深度調(diào)峰大環(huán)境下的火電廠節(jié)能管理研究

大唐三門峽發(fā)電有限責任公司 河南 三門峽 472000

引言

近幾年，隨著國家政策“綠水青山，就是金山銀山”的大力倡導，清潔能源如水能發(fā)電、風力發(fā)電和太陽能發(fā)電得到大力發(fā)展，火力發(fā)電機組的等效利用小時數(shù)開始逐年下降，迫使火電機組靈活性深度調(diào)峰作為常態(tài)發(fā)展。

1 夏季高負荷狀態(tài)下，改造真空系統(tǒng)節(jié)能方案

目前，對真空泵系統(tǒng)的研究及改造主要集中在提高真空泵運行穩(wěn)定性，降低冷卻水溫等方面，而根據(jù)運行工況進行真空泵系統(tǒng)的配置的改造，提高機組經(jīng)濟性方面尚屬于空白。

1.1 降低真空泵工作水溫以提高真空泵效率 夏季高負荷情況下，系統(tǒng)真空嚴重下降，導致機組整體性能下降。水環(huán)真空泵的性能變化如圖1：

圖1 離心式真空泵的典型特性曲線

由圖1看出：在抽吸一定的空氣量時，工作水溫愈高，吸入的壓力就愈高，真空就愈低。研究表明，當工作水溫達到35℃以上時，抽汽能力急劇下降80%以上。這是夏季凝汽器真空下降到-90kpa以下的主要原因。因此采用降低工作水溫提高調(diào)峰機組夏季高負荷情況下的真空度，達到真空系統(tǒng)節(jié)能效果。

1.2 高效真空泵組的系統(tǒng)改造 為了解決正常運行時真空泵能耗高和容易發(fā)生汽蝕的問題，可以在原系統(tǒng)的基礎(chǔ)上構(gòu)建改造方案，即增加一套高效的小功率真空泵組，泵組串聯(lián)結(jié)構(gòu)。前面由前置羅茨真空泵和后置水環(huán)泵組成，前置的羅茨真空泵和后置的水環(huán)真空泵額定功率均為7.5kW，額定電流15.4A，整個泵組的總功率為15kW。系統(tǒng)啟動時采用原有的兩臺大功率水環(huán)真空泵，正常運行時切換到小功率真空泵組上，改造方案如圖2：

圖2 系統(tǒng)增加小功率組合抽真空系統(tǒng)

蒸汽和不凝結(jié)汽體首先進入羅茨真空泵內(nèi)，加壓后經(jīng)過冷卻器冷凝進入下一級水環(huán)真空泵，由于提高了水環(huán)真空泵的入口壓力，可以保證水環(huán)真空泵高效和穩(wěn)定的運行，有效防止汽蝕的現(xiàn)象發(fā)生。

2 冬季低負荷深度調(diào)峰狀態(tài)下，降低內(nèi)需和減少能源浪費的節(jié)能方案

在火電廠正常高負荷運行狀態(tài)下，節(jié)約能源的方向是盡可能的減小熵增，做到損最小，努力使汽輪機冷端優(yōu)化運行，增加汽輪機做工能力的方向正向思維方法。然而在深度調(diào)峰狀態(tài)下，為了保證燃燒穩(wěn)定和鍋爐汽水循環(huán)的最小流量安全限值，機組被迫開啟了高旁、低旁以降低帶負荷能力，這是非正常運行狀態(tài)，需要重新思考機組節(jié)能措施。從全廠一盤棋的角度出發(fā)，我們不得不逆向思維，把火電廠作為一個整體，綜合考慮不同工況下節(jié)約能源的途徑。

2.1 及時切換汽泵汽源，減少電泵啟動時間，減少能源浪費 電動給水泵，作為火電廠功率最大的電動機，一般容量在8000kW，耗電量巨大。因此，在保證機組低負荷最小流量安全的前提下，減少電動給水泵啟動運行時間是節(jié)能的關(guān)鍵之一。

以目前主流的600MW機組為例，簡要列出深度調(diào)峰操作步驟和啟動電動給水泵時機：

a)深調(diào)至270MW以下，切換小機汽源，逐漸開啟B泵再循環(huán)門，調(diào)整主給水至A汽泵帶，B汽泵再循環(huán)門全開后打循環(huán)備用。

b)220MW左右，維持三臺磨煤機運行，減小并維持A汽泵運行流量穩(wěn)定，B汽泵維持轉(zhuǎn)速3000—3100r/m備用，電泵可靠備用。

c)機組負荷170MW，逐步調(diào)整總煤量至100t/h左右；調(diào)整給水流量500-550t/h。緩慢調(diào)整低旁開度，電負荷隨著鍋爐熱負荷的降低自動穩(wěn)定在150MW左右，根據(jù)實際電負荷適當調(diào)整低旁開度。

d)負荷110MW，低旁開度不超過50%，如負荷降不到可適當開啟小溢流閥。三臺磨運行，總煤量85-100t/h，“汽機跟隨”投入，“燃料主控”投入，給水在手動，給水流量大于500t/h。密切關(guān)注輔汽壓力降至0.55Mpa以下時應立即啟電泵，同時停止B汽泵運行至盤車狀態(tài)(注意維持軸封及真空)。

2.2 最大限度降低循環(huán)水泵出力 在機組深度調(diào)峰狀態(tài)下，燃料量和給水流量已經(jīng)達到運行最小值，高低旁路閥門開啟調(diào)整負荷。這種狀態(tài)下，可以適當考慮降低汽輪機帶負荷能力，降低廠用電損耗的途徑來節(jié)能，如采取降低循環(huán)水泵出力的方式。在循環(huán)水泵動葉可調(diào)的機組，手動調(diào)整動葉擺角，將循環(huán)水泵電流調(diào)整到最低，對于額定功率為3500kW的6kv循泵電機，電流約可降低100A，折合每天節(jié)約廠用電1.4萬度。

2.3 爭取電網(wǎng)深度調(diào)峰輔助服務(wù)電價補貼方面 為提高電網(wǎng)調(diào)峰能力，維護電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，全國部分省份于今年啟動了《深度調(diào)峰輔助服務(wù)交易規(guī)則》，由并網(wǎng)發(fā)電廠等市場主體提供了市場化調(diào)峰服務(wù)，對深度調(diào)峰火電廠給予補償電價。大部分火電廠可以按照規(guī)則要求合理報價，積極參與市場補貼的宏利。因該規(guī)則是實時調(diào)度模式的首次重大變革，深調(diào)時段的調(diào)度模式由調(diào)度指令改變?yōu)槭袌龀銮褰Y(jié)果決定，因此調(diào)度流程較為復雜，不確定因素增加，規(guī)則分三檔報價，需要火電廠認真做出研判。

2.4 不斷開拓外部工業(yè)供熱渠道，多渠道盈利 對于容量大而發(fā)電量小，裝機規(guī)模和產(chǎn)出嚴重不匹配的火電企業(yè)，火電機組年利用小時太低的情況下，企業(yè)應主動開拓其他熱力市場，尋求多渠道經(jīng)營。積極與火電廠周邊工業(yè)用汽企業(yè)簽訂供汽協(xié)議，開辟多途徑工業(yè)售汽方案。賣出的蒸汽尤其適合在低負荷調(diào)峰狀態(tài)下，將高低旁排往凝汽器的損失熱源主動銷售出去，減少火電企業(yè)熱源的浪費。這樣多元化經(jīng)營后，不但拓寬了火電企業(yè)的經(jīng)營收益，對企業(yè)創(chuàng)造售電以外的利潤，同時，對機組的靈活性調(diào)峰狀況也得到增強。

3 結(jié)論

綜上所述，除了設(shè)備節(jié)能改造和調(diào)整機組運行方式來節(jié)約能源外，提高企業(yè)各級人員節(jié)能降耗意識是節(jié)能降耗的最大途徑，全面把控生產(chǎn)管理各個環(huán)節(jié)，對各項指標逐層承包，任務(wù)分解，指標管控到位。加強用能檢查，每月組織各部門進行排查，嚴格考核、嚴格管理；加強用水、用油、用電管理，對各用戶實行定額管控，節(jié)獎超罰；開展小指標競賽，將指標真正考核到各崗位，調(diào)動運行人員的積極性。同時加強煤質(zhì)管理，確保煤秤計量正確，解決摻燒等問題。最終實現(xiàn)火力發(fā)電廠的經(jīng)濟效益最大化，不斷提高火電機組度電含金量。