發(fā)電廠660MW超超臨界機(jī)組節(jié)能技術(shù)研究

摘?要：隨著電力市場改革的不斷深入，推動(dòng)了市場電價(jià)機(jī)制的有序推行，市場電量占比不斷升高，計(jì)劃電量占比不斷降低，為此，如何節(jié)能降耗，控制發(fā)電成本，提升發(fā)電機(jī)組的市場競爭力，已然成為廣大發(fā)電廠所需思考研究的一項(xiàng)重要課題。本文從發(fā)電廠660MW超超臨界機(jī)組改進(jìn)意義入手，分析了某發(fā)電廠660MW超超臨界機(jī)組能耗現(xiàn)狀，最后從熱力系統(tǒng)及汽輪機(jī)節(jié)能技術(shù)應(yīng)用、鍋爐及輔助系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)應(yīng)用切入，探討了發(fā)電廠660MW超超臨界機(jī)組節(jié)能技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐，希望可以為相關(guān)人員研究提供一些幫助。

關(guān)鍵詞：發(fā)電廠;660MW超超臨界機(jī)組;節(jié)能降耗

隨著我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略實(shí)施的不斷推進(jìn)，節(jié)能降耗已成為社會(huì)各界的廣泛共識(shí)，而火力發(fā)電廠則是節(jié)能降耗的一大重點(diǎn)，各大發(fā)電廠也不斷提高了對(duì)節(jié)能降耗工作的重視程度，以期節(jié)能降耗，控制發(fā)電成本，提升發(fā)電機(jī)組的市場競爭力。在現(xiàn)代發(fā)電廠中，為切實(shí)滿足電能生產(chǎn)需求，通常會(huì)采用超超臨界機(jī)組，660MW超超臨界機(jī)組便是其中之一。此類機(jī)組不僅包含大量設(shè)備，而且系統(tǒng)十分復(fù)雜，在每次調(diào)試啟動(dòng)過程中，都會(huì)造成不小的能耗。因此，為收獲更理想的節(jié)能降耗成效，就必須加強(qiáng)對(duì)節(jié)能技術(shù)的有效應(yīng)用，推進(jìn)節(jié)能優(yōu)化工作開展。本文通過對(duì)660MW超超臨界機(jī)組節(jié)能技術(shù)的探討，對(duì)造成機(jī)組實(shí)際能耗指標(biāo)進(jìn)行了有效控制，進(jìn)一步提升了機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益[1]。

1?發(fā)電廠660MW超超臨界機(jī)組改進(jìn)意義

電能作為社會(huì)大眾生產(chǎn)生活實(shí)踐中不可或缺的重要能源，伴隨社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們生產(chǎn)生活對(duì)電能的需求逐步攀升，與此同時(shí)，面對(duì)日趨嚴(yán)峻的生態(tài)保護(hù)形勢，基于對(duì)環(huán)境、能源等因素的綜合考慮，我國政府出臺(tái)了一系列節(jié)能降耗政策，由此很大程度上提升了電力行業(yè)對(duì)節(jié)能降耗的重視度，一些參數(shù)偏高、容量偏大的超超臨界機(jī)組陸續(xù)被電力行業(yè)所剔除，并引入了各種小型的機(jī)組進(jìn)行電能生產(chǎn)。通常而言，火力發(fā)電工作內(nèi)容主要在于不同能量之間的轉(zhuǎn)換及熱能的傳遞，基于此，如若發(fā)電廠可提升熱效率，將有效降低能源成本，所降低的能源成本盡管只有一小部分，但從全國范圍而言，仍能夠收獲十分可觀的節(jié)能降耗成效[2]。因此，推進(jìn)對(duì)發(fā)電廠660MW超超臨界機(jī)組的改進(jìn)整合，致力于提升660MW超超臨界機(jī)組的熱效率及經(jīng)濟(jì)效益，以此可減少一大部分能源損耗，為我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略實(shí)施提供有力支撐。

2?某發(fā)電廠660MW超超臨界機(jī)組能耗現(xiàn)狀

2.1?機(jī)組概述

某發(fā)電廠660MW超超臨界機(jī)組，鍋爐主設(shè)備是由東方鍋爐廠生產(chǎn)的DG2002/29.3II?13型變壓直流爐。本型號(hào)鍋爐選取一次再熱運(yùn)行方式，燃燒室為雙煙道，鍋爐整體呈全鋼架構(gòu)，實(shí)行全懸吊形式半露天布置，并以平衡通風(fēng)方式進(jìn)行通風(fēng)。本機(jī)組汽輪機(jī)是由東方汽輪機(jī)廠設(shè)計(jì)制造的C660/61228/0.5/600/620型汽輪機(jī)，其特征為：（1）高效超超臨界;（2）一次中間再熱;（3）單軸;（4）四缸四排汽;（5）八級(jí)回?zé)岢槠?/p>

2.2?機(jī)組能耗現(xiàn)狀及其影響因素

結(jié)合前期采集的試驗(yàn)及運(yùn)行數(shù)據(jù)可得出，本機(jī)組在日常運(yùn)行中表現(xiàn)出磨煤機(jī)出口溫度偏低、磨煤機(jī)分離器轉(zhuǎn)速不匹配、制粉系統(tǒng)運(yùn)行不當(dāng)?shù)葐栴}，進(jìn)一步使得機(jī)組運(yùn)行期間排煙溫度偏高，煤炭消耗率超標(biāo)，對(duì)機(jī)組熱效率造成不利影響。除此之外，機(jī)組熱力系統(tǒng)密封性不佳等問題也會(huì)對(duì)機(jī)組能耗造成不利影響。

基于本機(jī)組能耗現(xiàn)狀，對(duì)影響本機(jī)組能耗的因素作如下分析：

（1）影響本機(jī)組能耗的運(yùn)行因素。長期以來，煤炭一直是我國能源結(jié)構(gòu)中的重要組成部分，其同時(shí)也是我國電力行業(yè)的基礎(chǔ)能源。在我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中，煤電廠不僅是能耗大戶，并且還會(huì)造成不容忽視的資源損耗及環(huán)境污染。面對(duì)日趨嚴(yán)峻的生態(tài)保護(hù)形勢，近年來我國不斷推進(jìn)了對(duì)能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化整合。煤電廠產(chǎn)能調(diào)節(jié)會(huì)致使煤炭需求逐步減弱，進(jìn)一步造成煤炭供需結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，使得市場不景氣?；诖?，如何推進(jìn)煤電廠產(chǎn)能結(jié)構(gòu)的優(yōu)化調(diào)整，轉(zhuǎn)變成我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整中所需解決的一項(xiàng)重要問題。

現(xiàn)階段，在我國一些大型的煤電廠中，鍋爐的熱效率普遍在92%以上，而一些超臨界的鍋爐熱效率更可超過94%，在極小占比的熱損失中，尤以排煙熱損失居多，相關(guān)調(diào)查統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，在大型發(fā)電廠鍋爐損耗中，約七成以上的損耗主要為排煙熱損耗[3]。由此表明，降低鍋爐運(yùn)行損耗、提升鍋爐能源有效利用率的重中之重在于有效降低排煙熱損失，鍋爐排煙中包含的能量在總熱損失中的占比可達(dá)到六成以上，由此不僅會(huì)影響鍋爐熱效率，還可對(duì)環(huán)境帶來一定污染。因而，不管是從經(jīng)濟(jì)效益還是從環(huán)境效益角度而言，排煙溫度都是影響機(jī)組能耗的重要因素。其次，在本機(jī)組制粉系統(tǒng)運(yùn)行方面，本機(jī)組鍋爐大多數(shù)運(yùn)行環(huán)節(jié)將磨煤機(jī)出口溫度調(diào)節(jié)在70℃～80℃之間，平均值約為75℃。同時(shí)，各臺(tái)磨煤機(jī)冷風(fēng)門開度在30%～80%之間，整體上而言，磨煤機(jī)冷風(fēng)門開度偏大，冷風(fēng)摻入量偏高。為縮減磨煤機(jī)入口冷風(fēng)摻入量，可提升磨煤機(jī)出口溫度，并依托空預(yù)器提升一次風(fēng)量，降低排煙溫度，提升鍋爐經(jīng)濟(jì)效益。另外，本機(jī)組鍋爐燃煤揮發(fā)分偏高，煤質(zhì)著火及燃盡特性適中，結(jié)合機(jī)組運(yùn)行氧量、燃燒配風(fēng)方式，爐渣可燃物、飛灰可燃物都處在偏低水平，為此，發(fā)電廠可在磨煤機(jī)出力匹配機(jī)組運(yùn)行要求前提下，相應(yīng)調(diào)低旋轉(zhuǎn)分離器在運(yùn)行期間的旋轉(zhuǎn)速度，從而降低煤粉循環(huán)倍率，進(jìn)一步提升煤粉細(xì)度。在此基礎(chǔ)上，對(duì)磨煤機(jī)耗電率、飛灰可燃物等指標(biāo)開展研究比較，獲取當(dāng)前燃用煤質(zhì)下最佳分離器轉(zhuǎn)速，提升機(jī)組經(jīng)濟(jì)效益。

（2）影響本機(jī)組能耗的設(shè)備因素。首先，在一系列影響汽輪機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的因素中，熱力系統(tǒng)密封性是較為突出的一項(xiàng)影響因素。結(jié)合國內(nèi)外眾多研究成果及實(shí)踐操作，在汽輪機(jī)組煤耗體系中，機(jī)組閥門是較為顯著的一項(xiàng)影響因素，通過對(duì)該項(xiàng)影響因素的改進(jìn)，不僅無需投入較高的成本，而且可收獲可觀的節(jié)能成效，其改進(jìn)效益明顯優(yōu)于其他環(huán)節(jié)改進(jìn)方式的綜合效果，由此切實(shí)體現(xiàn)了機(jī)組閥門密封性改進(jìn)的重要性[4]。其次，在如今各類空氣預(yù)熱器產(chǎn)品中，容克式空預(yù)器憑借其一系列優(yōu)點(diǎn)得到廣泛推廣，同時(shí)也是如今行業(yè)中最為常見的一種空預(yù)器產(chǎn)品。然而在實(shí)踐應(yīng)用中，此類空預(yù)器存在一種較為特殊的漏風(fēng)問題，即為巨型轉(zhuǎn)子作為容克式空預(yù)器的主要構(gòu)造，其包含蓄熱元件填充，在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)期間蓄熱元件反復(fù)在煙道、風(fēng)道運(yùn)轉(zhuǎn)，并將在煙道獲取的熱量傳輸至風(fēng)道，進(jìn)一步通過助燃空氣吸收轉(zhuǎn)化，然而，在這過程中，因?yàn)榭疹A(yù)器轉(zhuǎn)子與固定外殼相互間無法充分?jǐn)[脫結(jié)構(gòu)縫隙的影響，由此使得一些助燃空氣不斷由風(fēng)道泄漏至煙道，造成機(jī)組能量泄漏損失，進(jìn)一步對(duì)機(jī)組熱效率造成不利影響。

3?發(fā)電廠660MW超超臨界機(jī)組節(jié)能技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐

3.1?熱力系統(tǒng)及汽輪機(jī)節(jié)能技術(shù)應(yīng)用

現(xiàn)階段，大多數(shù)600MW超超臨界機(jī)組的耗熱量都遠(yuǎn)超預(yù)期的設(shè)計(jì)值，這讓機(jī)組的實(shí)際煤耗量與預(yù)期數(shù)值也存在一定偏差。結(jié)合前文，致使機(jī)組熱耗率過高的一項(xiàng)重要原因?yàn)槠啓C(jī)效率不足，另外，還有一些機(jī)組的熱耗率過高是因?yàn)槔涠讼到y(tǒng)運(yùn)行不合理，鑒于此，為實(shí)現(xiàn)對(duì)600MW超超臨界機(jī)組的節(jié)能優(yōu)化，應(yīng)開展好對(duì)熱力系統(tǒng)、汽輪機(jī)及冷端系統(tǒng)的改進(jìn)工作。首先，熱力系統(tǒng)改進(jìn)。在熱力系統(tǒng)改進(jìn)過程中，不僅要盡量防止系統(tǒng)出現(xiàn)閥門泄露問題，還應(yīng)對(duì)管道布置進(jìn)行合理安排，對(duì)加熱器低壓輸水情況予以有效處理。在這個(gè)過程中，所需改進(jìn)的內(nèi)容包括對(duì)輸水系統(tǒng)的改進(jìn)、對(duì)再熱蒸汽系統(tǒng)的改進(jìn)、對(duì)閥門泄漏情況的防范等，基于此實(shí)現(xiàn)對(duì)熱力系統(tǒng)的有效改進(jìn)，進(jìn)一步切實(shí)提升機(jī)組循環(huán)效率[5]。其次，汽輪機(jī)改進(jìn)。大多數(shù)汽輪機(jī)效率偏低是因?yàn)檎羝孤┰斐傻模绕浒殡S汽輪機(jī)相關(guān)參數(shù)的逐步提升，在密封間隙條件相一致下，蒸汽泄漏情況亦在逐步加劇，進(jìn)而對(duì)汽輪機(jī)效率造成不利影響。現(xiàn)階段，大部分600MW超超臨界機(jī)組汽輪機(jī)所采用的軸封主要為斜齒式平面蒸汽密封或疏齒式蒸汽密封，此類軸封工藝不足之處在于難以確保汽輪機(jī)密封效果，極易引發(fā)氣流激振力，同時(shí)汽輪機(jī)還極易出現(xiàn)磨損，因?yàn)檩S系中心的轉(zhuǎn)變及彈簧板的失效，使得各環(huán)節(jié)之間的泄漏及軸端蒸汽泄漏量增大，影響機(jī)組的安全有序運(yùn)行。鑒于此，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)汽輪機(jī)的汽封改進(jìn)。綜合分析，調(diào)節(jié)汽輪機(jī)蒸汽密封間隙，對(duì)流通環(huán)節(jié)的蒸汽密封開展技術(shù)改進(jìn)，引入諸如接觸式蒸汽密封、刷式蒸汽密封、蜂窩蒸汽密封、側(cè)面齒輪蒸汽密封等新型蒸汽密封工藝，以此可有效提升汽輪機(jī)流量效率及氣缸效率[6]。最后，冷端系統(tǒng)改進(jìn)。在冷端系統(tǒng)改進(jìn)過程中，應(yīng)在整體優(yōu)化原則基礎(chǔ)上，對(duì)優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行情況開展綜合分析，進(jìn)而建立適用的冷端系統(tǒng)改進(jìn)方案，并對(duì)相關(guān)設(shè)備開展必要的性能檢測。在此基礎(chǔ)上，對(duì)仿真運(yùn)行調(diào)度、性能測試、系統(tǒng)分析等設(shè)計(jì)開展綜合改進(jìn)，對(duì)應(yīng)設(shè)備的整體性能也應(yīng)利用相關(guān)手段予以改進(jìn)，同時(shí)結(jié)合發(fā)電廠實(shí)際情況，為其提供科學(xué)的節(jié)能指導(dǎo)，保障機(jī)組的安全有序運(yùn)行。

3.2?鍋爐及輔助系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)應(yīng)用

鍋爐及輔助系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)應(yīng)用旨在控制輔機(jī)電耗及提升鍋爐熱效率，為實(shí)現(xiàn)該項(xiàng)目目標(biāo)，必須要對(duì)鍋爐性能予以改進(jìn)。結(jié)合前文而言，發(fā)電廠600MW超超臨界機(jī)組實(shí)際排煙溫度遠(yuǎn)在預(yù)期設(shè)計(jì)值之上，這讓排煙系統(tǒng)出現(xiàn)極大的熱能損耗。另外，鍋爐輔助系統(tǒng)的用電量在整個(gè)發(fā)電廠用電量中占據(jù)極高比例，并很大程度上影響著機(jī)組的煤耗情況。針對(duì)這些問題，對(duì)于鍋爐及輔助系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化，應(yīng)開展好以下幾方面工作：

首先，燃燒及制粉系統(tǒng)改進(jìn)。制粉系統(tǒng)改進(jìn)作為600MW超超臨界機(jī)組節(jié)能改進(jìn)中十分重要的一環(huán)，主要改進(jìn)內(nèi)容包括對(duì)分離器擋板的調(diào)節(jié)、對(duì)煤粉細(xì)度的調(diào)節(jié)、對(duì)磨煤機(jī)出口溫度的調(diào)節(jié)等。對(duì)于系統(tǒng)燃燒的鍋爐來說，燃燒不充分會(huì)導(dǎo)致?lián)]發(fā)性偏低，而燃盡或著火則極易引發(fā)安全隱患，所以，必須要對(duì)此采取有效的防范措施。一方面，應(yīng)讓煤粉盡量接近粉末狀，也就是選取更細(xì)的煤粉進(jìn)行燃燒，確保燃燒時(shí)煤粉與空氣的充分接觸，進(jìn)而使煤粉能夠得到充分燃燒。另一方面，還應(yīng)提升煤粉濃度一次風(fēng)量，一次實(shí)現(xiàn)對(duì)磨煤機(jī)出口溫度的有效調(diào)節(jié)。

其次，輔助系統(tǒng)改進(jìn)?，F(xiàn)階段，大多數(shù)發(fā)電廠的染料來源都相對(duì)復(fù)雜，并且不少發(fā)電廠所采用的染料與其預(yù)期設(shè)計(jì)的染料存在明顯偏差。受此影響，發(fā)電廠制煤系統(tǒng)往往會(huì)出現(xiàn)十分嚴(yán)重的磨損問題，使得所獲取的粉煤也難以達(dá)到使用標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)生產(chǎn)實(shí)踐造成不利影響。針對(duì)這些問題，必須要開展好對(duì)機(jī)組磨煤機(jī)、分離器等輔助系統(tǒng)的改進(jìn)工作。一方面，可在磨煤機(jī)出力滿足機(jī)組運(yùn)行要求前提下，對(duì)分離器轉(zhuǎn)速予以適當(dāng)減少，進(jìn)而達(dá)到降低煤粉循環(huán)倍率，提升煤粉細(xì)度的目的。另一方面，合理調(diào)節(jié)磨煤機(jī)運(yùn)行方式，盡可能提升磨煤機(jī)整體出力，控制磨煤機(jī)運(yùn)行臺(tái)數(shù)，進(jìn)而達(dá)到調(diào)節(jié)排煙溫度、提升鍋爐效率及降低發(fā)電廠電耗的目的。另外，風(fēng)機(jī)中也存在一系列問題，并且尤以實(shí)際風(fēng)機(jī)擋板開度與預(yù)期設(shè)計(jì)存在偏差、風(fēng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行效率偏低等問題最為突出，對(duì)風(fēng)機(jī)運(yùn)行造成不利影響。針對(duì)這一情況，可通過改造風(fēng)機(jī)變頻、引入雙速高低電機(jī)等技術(shù)手段，有效降低風(fēng)機(jī)電耗，進(jìn)一步降低供電煤耗及發(fā)電廠電耗。

再次，鍋爐排煙溫度過高問題改進(jìn)。在鍋爐熱損失的各個(gè)環(huán)節(jié)中，尤以排煙熱損失的占比最高，由此很大程度上影響了鍋爐的效率。鑒于此，應(yīng)有效檢測分析排煙系統(tǒng)的性能及其存在的問題，綜合比較出口風(fēng)溫、空預(yù)器煙溫、設(shè)計(jì)偏差、傳熱性能轉(zhuǎn)變等實(shí)際情況，盡可能降低排煙溫度，保障排煙系統(tǒng)安全有序運(yùn)行，進(jìn)一步創(chuàng)造良好的綜合效益[7]。

最后，空預(yù)器漏風(fēng)改進(jìn)。倘若空預(yù)器漏風(fēng)率過大，將提升風(fēng)機(jī)出力，進(jìn)而會(huì)提升發(fā)電廠電耗。為此，應(yīng)對(duì)空預(yù)器漏風(fēng)問題進(jìn)行有效處理，可選取三密封結(jié)合三叉密封方式，在空預(yù)器原本密封基礎(chǔ)上增設(shè)三叉密封，并分別設(shè)置于熱端徑向、冷端徑向及軸端等單隔板部位，以此有效增強(qiáng)空預(yù)器密封性。

結(jié)語

總而言之，發(fā)電廠唯有實(shí)行節(jié)能降耗，方可提高自身的經(jīng)濟(jì)效益，并創(chuàng)造良好的環(huán)境效益。本文通過對(duì)發(fā)電廠660MW超超臨界機(jī)組節(jié)能技術(shù)的研究分析，得出通過對(duì)熱力系統(tǒng)及汽輪機(jī)的節(jié)能改進(jìn)、鍋爐及輔助系統(tǒng)的節(jié)能改進(jìn)，可實(shí)現(xiàn)良好的節(jié)能效果。鑒于此，發(fā)電廠相關(guān)人員應(yīng)進(jìn)一步圍繞如何更有效實(shí)現(xiàn)對(duì)660MW超超臨界機(jī)組的節(jié)能改進(jìn)進(jìn)行探索研究，明確發(fā)電廠660MW超超臨界機(jī)組改進(jìn)意義，結(jié)合660MW超超臨界機(jī)組能耗影響因素，從多個(gè)方面入手，切實(shí)提升發(fā)電廠工作效率，節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境，促進(jìn)發(fā)電廠的有序健康發(fā)展。

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作者簡介：王鵬（1989—?），男，漢族，陜西神木人，本科，助理工程師，研究方向：660MW火力發(fā)電機(jī)組。