330MW機組鍋爐能耗診斷及節(jié)能分析

劉志華 武 岳 郭松濤

（中國大唐集團科學技術研究院有限公司西北分公司 西安 710065）

330MW機組鍋爐能耗診斷及節(jié)能分析

劉志華 武 岳 郭松濤

（中國大唐集團科學技術研究院有限公司西北分公司 西安 710065）

對某自備電廠330MW機組鍋爐進行了節(jié)能診斷試驗。通過對鍋爐效率、空預器漏風、輔機耗電率等進行現(xiàn)場測試，分析了影響機組運行經濟性的主要能耗損失及其產生的原因，并從運行調整著手提出該機組鍋爐系統(tǒng)的節(jié)能降耗措施。

330MW 鍋爐 能耗診斷 節(jié)能分析

按國家《煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃（2014~2020年）》的要求，到2020年，現(xiàn)役燃煤發(fā)電機組改造后平均供電煤耗低于310g/kW·h。由此，火力發(fā)電企業(yè)經營壓力日益加大，節(jié)能工作變得越來越重要。為評估火力發(fā)電企業(yè)節(jié)能工作狀況，能源利用水平和存在的問題，對某自備電廠330MW機組鍋爐進行了系統(tǒng)的能耗診斷工作，分析了鍋爐系統(tǒng)的主要能耗損失及其產生的原因，并從運行調整方面出發(fā)提出節(jié)能降耗的措施。

1 設備概況

鍋爐為東方鍋爐廠生產的DG1156/17.5-II6型亞臨界壓力、自然循環(huán)、四角切向燃燒方式，單爐膛，一次再熱，平衡通風，鍋爐緊身封閉，固態(tài)排渣，全鋼架懸吊結構∏型汽包鍋爐。制粉系統(tǒng)采用5套中速磨煤機、正壓直吹式冷一次風機系統(tǒng)，MCR工況下4套運行，1套備用。每臺磨煤機對應4根一次風管，共20只燃燒器。鍋爐尾部細煙道布置兩臺三分倉回轉式空氣預熱器。一次風機是豪頓華公司制造的單吸雙支承離心式一次風機。送風機是由上海鼓風機有限公司制造的動葉可調軸流通風機。引風機是由成都電力機械廠生產的AN系列軸流通風機，鍋爐除渣采用干式風冷鋼帶機除渣裝置。除塵系統(tǒng)設置兩臺雙室四電場干式靜電除塵器。

表1 鍋爐主要參數

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表2 鍋爐熱力特性

2 診斷方法

通過能耗診斷試驗，測試、計算熱力系統(tǒng)各設備性能數據，掌握機組真實能耗水平，定量分析影響機組供電煤耗的因素和影響程度，得出機組能耗的損失分布及主要原因，并與機組設計值和同類型機組進行對比[1]。明確下一步節(jié)能降耗工作的方向和重點，并有針對性地提出節(jié)能降耗的技術途徑與實施方案，同時預測分析各項改造后機組的能耗水平，以方便電廠結合檢修工作，選擇性開展節(jié)能技改工作，并指導電廠優(yōu)化運行和設備維護工作，推動電廠節(jié)能降耗目標的實現(xiàn)。

2.1 試驗標準

本次試驗參考以下標準：

1）GB 10184—88《電站鍋爐性能試驗規(guī)程》。

2）ASME PTC 4.1《鍋爐機組性能試驗規(guī)程》。

3）DL/T 467—2004《電站磨煤機及制粉系統(tǒng)性能試驗》。

4）DL/T 904—2004《火力發(fā)電廠技術經濟指標計算方法》。

5）DL/T 1052—2007《節(jié)能技術監(jiān)督導則》。

2.2 試驗內容

本次鍋爐能耗診斷試驗主要包括以下內容：

1）鍋爐效率測試及分析

2）空氣預熱器漏風率測試及分析

3）磨煤機電耗測試及分析

4）一次風機電耗測試及分析

5）送風機電耗測試及分析

6）引風機電耗測試及分析

7）鍋爐不明泄漏量測試及分析

3 能耗水平分析

發(fā)電設備的煤耗是衡量設備性能的唯一標準，通過能耗診斷試驗，測試、計算熱力系統(tǒng)各設備性能數據，掌握機組真實能耗水平，定量分析影響機組供電煤耗的因素和影響程度，得出機組能耗的損失分布及主要原因，并與機組設計值和同類型機組進行對比，找出差距及提升空間。

3.1 鍋爐效率

鍋爐效率對煤耗的影響見表3。額定負荷下，鍋爐效率（修正后）為93.55%，低于設計值0.5%，說明鍋爐效率還有一定的挖潛空間。

表3 鍋爐效率分析表

3.2 空氣預熱器漏風率

空氣預熱器漏風對鍋爐經濟性的影響主要體現(xiàn)在對空預器換熱效果和風機耗電率的影響，見表4。額定負荷下，A、B兩側空氣預熱器漏風率平均為13.12%，偏離設備廠家的保證值較多。

結合現(xiàn)場調研及試驗數據分析，引起空預器漏風率大的原因主要是：

1）空氣預熱器采用自動調整間隙裝置，根據目前已投產同類型空氣預熱器密封系統(tǒng)運行狀態(tài)，自動調整間隙裝置在投產初期運行狀態(tài)尚可，漏風率能控制在合理水平，但是運行時間稍長，該系統(tǒng)可靠性逐步下降，往往是導致空氣預熱器漏風率升高的主要原因之一[2]，很多電廠均對其進行改造。

2）一次風壓過高，導致一次風側漏入煙氣側空氣量增加。正常運行期間，一次風壓隨著負荷進行調節(jié)，自動調節(jié)范圍一般在7～11kPa。過高的一次風壓不僅會導致空預器漏風的增大，風機電耗增加，而且對于軸流風機來說，高壓頭、低流量的運行工況容易使風機進入失速區(qū)。

建議如下：

1）對空氣預熱器密封裝置進行改造，可參考柔性密封裝置的改造；

2）適當降低一次風機出口壓力，按照自動控制曲線來控制，煤質波動時運行人員可適當通過偏置來進行調節(jié)，控制熱一次風母管壓力最高不超過11kPa。

表4 空氣預熱器漏風率分析表

3.3 排煙氧量

排煙氧量對鍋爐效率及煤耗的影響見表5。額定負荷下，排煙氧量為5.92%，高于設計值1.46%，試驗期間氧量維持較高，影響煤耗較高。

表5 排煙氧量分析表

運行人員控制爐膛出口氧量偏高，可通過燃燒調整試驗，結合飛灰含碳量及NOx排量確定不同負荷下最優(yōu)的氧量控制曲線。

3.4 飛灰可燃物

飛灰可燃物對鍋爐效率及煤耗的影響見表6。額定負荷下，飛灰可燃物為6.76%，造成不完全燃燒熱損失增加、鍋爐效率下降、煤耗增加。

表6 飛灰可燃物分析表

引起飛灰含碳量超設計值的主要原因是煤粉細度偏粗，絕大部分粉管的煤粉細度R90在30%左右，而設計煤粉細度R90為19%。建議對制粉系統(tǒng)進行優(yōu)化調整試驗，適當調整煤粉細度，并進行二次配風的優(yōu)化試驗。

3.5 輔機耗電率

在機組額定負荷工況下，分別記錄一次風機、送風機、引風機和磨煤機耗電量，計算輔機耗電率，與同類型機組進行能效對標[3]。根據中國電力企業(yè)聯(lián)合會發(fā)布的2014年度全國火電300MW級機組能效水平對標報告，2014年全國共有11臺300MW級亞臨界純凝直接空冷火電機組參加能效對標，列出機組指標最優(yōu)值和平均值。

表7 爐側主要輔機耗電率

輔機參數的控制還存在優(yōu)化空間，建議結合燃燒優(yōu)化調整試驗，對不同負荷下一次風壓力、爐膛出口氧量的控制曲線進行優(yōu)化，降低輔機的耗電率。此外，在查閱歷史數據時，發(fā)現(xiàn)空氣預熱器存在堵塞現(xiàn)象，煙氣側阻力最高達2.67kPa。空氣預熱器堵塞會影響空氣預熱器的正常換熱，導致排煙損失增加，而煙風系統(tǒng)阻力的增加也會影響到風機的電耗。建議：

1）加強爐內脫硝控制調整，將氮氧化物指標納入運行績效管理，制定措施，努力降低噴氨量，在氮氧化物達標排放前提下，達到運行噴氨量最小。

2）每年定期進行脫硝系統(tǒng)綜合檢測，保證SCR催化劑活性，噴氨格柵處流量均衡，必要時進行脫硝系統(tǒng)流場優(yōu)化試驗，降低氨逃逸率。

3）停機后對空氣預熱器冷、熱端受熱面認真檢查，對發(fā)生腐蝕或嚴重變形的受熱面元件予以更換，清理層間碎片，降低系統(tǒng)阻力。

4）停機時安排對空氣預熱器進行高壓水沖洗。水沖洗后，空氣預熱器應先經脫水，再徹底干燥，以防空氣預熱器再次投運后發(fā)生受熱面腐蝕堵灰。

3.6 減溫水量

表8 機組各工況下減溫水流量一覽表

各工況下過熱、再熱減溫水投放量均較大，尤其是高負荷時再熱減溫水投放量過大，造成機組循環(huán)效率降低，嚴重影響機組運行經濟性，在額定負荷下影響供電煤耗約5.27 g/(kW·h)。

針對再熱減溫水量大問題，建議：

1）針對鍋爐煤粉細度大、飛灰含碳量高、排煙溫度高等問題結合超低排放綜合考慮治理；

2）對噴燃器擺角影響油槍投入的問題進行處理，完善自動控制邏輯，投入噴燃器擺角自動調節(jié)；

3）加強撈渣機系統(tǒng)漏風的檢查及治理，防止因底部漏風大導致火焰中心上移；

4）控制一次風率在20%以下，并對煤粉細度進行適當調整；

5）確保爐膛短式吹灰器的正常投用，保證吹灰參數控制在合適范圍內。

6）建議進行一次系統(tǒng)的燃燒優(yōu)化調整試驗，確定合適的運行參數。

7）利用機組大修對汽輪機高壓缸進汽插管漏汽、過橋汽封間隙等進行重點檢查，必要時進行改造，降低過橋汽封處漏汽率至設計值，保證再熱器足夠的冷再熱蒸汽流量[4]；

8）對汽輪機高壓缸進行必要的通流改造，提高缸效率，降低高壓缸排汽溫度。

針對過熱減溫水量大問題，建議將過熱減溫水接口由給水泵出口母管改造接至鍋爐給水操作平臺前，按照過熱器減溫水平均值63.91t/h計算，可降低汽輪機熱耗率20.85kJ/(kW·h)，降低機組供電煤耗0.82 g/(kW·h)[5]。

4 結論

通過對鍋爐效率、輔機單耗等進行現(xiàn)場測試，定量計算分析了影響鍋爐運行經濟性的主要能耗損失分布及其主要原因，并提出該機組的節(jié)能降耗措施。目前影響改鍋爐運行經濟性的主要因素是鍋爐飛灰含碳量、空預器漏風率、過熱減溫水量、再熱減溫水量、和輔機單耗等，現(xiàn)階段通過優(yōu)化調整、設備治理可降低鍋爐側供電煤耗約7.3 g/(kW·h)。

[1] 西安熱工研究院編著．發(fā)電企業(yè)節(jié)能降耗技術[M]．北京：中國電力出版社，2010.

[2] 張步庭，王春玉，李玲，等．600MW機組回轉式空預器節(jié)能改造[J]．熱力發(fā)電，2012(10)：64-65.

[3] 韋杏秋，程鵬飛，陳碧云，等．火電機組能耗的數據包絡分析方法[J]．電網與清潔能源，2012，28（2）：44-51．

[4] 堯國富，靖長財．強化管理措施，降低發(fā)電成本[J]．電力技術，2008(1)：9-12.

[5] 譚袖，趙明亮，李狀．350MW亞臨界機組能耗診斷試驗分析[J]．節(jié)能技術，2016，34（3）：218-219.

Energy Consumption Diagnosis and Energy-saving Potential Analysis for 300 MW Unit

Liu Zhihua Wu Yue Guo Songtao
(China Datang Northwest Electric power test and Research Institute Xi'an 710065)

The energy-saving diagnostic test is taken for a self-provided power plant 330 MW unit boiler. The running efficiency is analyzed through the test for boiler efficiency, air leakage, and auxiliary power consumption rate. The main cause of energy losses is found, and the operation adjustment is put forward.

330MW Boiler Energy diagnosis Energy-saving potential

X959

B

1673-257X(2016)11-0052-04

10.3969/j.issn.1673-257X.2016.11.013

劉志華(1981～)，男，碩士，技術專責，高級工程師，從事電站鍋爐調試及鍋爐節(jié)能、優(yōu)化運行工作。

2016-07-18）