試論發電廠的經濟運行影響因素

摘 要：發電廠的安全運行是國家經濟健康發展的基礎，隨著國家“節能減排”的實施和發電廠本身對經濟效率的追求，發電廠的經濟運行被廣泛研究。文章系統的分析了鍋爐和汽輪機對發電廠經濟運行的影響因素，并提出了相應的有效解決措施，為發電廠的經濟運行提供一定的參考。

關鍵詞：發電廠；經濟運行；影響因素；鍋爐；汽輪機

隨著國家為保護環境和節能考慮，對電站運行的各項指標的實施和電力系統競價上網的實施，在保證安全運行的基礎之上，發電廠實現經濟運行不但可以節約資源、保護環境，還能取得豐厚的經濟效益，具有巨大的社會效益。

在我國現有的發電系統主要有火力發電、水力發電、太陽能發電、風力發電和核電，由于我國是以煤炭為主的資源結構，我國依然有80%左右的電力由火力發電來提供，所以本文以火力發電系統為分析對象。

1 我國發電廠經濟運行存在的問題

火力發電廠是一個極其復雜的系統，每個子系統對發電廠的經濟運行都會產生影響，其中有三大主機影響最大，分別是：鍋爐、汽輪機、發電機組。隨著技術的進步，我國發電廠的經濟運行水平有了顯著提升，但是依然存在一些的問題，主要體現在以下幾個方面：

1.1 以中小型火力發電為主

我國上世紀建設的發電廠以中小型火電廠為主。隨著國內技術水平的提高，機組往大容量、高參數方向發展，這些中小型電站遇到許多實際的困難。近幾年國家對電廠脫硝、脫硫、除塵有了嚴格的限制，而且這類電廠的蒸汽參數很低，熱效率低。如果這類電廠不改造即浪費資源又污染環境，但是改造成本又收不回，如果馬上停運又沒有大的電站立即投入運行造成電力短缺。

1.2 電廠調峰要求

由于電網的需求是變動的，電廠的發電量必須得到電網指令，通常情況下一部分火電必須承擔調峰的任務，這就要求電廠處于變工況下運行，這就必須降低蒸汽參數和流量，無論從熱效率角度還是控制的角度來看，這都會造成能量浪費。

1.3 設計落后

由于電廠的設計年限一般比較長，加之中國以前為計劃經濟，最近20多年才大規模引入最優化設計理念，很多設計并不優化。例如，我國電廠用電率平均約為7%，而國際先進水平約為4%。

2 鍋爐經濟運行影響因素

鍋爐是整個系統將燃料化學能轉換為蒸汽熱能的裝置，它對整個發電廠的經濟性影響是不言而喻的，鍋爐的經濟性主要指熱效率、煤耗、廠用電率。

2.1 鍋爐熱效率

鍋爐熱效率指送入鍋爐的全部熱量中被有效利用的百分數，決定鍋爐熱效率是鍋爐的各項損失，據統計，在各項損失中，首先是排煙損失，占到5%～12%；其次是煤粉未完全燃燒損失，比例約為1%～5%。對于排煙損失，因為燃氣依次通過過熱器、省煤器和空氣預熱器，而且系統對過熱器和省煤器的溫度有限制，所以只能改進末端空氣預熱器。煤粉未完全燃燒損失指部分煤粉并沒有完全燃燒便被排除爐膛，可以通過提高煤粉細度和提供過量的空氣來改善，但是這樣會提高煤炭研磨成本和影響到排煙損失，所以應該通過數學計算或是仿真選擇合適煤粉細度和空氣系數。

2.2 煤耗

煤耗不僅直接影響發電廠購買煤炭的成本，而且也影響到發電廠脫硫、脫硝和除塵成本，具有明顯的經濟效益和社會效益。整個發電系統的每一步都會影響到煤耗，從熱力學上講主要是機組參數，參數越高煤耗越低。試驗說明，過熱器出口蒸汽溫度提高10℃～14℃，可使發電廠的煤耗平均下降1.44g/kW·h，再熱器出口汽溫平均提高12℃，煤耗可下降0.81g/kW·h。壓力也有同樣的規律，壓力越高煤耗越低。已證明在相同的前提下超臨界壓力機組的供電煤耗比亞臨界壓力機組的低。我國首臺國產600MW超臨界燃煤機組——華能沁北電廠，供電煤耗達到320g/kW·h，而率先采用超超臨界的華能玉環電廠的燃煤機組，設計煤耗只有291g/kW·h。

2.3 廠用電率

對于火力發電組，制粉系統和系統的流體過程機械，例如，送風機、引風機以及給水泵都會消耗電能。制粉系統是為了使煤炭燃燒的更加充分，必須通過仿真或是試驗確定不同煤種下的合理煤粉細度和相應的鋼球裝載量、干燥出力和通風量。消耗電能更多的是各類流體過程機械，其中給水泵消耗的電能占整個系統消耗電能的35%，要減少流體機械的電能消耗，首先合理設計各類管道降低流體的流阻；其次合理設計閥門，滿足系統性能要求情況下盡可能減少節流損失；再次由于發電廠工況在隨時的變動之中，所以整個系統的電機的負荷也是在變化的，所以應該選擇合適的電機型號或是使用變速器。

3 汽輪機經濟運行影響因素

汽輪機是電廠中把蒸汽的熱能轉化為機械能的裝置。汽輪機運行的效率將直接影響到整個發電廠的效率，主要有以下幾個方面：

3.1 汽輪機進口蒸汽參數和再熱蒸汽參數

3.2 凝汽器真空

排汽離開低壓缸后進入凝汽器，由循環水將排汽凝結成水，體積縮小，然后形成真空。真空越高，排汽越低，汽輪機熱效率也越高。試驗表明，真空每上升1kPa，機組汽耗下降1.5%～2.5%。應該結合凝汽器性能和凝汽器功耗綜合考慮合適的凝汽器真空。凝汽器是否泄漏、銅管的清潔情況對凝汽器真空都有影響。

3.3 凝結水過冷度

凝結水的過冷度，對發電廠的經濟性和安全性都不利。凝結水過冷度表示被冷卻水浪費的熱損。試驗表明，過冷度平均增加1℃，煤耗平均增加0.1%～0.15%；同時凝結水的過冷會使含氧量上升，使一些設備更易受到腐蝕。

4 發電廠經濟運行其它影響因素

4.1 發電廠控制系統

發電廠采用的是比較安全的傳統PID控制。對于絕大多數的電廠的負荷都是隨著電網的需求在變化，系統不可能隨時處于額定工況，而是變工況，再考慮到熱工對象本身自有的大慣性、時變性、大滯后和非線性等特點，控制十分困難。當變工況時，蒸汽流量、參數都要進行調整。調整過程中由于系統的動態特性和穩態誤差都會使一些能量得不到合理的利用而浪費。

4.2 機組啟動、停機

由于機組的啟動、停機都會有大量的能量浪費，因此必須研究啟動和停機如何降低能源消耗，使系統經濟運行。

4.3 發電廠管理

對任何電廠，管理水平就直接影響到電廠經濟效益，首先電廠設備管理是否科學合理；其次發電廠組織結構是否完善；再次電廠人員是否得到合理利用，防止人力資源浪費和效率低下。

5 結束語

總體而言，影響發電廠經濟運行因素比較多。主要可分為技術因素和非技術因素兩大類，發電廠必須認真分析電廠運行情況，找出對電廠經濟運行造成消極影響的因素，結合發電廠自身情況合理使用人力、物力，使發電廠處于經濟運行。

參考文獻

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