徐亦淳

(上海電力股份有限公司， 上海 200010)

燃煤電廠降低供電煤耗對(duì)策探討

徐亦淳

(上海電力股份有限公司， 上海 200010)

供電煤耗是衡量發(fā)電廠經(jīng)濟(jì)性的最重要指標(biāo)之一, 根據(jù)《煤電節(jié)能減排升級(jí)與改造行動(dòng)計(jì)劃(2014—2020年)的通知》文件精神，現(xiàn)役燃煤發(fā)電機(jī)組要加快推進(jìn)節(jié)能降耗工作。通過(guò)對(duì)現(xiàn)存主流燃煤發(fā)電機(jī)組現(xiàn)狀進(jìn)行分析，尋找可節(jié)能的空間和方向，提出了從設(shè)備改造、運(yùn)行方式優(yōu)化、節(jié)能新技術(shù)運(yùn)用、控制改進(jìn)等方面降低供電煤耗的對(duì)策。

燃煤電廠；供電煤耗；經(jīng)濟(jì)效益

近年來(lái)，由于電力市場(chǎng)需求減緩以及清潔能源爆發(fā)式增長(zhǎng)，燃煤發(fā)電機(jī)組利用小時(shí)數(shù)與負(fù)荷率逐年下降，以及大量環(huán)保設(shè)備改造投入，這都給供電煤耗下降帶來(lái)不利因素。國(guó)家三部委聯(lián)合印發(fā)的《煤電節(jié)能減排升級(jí)與改造行動(dòng)計(jì)劃(2014—2020年))的通知》(發(fā)改能源[2014]2093號(hào))，提出加快燃煤發(fā)電升級(jí)與改造，重點(diǎn)對(duì)30萬(wàn)kW和60萬(wàn)kW等級(jí)亞臨界、超臨界機(jī)組實(shí)施綜合性、系統(tǒng)性節(jié)能改造等，要求到2020年現(xiàn)役燃煤發(fā)電機(jī)組改造后平均供電煤耗低于310 g/kWh。這要求現(xiàn)存燃煤發(fā)電機(jī)組要挖掘降煤耗潛力，大力開(kāi)發(fā)和推廣節(jié)能減排新技術(shù)，積極開(kāi)展優(yōu)化運(yùn)行方式和設(shè)備技術(shù)改造。

1 降低汽輪機(jī)本體熱耗

1.1 汽輪機(jī)通流改造

我國(guó)300～600 MW等級(jí)亞臨界煤電機(jī)組，多采用20世紀(jì)80至90年代的設(shè)計(jì)制造，存在通流效率低、熱耗率高等問(wèn)題，部分機(jī)組熱耗率與設(shè)計(jì)值相差高達(dá)300 kJ/kWh以上，嚴(yán)重影響機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。汽輪機(jī)通流部分改造是提高機(jī)組效率、降低煤耗的有力措施。通流整體改造后機(jī)組效率一般可提高3%以上，熱耗率下降250 kJ/kWh以上，出力可增加5%以上，效益顯著。

1.2 低壓缸排汽通道優(yōu)化

部分國(guó)產(chǎn)引進(jìn)型300、600 MW汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)較為緊湊，其低壓缸排汽在凝汽器內(nèi)分布不合理，造成凝汽器冷卻管熱負(fù)荷不均勻，熱交換能力未被充分發(fā)揮，造成凝汽器壓力、端差以及汽輪機(jī)排汽壓力均高于設(shè)計(jì)值。而低壓缸排汽通道優(yōu)化改造是解決該結(jié)構(gòu)缺陷的廣泛有效的手段。該技術(shù)通常對(duì)排汽通道蒸汽流場(chǎng)進(jìn)行模擬研究，計(jì)算得到原有結(jié)構(gòu)下凝汽器管束入口蒸汽流場(chǎng)分布情況，有針對(duì)性地在凝汽器喉部的適當(dāng)位置，采取安裝導(dǎo)流裝置的辦法，引導(dǎo)排汽汽流，減少排汽渦流、均勻排汽流速，使低壓缸排汽流場(chǎng)趨于合理、凝汽器換熱管的熱負(fù)荷更均勻、熱交換能力能夠更好發(fā)揮，從而提高凝汽器真空。采用低壓缸排汽通道優(yōu)化的機(jī)組一般能提高真空0.3 kPa，對(duì)應(yīng)降低煤耗0.7 g/kWh以上。

1.3 汽封改造優(yōu)化技術(shù)

許多火電廠采用各種新型汽封取代原設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)汽封，隨著汽封技術(shù)的不斷發(fā)展，其型式多種多樣，典型如布萊登汽封、刷式汽封、蜂窩式汽封等，主要通過(guò)增加齒數(shù)、減小間隙、增加阻力，來(lái)提高密封效果，減小漏汽所造成的損失。多數(shù)企業(yè)的試驗(yàn)表明：根據(jù)自身的技術(shù)特點(diǎn)，結(jié)合汽輪機(jī)的結(jié)構(gòu)和實(shí)際運(yùn)行狀況，因地制宜的使用各種新型汽封，均能夠達(dá)到較好效果，減少了汽輪機(jī)內(nèi)部及外部的漏汽損失，提高機(jī)組熱效率較為顯著。

2 提高凝汽器真空

2.1 蒸汽噴射真空技術(shù)

凝汽器真空泵在設(shè)計(jì)選型時(shí)，為保證初建真空的時(shí)間，真空泵和配套電機(jī)余量均過(guò)大，造成正常運(yùn)行時(shí)真空系統(tǒng)電耗大。水環(huán)真空泵性能、出力受制于工作液溫度變化，夏季高溫時(shí)，水環(huán)真空泵性能、出力下降，會(huì)導(dǎo)致凝汽器真空下降，造成機(jī)組經(jīng)濟(jì)性降低。在原抽真空系統(tǒng)抽氣母管上并接一套凝汽器蒸汽噴射真空系統(tǒng)，以少量輔汽作為動(dòng)力蒸汽，通過(guò)動(dòng)力噴嘴以超音速射流，產(chǎn)生真空，抽吸混合氣體，蒸汽冷凝成水回收熱井，并加裝一臺(tái)小功率水環(huán)真空泵可維持真空。通過(guò)去除抽氣余量、降低水環(huán)真空泵的電負(fù)荷來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能，某廠4臺(tái)300 MW煤電機(jī)組通過(guò)技改，年平均可提高機(jī)組真空約0.2 kPa，降低煤耗0.45 g/kWh。

2.2 冷端優(yōu)化技術(shù)

火電廠冷端設(shè)備和系統(tǒng)對(duì)經(jīng)濟(jì)性的影響可歸結(jié)為兩類(lèi), 一類(lèi)是影響排汽壓力進(jìn)而影響機(jī)組的出力；另一類(lèi)是耗能設(shè)備如循環(huán)水泵、真空泵、凝結(jié)水泵等耗功影響廠用電。冷端優(yōu)化技術(shù)以冷端系統(tǒng)為研究對(duì)象，既考慮凝汽器壓力變化對(duì)機(jī)組出力的影響, 還考慮冷端系統(tǒng)內(nèi)泵功的變化對(duì)廠用電的影響，從冷端系統(tǒng)整體的角度出發(fā), 確定最佳真空、循泵運(yùn)行方式、真空泵運(yùn)行方式和循環(huán)水量, 提高冷端系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，進(jìn)而提高整個(gè)機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。冷端優(yōu)化系統(tǒng)通過(guò)合理地調(diào)配循泵運(yùn)行方式，保證在機(jī)組出力增加的同時(shí)廠用電盡可能的降低，使循泵運(yùn)行在最經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行方式，從而提高機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。冷端優(yōu)化技術(shù)已經(jīng)在多家300、600、1 000 MW火電機(jī)組上采用，總體供電煤耗下降約0.5 g/kWh以上，節(jié)電效果也較為明顯。

2.3 冷卻塔優(yōu)化改造

在不影響冷卻塔結(jié)構(gòu)的情況下，通過(guò)使用換熱性能更高的噴嘴和填料，優(yōu)化淋水構(gòu)架，增大有效淋水面積，實(shí)現(xiàn)各區(qū)均勻配水，有效提升冷卻塔的冷卻性能，從而降低冷卻塔的出水溫度，提高凝汽器的真空。根據(jù)幾家實(shí)施冷卻塔優(yōu)化改造的電廠的應(yīng)用數(shù)據(jù)，改造后冷卻塔出塔水溫比改造前降低1℃，真空可提高0.4 kPa，降低供電煤耗0.9 g/kWh。

2.4 加強(qiáng)循環(huán)水系統(tǒng)膠球和濾網(wǎng)的管理

膠球系統(tǒng)重點(diǎn)監(jiān)視收球率，投入膠球時(shí)盡量利用循環(huán)水流量較大的時(shí)機(jī)，采用合適的膠球。循環(huán)水二次濾網(wǎng)應(yīng)采用定期投入與壓差管理相結(jié)合的方式，及時(shí)清污和排污。

3 降低排煙溫度

3.1 煙氣余熱利用

燃煤鍋爐排煙設(shè)計(jì)溫度一般為120～130℃，目前隨著低低溫電除塵器的應(yīng)用能夠有效提高除塵效率，降低煙塵排放，拿低低溫電除塵器設(shè)計(jì)進(jìn)口煙溫90℃來(lái)設(shè)計(jì)，煙氣余熱就有約30℃的利用空間。目前煙氣余熱利用技術(shù)較多，以系統(tǒng)較為簡(jiǎn)單的在電除塵前加裝煙氣/凝結(jié)水換熱裝置為例，利用鍋爐尾部煙氣余熱提高凝結(jié)水溫度，減少低壓加熱器抽汽量來(lái)降低汽耗，同時(shí)煙氣溫度降低使體積流量減小，鍋爐引風(fēng)機(jī)、增壓風(fēng)機(jī)的電耗降低，并提高了電除塵效率。經(jīng)改造完成了某電廠測(cè)算，電除塵進(jìn)口煙氣溫度降低30℃，使煙氣體積流量約降低10%，提高除塵效率約0.05%，供電煤耗降低1.35 g/kWh以上，目前在國(guó)內(nèi)也已有不少電廠采用了煙氣余熱利用技術(shù)。

3.2 空預(yù)器密封改進(jìn)

采用全向柔性密封技術(shù),降低空預(yù)器漏風(fēng)率至5%以內(nèi)，降低風(fēng)機(jī)耗電率，熱風(fēng)溫度及鍋爐效率也相應(yīng)提高。

4 降低未完全燃燒損失

(1)提高磨煤機(jī)出口溫度。一般磨煤機(jī)出口風(fēng)溫在80℃以下，在燃用低熱值經(jīng)濟(jì)煤種時(shí)磨煤機(jī)出口溫度會(huì)進(jìn)一步下降而且一次風(fēng)量會(huì)加大，煤粉干燥不夠和在爐膛燃燒時(shí)間縮短會(huì)影響灰渣含碳量升高。在磨煤機(jī)安全運(yùn)行的前提下，通過(guò)加大熱風(fēng)量，或者加裝一次風(fēng)加熱器，提高磨煤機(jī)出口溫度，提高鍋爐燃燒效率，有效降低灰渣含碳量。

(2)加裝磨煤機(jī)動(dòng)態(tài)分離器。燃煤電廠燃用與設(shè)計(jì)煤種偏差比較大的煤種，磨煤機(jī)出口煤粉細(xì)度往往非該煤種能易燃盡的煤粉細(xì)度。通過(guò)在磨煤機(jī)出口加裝動(dòng)態(tài)分離器，可以在線自動(dòng)調(diào)節(jié)磨煤機(jī)出口煤粉細(xì)度，對(duì)鍋爐燃燒不同煤種時(shí)，通過(guò)動(dòng)態(tài)分離器調(diào)節(jié)最佳煤粉細(xì)度。

5 運(yùn)行控制優(yōu)化

5.1 機(jī)組整體協(xié)調(diào)控制優(yōu)化

通常從機(jī)組運(yùn)行的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)出發(fā)，采用耗差分析法辨識(shí)鍋爐主要可控耗差，對(duì)鍋爐燃燒風(fēng)量監(jiān)測(cè)裝置、制粉系統(tǒng)運(yùn)行方式、鍋爐燃燒運(yùn)行方式等逐一進(jìn)行了試驗(yàn)和參數(shù)優(yōu)化，并設(shè)置進(jìn)機(jī)組整體協(xié)調(diào)控制中。在安全運(yùn)行的基礎(chǔ)上，提高機(jī)組變負(fù)荷性，消除汽溫偏差，提高受熱面的安全性，提高了鍋爐效率和蒸汽參數(shù)。此種技術(shù)對(duì)新建機(jī)組和進(jìn)行過(guò)重大技改的機(jī)組有較大的提升效果。

5.2 凝水調(diào)頻技術(shù)

對(duì)于純反動(dòng)式汽輪機(jī)組，利用的是汽機(jī)回?zé)?加熱系統(tǒng)中蓄能的變化，是指機(jī)組變負(fù)荷時(shí)，在凝汽器和除氧器允許的水位變化范圍內(nèi)，調(diào)整凝泵出口調(diào)門(mén)的開(kāi)度，改變凝結(jié)水流量，從而改變抽汽量，暫時(shí)獲得或釋放一部分機(jī)組的負(fù)荷。用此方法，可使主調(diào)門(mén)全開(kāi)，消除汽輪機(jī)進(jìn)汽節(jié)流損失，機(jī)組的加(減)負(fù)荷速率和一次調(diào)頻能滿足電網(wǎng)要求，該技術(shù)降低供電煤耗1.2 g/kWh以上。

5.3 低負(fù)荷閥點(diǎn)控制技術(shù)

對(duì)于調(diào)節(jié)級(jí)汽輪機(jī)組，在低負(fù)荷退出AGC階段，采用取消調(diào)門(mén)重疊度和調(diào)門(mén)節(jié)流的閥點(diǎn)運(yùn)行方式，與負(fù)荷匹配的調(diào)門(mén)全開(kāi)，其它調(diào)門(mén)全關(guān)，此時(shí)為調(diào)節(jié)級(jí)效率最高的最佳經(jīng)濟(jì)點(diǎn)，并做好投退AGC運(yùn)行方式的切換邏輯，保證機(jī)組切換閥點(diǎn)控制方式的安全運(yùn)行，采用低負(fù)荷閥點(diǎn)控制技術(shù)的低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)段可以降低煤耗0.8 g/kWh以上。

5.4 優(yōu)化吹灰方式

鍋爐吹灰“過(guò)吹”易出現(xiàn)耗汽增多，受熱面磨損,汽溫過(guò)低等情況；“欠吹”易出現(xiàn)結(jié)焦，影響鍋爐受熱面?zhèn)鳠嵝Ч⑸踔翣t管局部過(guò)熱等情況，經(jīng)濟(jì)型都比較差。目前隨著現(xiàn)代燃煤鍋爐在線測(cè)溫點(diǎn)越來(lái)越多，采用在線采集鍋爐運(yùn)行數(shù)據(jù)在專(zhuān)用傳熱模型上進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算出各段受熱面的清潔度系數(shù)，提出受熱面優(yōu)化吹灰的判斷結(jié)果，開(kāi)發(fā)出在線吹灰優(yōu)化軟件，為運(yùn)行人員執(zhí)行吹灰操作提供指導(dǎo)意見(jiàn)，減少吹灰次數(shù)，提高解決受熱面“過(guò)吹”和“欠吹”現(xiàn)象。

6 降低啟停損失

(1) 啟動(dòng)凈壓上水。不啟動(dòng)給水泵、靜壓狀態(tài)下的鍋爐上水及不點(diǎn)火的熱態(tài)水沖洗，節(jié)約了大量的燃料和廠用電，并且操作簡(jiǎn)單，可控性好。

(2) 鄰爐加熱。鍋爐點(diǎn)火前，利用臨近鍋爐的蒸汽對(duì)給水進(jìn)行加熱，提高鍋爐進(jìn)水溫度，作為鍋爐啟動(dòng)初期的加熱源?？梢詼p少了啟動(dòng)過(guò)程中的燃油、燃煤量和廠用電消耗，也大大縮短了啟動(dòng)時(shí)間。由于沖洗的水溫高，且整個(gè)被沖洗受熱面內(nèi)的沖洗介質(zhì)均處于汽水兩相流，極大地改善了沖洗效果。對(duì)超臨界鍋爐而言，由于鍋爐加熱初期的溫度可控，緩解了啟動(dòng)初期的氧化皮剝落和生成。

(3)減少啟停損失。制定機(jī)組啟停的標(biāo)準(zhǔn)操作卡。根據(jù)啟停要求的時(shí)間，規(guī)范各系統(tǒng)、輔機(jī)啟動(dòng)、點(diǎn)火、升溫升壓、沖轉(zhuǎn)并網(wǎng)的操作步序和時(shí)間控制，避免輔機(jī)多余運(yùn)行和燃料多余消耗，節(jié)省啟停損失。

7 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于燃煤電廠而言，燃煤消耗量占發(fā)電成本的60%～70%，節(jié)能降耗不僅有利于不可再生資源的綜合有效利用，更能降低發(fā)電企業(yè)生產(chǎn)成本，增加自身市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的重要手段之一。燃煤電廠要把降低供電煤耗作為降低發(fā)電成本、提高經(jīng)濟(jì)效益重要任務(wù)來(lái)抓。

CountermeasureforPowerSupplyCoalConsumptionReductioninCoal-FiredPowerPlants

XU Yichun

(Shanghai Electric Power Co., Ltd., Shanghai 200010, China)

Power supply coal consumption is one of the most important indicators of power plant economy. According to The Coal Power Energy Saving and Emission Reduction Upgrade and Transformation Plan (2014-2020), for the existing coal-fired generating units, it is necessary to accelerate the work of saving energy and reducing consumption. Through the analysis of the status of the existing mainstream coal-fired generating units, this research aims to find energy-saving space and direction, proposes the countermeasures for power supply coal consumption, including equipment modification, operation optimization, application of new energy-saving technology, control improvement, etc.

coal-fired power plant; power supply coal consumption; economic benefits

10.11973/dlyny201705028

徐亦淳(1979—)，男，工程師，從事發(fā)電技術(shù)節(jié)能管理工作。

F426.2；F426.61

A

2095-1256(2017)05-0616-03

2017-08-15

(本文編輯：趙艷粉)