìn)輔機(jī)設(shè)備的優(yōu)化與改造。開展降低廠用電率的專項(xiàng)節(jié)能技改，采用新材料、新工藝、新型節(jié)電技術(shù)對(duì)電耗大、效率低的輔機(jī)電機(jī)實(shí)施技術(shù)改造。但要注意的是，對(duì)所有輔機(jī)的節(jié)電改造，在考慮經(jīng)濟(jì)性的同時(shí)，也要考慮改造所帶來的運(yùn)行維護(hù)成本及設(shè)備的安全穩(wěn)定性。

節(jié)能加強(qiáng)燃料管理，從燃料源頭上做好節(jié)能工作。加強(qiáng)燃煤購煤管理，在滿足灰熔點(diǎn)要求的前提下，考慮煤的價(jià)格和上煤、磨煤、入爐、燃燒、排放及脫硫全過程的影響，選用性價(jià)比最經(jīng)濟(jì)的煤種。另外，要加強(qiáng)入爐煤摻配工作，控制入爐煤熱值、硫分和灰分含量，保證機(jī)組安全高效運(yùn)行[2]。

加強(qiáng)檢修和運(yùn)行管理，提高設(shè)備安全性和經(jīng)濟(jì)性。在檢修中做好設(shè)備消缺治理，同時(shí)加強(qiáng)運(yùn)行管理，根據(jù)實(shí)時(shí)的負(fù)荷情況，選擇磨煤機(jī)的運(yùn)行方式和調(diào)整制粉系統(tǒng)各運(yùn)行參數(shù)，制定循環(huán)水系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式，嚴(yán)格執(zhí)行循環(huán)泵臺(tái)數(shù)與循環(huán)水溫度、排汽壓力對(duì)應(yīng)最佳運(yùn)行曲線[3]，并根據(jù)負(fù)荷調(diào)整凝結(jié)泵出口壓力，有效降低輔機(jī)電耗。

加強(qiáng)節(jié)電的宣傳，提高節(jié)能意識(shí)。廣泛開展節(jié)能宣傳教育活動(dòng)，共同營造一個(gè)人人關(guān)心節(jié)能、個(gè)個(gè)參與節(jié)能、事事為企業(yè)節(jié)能作貢獻(xiàn)的良好氛圍，使企業(yè)職工能充分認(rèn)識(shí)到，節(jié)約一滴水、節(jié)約一度電、節(jié)約一克煤都是為企業(yè)效益作貢獻(xiàn)，為社會(huì)節(jié)約資源[4]。