浅析降低大型火力发电机组厂用电率的措施_湘电集团有限公司_湘潭电机股从限公司

浅析降低大型火力发电机组厂用电率的措施
摘要ˇ 厂用电率是衡量火力发电机组经济性能的主要经济技术指标之一ˇ文章分析了华能德州电厂6号机组ˇ660 MWˇˇ在深挖高压6 kV辅机上存在的节电潜力ˇ以及在降低机组厂用电率方面所采取的一系列措施。通过优化辅机运行方式、技术改造、加强运行管理等方法ˇ使6号机组厂用电率得到了较大幅度的降低ˇ由投产初期的5.8%以上降低到ˇ在的5.4%以下ˇ达到了节电降耗的目的。关键词ˇ 发电机组ˇ厂用电率ˇ节电措施ˇ发电厂
华能德州电厂6号机组ˇ660 MWˇ是山东电网单机容量最大的2台火力发电机组之一ˇ锅炉由德国巴布考克ˇBABCOCKˇ公司制造ˇ为亚临界参数自然循环汽包炉ˇ制粉系统配备6台BABCOCK公司制造的双进双出、正压直吹筒式钢球磨煤机ˇ于2002年10月13日完成168h连续满负荷试运行后投入生产。华能德州电厂6号机组投产发电初期ˇ单机综合厂用电率(包含外围除灰、化学、输煤系统厂用电)经常在5.8ˇ以上ˇ华能德州电厂在深挖节电潜力ˇ降低6号机组厂用电率方面采取了一系列措施。
1　机组节电潜力分析ˇ
厂用电主要ˇ耗在经常连续运行的锅炉及汽机系统的6 kV辅机上ˇ风烟、制粉、循环水三大辅助系统的设备用电量占全部厂用电量的70%～75ˇ左右ˇ1ˇˇ因此ˇ深挖高压辅机节电潜力ˇ减少风烟、制粉、循环水三大系统辅机耗电量ˇ是降低机组厂用电率的关键ˇ2ˇ。 1.1制粉系统、风烟系统的节电潜力分析
(1) 6号机组一次风机为入口静叶调节离心式风机ˇ依靠风机入口挡板调节风机出力ˇ一次风压跟踪锅炉负荷变化。由于一次风压设计值偏高ˇ且风压随机组负荷变化小ˇ当机组在400～500 MW低负荷运行时(锅炉不投油稳燃负荷为400 MW)。低负荷运行时ˇ一次风压仍维持较高水平ˇ9.0 kPa左右ˇˇ使磨煤机携带风调节挡板节流损失增大ˇ一次风机电耗增加。针对这个问题ˇ华能德州电厂修正了DCS内部一次风压曲ˇˇ增加了运行人员手动设定风压模块ˇ在机组负荷为550～660 MW之间时ˇ维持一次风压为9.0～10.0 kPaˇ当机组负荷降至400～450 MW时ˇ适当降低一次风压至7.5～8.0 kPaˇ使低负荷期间磨煤机携带风调节板开度增大ˇ减少了磨煤机携带风电动调节挡板的节流损失。ˇ
(2) 由于空预器漏风率较大ˇ漏风损失造成风机电耗增大ˇ同时ˇ由于空预器积灰较为严重ˇ造成部分蓄热片腐蚀ˇ致使机组满负荷时空预器烟侧压差高达2.4～2.5 kPaˇ远高于设计值1.2 kPaˇ导致一次风机电耗增大。对此ˇ在机组检修期间ˇ将空预器密封装置更换为可调式密封ˇ并更换了已腐蚀损坏的蓄热片ˇ降低了空预器漏风率ˇ减少了风烟阻力ˇ同时ˇ为了避免空预器低温腐蚀ˇ损坏蓄热片ˇ运行时需根据环境温度变化及时投入暖风器ˇ将空预器蒸汽吹灰替换为乙炔脉冲吹灰装置ˇ优化了吹灰运行方式ˇ使空预器积灰得到控制ˇ烟侧压差可以维持在1.2 kPa以下ˇ降低了风机电耗。ˇ
(3) 机组投产初期磨煤机故障率较高ˇ磨煤机ˇ切换次ˇ数较多ˇ启停频繁。因磨煤机启、停逻辑设ˇ计繁琐ˇ从ˇ而延长了切换2台磨煤机并列运行的ˇ时间ˇ增ˇ加了磨煤机的空载电耗。通过改良检修工艺ˇ降低了磨煤机故障率ˇ减少了磨煤机ˇ缺切换次数ˇ修改简化了磨煤机启、停步骤ˇ删除了一些不必要的步骤ˇ将磨煤机启动、停止时间由原30 min缩短为15 min左右。ˇ
(4) 6号炉磨煤机为双进双出钢球磨ˇ由于锅ˇ炉实际燃ˇ用煤种与设计煤种有差别ˇ钢球实际磨损率与供货厂家提供的钢球添加公式存在较大误差ˇˇ致使投ˇ产初期需补充钢球数量偏多ˇ磨煤机实际运行功率上升ˇ增大了厂用电量。经不断摸索积累经验ˇ运行人员调整了磨煤机充球频率ˇ通过合理ˇ计划对ˇ磨煤机补充钢球ˇ在保证磨煤机出力的情ˇ况下ˇ使ˇ磨煤机平均运行功率由原来1 430 kW降低到1 370 kW左右。ˇ
(5) 磨煤机油站逻辑设计不尽合理ˇ原设计磨煤机顶瓦油压低时ˇ无延时跳磨煤机ˇ顶瓦油泵出口滤网堵塞无法实ˇ在ˇ清理。磨煤机跳闸不仅使锅炉燃烧不稳定ˇ同时也增加了磨煤机切换次数ˇ使电耗增加。经过多次攻关试验和分析论证ˇ我们将磨煤机顶瓦油系统进行了技术改造ˇ将磨煤机顶瓦油压低跳磨煤机增加了50 min延时ˇ实ˇ了顶瓦油泵出口滤网堵塞在ˇ清理ˇ进一步减少了磨煤机切换次数ˇ同时保证了锅炉燃烧稳定。
(6) 合理安排磨煤机组合运行方式ˇ正常情况下ˇ6号机组4台磨煤机组合可以带550 MW负荷ˇ5台磨煤机组合可以带660 MW额定负荷ˇ如果机组负荷曲ˇ在550～580 MW之间时ˇ第5台磨煤机出力不足额定出力的30ˇˇ运行很不经济。当5、6号机组均运行在不经济负荷时ˇ运行人员及时与值长沟通ˇ请示调度ˇ合理调整5、6号机组负荷曲ˇˇ使启动第5台磨煤机的机组尽量多带负荷ˇ节省厂用电ˇ耗。
(7) 6号机组送风机为定速、电机驱动轴流式动叶可调送风机ˇ由于DCS内部原设计二次风压偏高ˇ低负荷时二次风挡板节流较大ˇ增加了送风机电耗。对此ˇ结合锅炉燃烧情况ˇ我们将各二次风口手动调节挡板由原50ˇ开度增大到80ˇ～100ˇ。同时修正了DCS内部二次风压曲ˇˇ将满负荷ˇ660 MWˇ时ˇ二次风压从2.5 kPa降为1.85 kPaˇ使运行中二次风电动挡板开度增大ˇ减少了挡板节流带来的厂用电损耗。 1.2循环水系统节电潜力分析及节电措施
(1) 华能德州电厂6号机组设有定速运行循环水泵3台ˇ正常运行采取2运1备的运行方式ˇ为降低循环水泵电耗ˇ经过论证ˇ在环境温度较低的冬季ˇ运行1台循泵就可以满足凝汽器冷却水和真空的要求ˇ降低了厂用电ˇ耗。
(2) 投产初期胶球清洗收球不正常ˇ经常收不到球ˇ为回收胶球不得不开启第3台循泵提高循环水压力。经对胶球清洗系统运行方式的调整ˇ选择规格合适的胶球ˇ将胶球泵收球时间由1 h延长到3～5 hˇ实ˇ了胶球清洗运行正常ˇ收球时不再开启第3台循环水泵ˇ避免了因收球带来的循环水厂用电损失。ˇ
(3) 机组停止后ˇ由于循环水系统需经开式水系统ˇ主机润滑油、空压机提供冷却水源ˇ导致循环水泵、开式水泵少用户运行时间过长ˇ使厂用电增加ˇ对此ˇ为主机润滑油增加了一路工业水源作为备用ˇ停机后主机润滑油冷却水切至工业水ˇ空压机冷却水切至邻机供给ˇ使循环水泵无用户后可以得到及时停运。 1.3运行管理及设备运行方式 1.3.1　机组正常运行时辅助系统的节电措施ˇ
(1) 合理调整真空泵运行方式ˇ根据6号机组汽机真空严密性较好和真空泵出力较大的实际情况ˇ将真空泵运行方式由2台泵运行、1台泵备用改为1台真空泵运行、2台真空泵备有。ˇ
(2) 磨煤机停运后即停止出口分离器电机运行。ˇ
(3) 磨煤机启动后即停止磨顶轴油泵运行。ˇ
(4) 除渣溢流水池溢流水泵由连续运行调整为间断运行ˇ当溢流池水位高或灰水制浆时再开启溢流水泵运行。使溢流水泵运行时间由原来每天24 h缩短到2～3 h。ˇ
(5) 机组低负荷时ˇ控制氧量不超过6.0ˇˇ避免过量空气系数过大ˇ进一步减少风机电耗。ˇ
(6) 凝汽器补水方式由凝输泵补水改由依靠凝汽器真空虹吸补水ˇ机组正常运行期间凝输泵停运ˇ使凝输泵用电大幅降低。ˇ 1.3.2　停机后的节电措施ˇ
机组停运过程中及停运后ˇ由于平均负荷低ˇ甚至不带负荷ˇ辅机系统ˇ对运行时间长ˇ必然增大机组厂用电率ˇ因此ˇ合理安排停机过程中辅机系统的运行方式ˇ辅机达到停运条件时及时停运ˇ尽量缩短辅机运行时间ˇ也是降低厂用电率的有效措施。
2　有待挖掘的节电潜力ˇ
火力发电厂节电主要应在加强运行管理和设备改造等方面采取措施ˇ由于设备改造需要工期长ˇ投资大ˇ很多需要在机组停机检修期间完成ˇ而部分设备运行方式的变更也需要科学论证后ˇ才可以实施。目前ˇ华能德州电厂6号机组仍旧存在一些节电潜力ˇ有待论证后ˇ利用适当的机会改造设备ˇ调整运行方式后实ˇ。ˇ
(1) 根据6号炉制粉系统ˇ状ˇ3台磨煤机就可以带450 MW负荷ˇ但由于锅炉始终存在较严重的结焦问题ˇ低负荷下ˇ锅炉落焦可能造成燃烧不稳定ˇ出于机组运行安全考虑ˇ机组在400 MW负荷下仍采用4台磨煤机运行组合ˇ增加了低负荷下制粉电耗。在完全控制或ˇ除锅炉结焦问题后ˇ当机组负荷小于450 MW时ˇ可以尝试3台磨煤机组合运行ˇ进一步节约了制粉系统厂用电量。ˇ
(2) 目前ˇ磨煤机可以实ˇ单侧给煤机运行ˇ当一侧给煤机或下煤管道发生缺ˇ后ˇ可以不停运磨煤机ˇ实ˇ给煤机单侧运行ˇ但是当一侧给粉管路或一侧分离器故障时ˇ仍需要停磨煤机对分离器进行检修ˇ按设计单侧分离器ˇ出粉管ˇ运行是允许的ˇ建议生产部门试验论证ˇ做好单侧分离器运行调试ˇ减少因单侧粉管路缺ˇ造成的磨煤机切换。ˇ
(3) 引风机、一次风机为恒速运行离心式风机ˇ机组带满负荷时ˇ风机静叶开度仅为60ˇ左右ˇ对于电网调峰机组来说ˇ风机效率低ˇ电耗偏大ˇ尤其在低负荷时ˇ电耗损失更大ˇ因此ˇ可以考虑将风机传动装置改用高压变频电机ˇ以节约厂用电。ˇ
(4) 机组的厂用电率与机组负荷关系密切ˇ如果机组平均负荷高ˇ厂用电率将明ˇ降低ˇ6号机组主、辅ˇ机设计裕量均偏大ˇ目前ˇ6号机组已经进行了720 MW稳定负荷运行试验ˇ计划申请修改机组容量。
(5) 循环水泵电机单速改双速ˇ在环境温度低时ˇ采用低速运行ˇ此改造投资较小ˇ易于实ˇˇ可以节约较多厂用电。ˇ
(6) 目前ˇ6号机组共布置400 V检修变压器2台ˇ汽机检修变和锅炉检修变ˇˇ机组正常运行时ˇ这2个变压器基本不带负荷ˇ变压器空载损耗增加了厂用电ˇ耗ˇ我们可以尝试在两检修段之间设计一合适容量的联络开关ˇ机组正常运行时停运1台检修变ˇ实ˇ变压器冷备用ˇ减少了热备用变压器的空载损耗。另外ˇ5、6号机组的化水变ˇ循水变同样可以经适当改造ˇ实ˇ同类型变压器一运一备ˇ定期切换ˇ达到变压器冷备用ˇ降低空载损耗的目的。按变压器平均空载损耗3ˇ计算ˇ实ˇ冷备用后ˇ仅检修变每年就可节电131 400 kW·h。ˇ
2003、2004年同期6号机组部分指标比较值见ˇ表1。ˇ2003、2004年部分月份6号机组经济指标值见表2。
表1　2003、2004年同期6号机组部分指标比较统计
发电量/ˇ kW·h 厂用电量/ˇ万kW·h 运行时ˇ间/h 负荷ˇ率/ˇ 综合厂用ˇ电率/ˇ 2003年1～10月 258215.615 4525 227 74.8 5.98 2004年1～10月 318 271.5 17 839 6 516 74.0 5.61
表2　2003、2004年部分月份6号机组经济指标
2003年8月 2004年1月 2004年10月制粉、风烟、循环水ˇ三大系统电耗率/ˇ 4.43 3.91 3.77 综合厂用电率/ˇ 5.98 5.74 5.22
由表1、表2可看出ˇ在同等负荷条件下ˇ采取各ˇ节电措施后ˇ2004年1～10月6号机组综合厂用电率与去年同期比较明ˇ下降ˇ三大系统耗电率、综合厂用电率呈降低趋势ˇ节电降耗效果ˇ著。
3　参考文ˇˇ
ˇ1ˇ徐甫荣.发电厂辅机节能改造技术方案分析.电气传动自动化ˇ2004ˇˇ1ˇˇ1～2.ˇ ˇ2ˇ刘玉宁.电厂厂用电率及其对策.东方电气评论ˇ2002ˇˇ9ˇˇ158～159.

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