火電廠降低廠用電率精益管理研究及應(yīng)用

四川廣安發(fā)電有限責(zé)任公司 范多文

隨著電力體系改革的不斷深入以及煤炭能源的不斷減少，價(jià)格的提升等因素帶來了殘酷的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，如何降低發(fā)電成本和運(yùn)營成本，成為火電廠管理工作中需要特別重視的課題，廠用電率是節(jié)能的重要指標(biāo)，其對(duì)整個(gè)發(fā)電廠的用電量起到?jīng)Q定性作用，因此制定降低廠用電率的方法至關(guān)重要，通過對(duì)火力發(fā)電廠用電率的影響因素分析，經(jīng)過大量的試驗(yàn)測(cè)試、分析、調(diào)整，實(shí)行生產(chǎn)過程全面管理控制，在保證安全的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，廠用電率大幅度下降，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

1 現(xiàn)狀診斷

1.1 輔助設(shè)備耗電

火電廠一二期4臺(tái)30萬千瓦機(jī)組，共用化水、輸煤系統(tǒng)；三期兩臺(tái)60萬千瓦機(jī)組單獨(dú)配置化水、輸煤系統(tǒng)；全廠共用取水、生活水、消防水、灰場(chǎng)回收水系統(tǒng)，公用系統(tǒng)設(shè)備普遍呈現(xiàn)“大馬拉小車”，耗電率普遍偏高。2018年公用系統(tǒng)耗電率1.64%，2019年公用系統(tǒng)耗電率1.52%，2020年公用系統(tǒng)耗電率1.41%，二期2臺(tái)300MW機(jī)組的除灰系統(tǒng)公用兩臺(tái)灰渣泵，每臺(tái)機(jī)組還設(shè)置了兩臺(tái)沖灰水泵；三期2臺(tái)600MW機(jī)組，每臺(tái)機(jī)組單獨(dú)設(shè)置了兩臺(tái)沖灰水泵和兩臺(tái)灰渣泵。任何一臺(tái)機(jī)組運(yùn)行均需運(yùn)行各自的至少一臺(tái)沖灰水泵和一臺(tái)灰渣泵。4臺(tái)30萬千瓦機(jī)組配置3臺(tái)循環(huán)水泵，機(jī)組低負(fù)荷低長(zhǎng)期運(yùn)行2臺(tái)。2018年機(jī)組循環(huán)水泵耗電率1.02%。2019年循環(huán)水泵耗電率0.91%。2020年循環(huán)水泵耗電率0.82%。

1.2 環(huán)保設(shè)備耗電

火電廠進(jìn)煤結(jié)構(gòu)復(fù)雜、煤質(zhì)變化大，收到基硫份從0.5%到5.5%不等，而硫分的大小關(guān)系到脫硫能耗的大小。受環(huán)保政策影響電廠對(duì)機(jī)組進(jìn)行超低排改造由原來一爐單塔改為一爐雙塔，共增加12臺(tái)漿液循環(huán)泵，4臺(tái)攏動(dòng)泵，以及氧化風(fēng)機(jī)運(yùn)行方式粗放，優(yōu)化運(yùn)行手段缺失，脫硫耗電率增加。三期脫硫配置了三臺(tái)空壓機(jī)，用戶主要是為數(shù)不多的氣動(dòng)閥門。每臺(tái)機(jī)增加濕除塵器，脫硝等環(huán)保設(shè)備。

2018年脫硫耗電率2.39%，2019年脫硫耗電率2.28%，2020年脫硫耗電率2.79%。

1.3 機(jī)組啟停耗電

受區(qū)域水火電量結(jié)構(gòu)不平衡影響，機(jī)組啟停頻繁（2017年啟停41次，2018年啟停45次，2019年啟停40次）。300WM機(jī)組單次啟動(dòng)耗電量12.85萬千瓦時(shí)，600WM機(jī)組單次啟動(dòng)耗電量14.67萬千瓦時(shí)。

1.4 機(jī)組保養(yǎng)耗電

火電廠機(jī)組臺(tái)數(shù)多，停備保養(yǎng)時(shí)間長(zhǎng)，機(jī)組停備保養(yǎng)期間汽機(jī)封閉油、發(fā)電機(jī)定冷水、氫氣等系統(tǒng)一直運(yùn)行，2018年機(jī)組運(yùn)行時(shí)間15577.91小時(shí)，保養(yǎng)用電量2710.98萬千瓦時(shí)，2019年機(jī)組運(yùn)行時(shí)間21811.60小時(shí)，保養(yǎng)用電量2366.65萬千瓦時(shí)，2020年機(jī)組運(yùn)行時(shí)間22082.01小時(shí)，保養(yǎng)用電量2329.37萬千瓦時(shí)。

1.5 主要輔機(jī)設(shè)備治理未跟上空預(yù)器堵塞多耗電

經(jīng)對(duì)比600MW機(jī)組在空預(yù)器嚴(yán)重堵塞與輕微堵塞情況下，機(jī)組帶520～540MW負(fù)荷引風(fēng)機(jī)電流增加約100A左右。

2 原因分析

2.1 輔助設(shè)備耗電運(yùn)行不靈活

火電廠6臺(tái)機(jī)組，分別配置了燃油供油系統(tǒng)。在一二期和三期各運(yùn)行一臺(tái)機(jī)組的情況下，若分別運(yùn)行燃油供油系統(tǒng)，只能通過開啟再循環(huán)方式維持穩(wěn)定的供油壓力，造成燃油泵無效出力增加。一二期機(jī)組工業(yè)水泵額定電流200A，空載電流100A，工業(yè)水泵常期運(yùn)行電流只有140A；三期工業(yè)水系統(tǒng)配置了三臺(tái)工業(yè)水泵，其額定電流為210A，空載電流100A。標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)運(yùn)行方式為“兩運(yùn)一備”，機(jī)組的冷卻水負(fù)荷。原系統(tǒng)方式下，一臺(tái)機(jī)組運(yùn)行時(shí)，工業(yè)水泵一臺(tái)不夠用但兩臺(tái)又顯多余，兩臺(tái)運(yùn)行時(shí)水泵電流為150A。二、三期機(jī)組運(yùn)行時(shí)，至少需要三期運(yùn)行一臺(tái)沖灰水泵，保證除灰、鍋爐爐底密封水運(yùn)行用水需要。三期機(jī)組運(yùn)行期間，三期灰?guī)旆呕倚枰\(yùn)行三臺(tái)氣化風(fēng)機(jī)對(duì)灰?guī)爝M(jìn)行流化。

2.2 環(huán)保設(shè)備耗電

燃煤硫份波動(dòng)大，導(dǎo)致漿液循環(huán)泵啟停過于頻繁（#5塔2020年做過統(tǒng)計(jì)，一周啟停達(dá)91次）。

吸收塔漿液氧化效果化驗(yàn)滯后，化學(xué)分析結(jié)果指導(dǎo)氧化風(fēng)機(jī)精益效果差，氧化風(fēng)機(jī)存在氧化風(fēng)量過大的情形。

三期脫硫配置了三臺(tái)空壓機(jī)，用戶主要是為數(shù)不多的氣動(dòng)閥門。統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)其平均負(fù)載指數(shù)只有20%，資源嚴(yán)重浪費(fèi)；一二期脫硫配置了三臺(tái)空壓機(jī)，正常情況下兩運(yùn)一備，但是，運(yùn)行的空壓機(jī)存在卸載時(shí)間過長(zhǎng)的問題。

2.3 機(jī)組啟停耗電

火電廠機(jī)組啟停過程受輔汽系統(tǒng)限制全程電泵運(yùn)行，機(jī)組并網(wǎng)前受設(shè)備可靠性風(fēng)煙系統(tǒng)雙側(cè)運(yùn)行，機(jī)組啟停過程中受缺陷影響機(jī)組并網(wǎng)解列時(shí)間延長(zhǎng)。

2.4 機(jī)組保養(yǎng)耗電

火電廠停備機(jī)組的廠用380V負(fù)荷多為設(shè)備的定期試轉(zhuǎn)、機(jī)組保養(yǎng)用電，用量極少。而起橋梁作用的廠用變壓器，在低負(fù)載情況下空載損耗占比大。發(fā)電機(jī)封閉母線，是一個(gè)需要長(zhǎng)期靠壓縮空氣維持正壓防潮的負(fù)荷。原設(shè)計(jì)供氣方式為機(jī)組儀用空壓機(jī)系統(tǒng)單獨(dú)供應(yīng)，即使機(jī)組停運(yùn)情況下，也必須運(yùn)行該空壓機(jī)方能保證封母用氣。

3 改善措施

3.1 輔助設(shè)備靈活調(diào)整

火電廠對(duì)六臺(tái)機(jī)組的燃油供油系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)絡(luò)改造，在只運(yùn)行一臺(tái)燃油供油泵的情況下，也能保證機(jī)組的用油需要，供油泵出力得到了充分利用。減少了一二期原工業(yè)水用戶用量，一臺(tái)生活水泵接帶80%負(fù)荷即可滿足要求，原工業(yè)水泵保留一臺(tái)備用，聯(lián)合供水方式也極大地提高了供水可靠性。通過改造，實(shí)現(xiàn)了單機(jī)運(yùn)行時(shí)，工業(yè)水泵由原來的“兩運(yùn)一備”優(yōu)化為“一運(yùn)兩備”，運(yùn)行泵負(fù)荷率和能效得以提升了33%，且“一運(yùn)兩備”讓安全性更高。為提高灰渣泵、沖灰水泵的電能效率，新增加了灰場(chǎng)回水與三期沖灰水母管聯(lián)絡(luò)管門及聯(lián)絡(luò)門，二三期除灰沖灰水直接由灰場(chǎng)回水提供。將三期灰?guī)霣、C、D氣化風(fēng)機(jī)出口管都分別并入細(xì)灰?guī)欤?1、2粗灰?guī)爝M(jìn)氣母管，三期機(jī)組運(yùn)行時(shí)，運(yùn)行一臺(tái)氣化風(fēng)機(jī)，可以停運(yùn)兩臺(tái)氣化風(fēng)機(jī)。

3.2 環(huán)保設(shè)備優(yōu)化調(diào)整

優(yōu)化燃煤摻配，減少硫份波動(dòng)，減少漿液循環(huán)泵啟停，同時(shí)優(yōu)化運(yùn)行小指標(biāo)競(jìng)賽，從凈煙氣排放均值方面降低電耗。

氧化風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化，運(yùn)行工況只與硫份和煙氣量相關(guān)；電耗占脫硫系統(tǒng)電耗的比例不低，有優(yōu)化空間；根據(jù)研究表明，氧化還原電位可以反應(yīng)出吸收塔亞硫酸鹽的氧化程度；借助OPR表計(jì)測(cè)量，各塔建立數(shù)據(jù)臺(tái)賬，再與人工分析數(shù)據(jù)比對(duì)。

通過從主機(jī)壓縮空氣管道至脫硫區(qū)域，對(duì)三期脫硫的CEMS裝置和石灰石料倉的空氣炮供氣，停運(yùn)三期脫硫空壓機(jī)；對(duì)一二期脫硫區(qū)域壓縮空氣用戶進(jìn)行查漏和部分氣動(dòng)門該電動(dòng)的工作，實(shí)現(xiàn)一臺(tái)空壓機(jī)滿足一二期脫硫的生產(chǎn)需求。

3.3 機(jī)組啟停分步管控

通過輔汽系統(tǒng)升級(jí)改造，啟停過程全程使用汽動(dòng)給水泵，降低給水泵電耗。利用縮短600MW機(jī)組啟動(dòng)時(shí)間，機(jī)組啟動(dòng)前合理安排試驗(yàn)，減少機(jī)組啟停過程缺陷系數(shù)；每次啟停機(jī)下發(fā)啟機(jī)策略控制表，進(jìn)行節(jié)點(diǎn)控制，優(yōu)化啟動(dòng)順序縮短啟動(dòng)時(shí)間，并網(wǎng)前運(yùn)行單側(cè)風(fēng)煙系統(tǒng)，減少啟動(dòng)過程中電耗。

3.4 機(jī)組保養(yǎng)精細(xì)管理

通過改變廠用電系統(tǒng)運(yùn)行方式，將汽機(jī)PC、鍋爐PC、除塵PC、三期照明PC、檢修段PC聯(lián)絡(luò)運(yùn)行，可以減少一半的變壓器使用量，提高運(yùn)行變壓器的負(fù)載系數(shù)，日節(jié)電約640千瓦時(shí)。增加一二期6kV之間聯(lián)絡(luò)電纜，一二期全停時(shí)可停運(yùn)#3啟備變或#1、#2啟備變運(yùn)行。

4 實(shí)施效果

#31、32、33、34、61機(jī)組運(yùn)行，灰場(chǎng)運(yùn)行兩臺(tái)回收水泵，三期沖灰水母管壓力能穩(wěn)定在0.54MPa左右，能滿足除灰及鍋爐爐底密封用水需要，三期除灰直接停運(yùn)一臺(tái)6kV沖灰水泵。一天可以節(jié)約廠用電1×1.732×6×38.4×0.85×24=8104.677度電，一年可以節(jié)約人民幣8104.677×365×0.36 =1064865.6元，運(yùn)行人員少監(jiān)視、檢修人員少維護(hù)，大大節(jié)約運(yùn)維成本。

一天兩臺(tái)氣化風(fēng)機(jī)可以節(jié)約電量2×1.732×0.38×139.7×0.85×24=3751.35度電，一年可以節(jié)約人民幣1751×365×0.36=230081.4元，運(yùn)行人員方便操作，檢修人員少維護(hù)，大大節(jié)約維護(hù)費(fèi)用及運(yùn)行成本。

結(jié)合漿液循泵配比方式，可有效降低漿液循環(huán)泵電耗。通過優(yōu)化，降低講漿液循環(huán)泵電流35A，全廠單臺(tái)氧化風(fēng)機(jī)運(yùn)行小時(shí)數(shù)累計(jì)下降約4180小時(shí)，2020年累計(jì)節(jié)約成本211.3萬元。

2021年1-9月全廠綜合廠用電率8.30%，全年預(yù)計(jì)完成8.35%。按照四川公司年度計(jì)劃值8.71%，可節(jié)約成本827.28萬元。發(fā)電量76.6億千瓦時(shí)×（8.71%-8.35%）×0.3元/千瓦時(shí)=827.28萬元。

通過編制全廠《優(yōu)化運(yùn)行方案》，降低輔助設(shè)備電耗，編制機(jī)組啟停方案，優(yōu)化機(jī)組啟停過程，下一步火電廠將按照“處處無浪費(fèi)、事事要精益、人人可改善、時(shí)時(shí)創(chuàng)價(jià)值”的精益化管理思路，推進(jìn)精益化管理常態(tài)化開展，進(jìn)一步降低廠用電率，實(shí)現(xiàn)企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，為火電廠及地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出更大貢獻(xiàn)。