火電機(jī)組低負(fù)荷下節(jié)能運(yùn)行方式探討

中國能源建設(shè)集團(tuán)廣東省電力設(shè)計(jì)研究院有限公司 崔宇杰

近年來隨著全社會(huì)對(duì)節(jié)能減排的重視，電力行業(yè)也迎來了新的戰(zhàn)略規(guī)劃與目標(biāo)指向。我國電力工業(yè)正從大機(jī)組、超高壓、大直流、西電東送的發(fā)展階段，向綠色發(fā)電、特高壓、智能電網(wǎng)的發(fā)展新階段轉(zhuǎn)變，煤電裝機(jī)比重持續(xù)下降，清潔能源比重快速上升。同時(shí)，火電機(jī)組的利用小時(shí)數(shù)持續(xù)下降，長期在70%額定負(fù)荷下運(yùn)行，調(diào)峰停機(jī)次數(shù)大幅增加，機(jī)組長期偏離經(jīng)濟(jì)工況運(yùn)行，本文以某電廠300MW 機(jī)組為例，探討機(jī)組低負(fù)荷下機(jī)組的節(jié)能運(yùn)行控制方式[1-2]。

1 設(shè)備簡介

某電廠兩臺(tái)300MW 機(jī)組為國產(chǎn)引進(jìn)型機(jī)組，后通流改造增容至330MW，鍋爐為上海鍋爐廠生產(chǎn)的SG－1025/18.3M317型亞臨界中間再熱控制循環(huán)汽包爐，正壓、直吹式制粉系統(tǒng)，四角切園燃燒，每臺(tái)機(jī)組配5臺(tái)中速磨，4運(yùn)1備。汽輪機(jī)為N330-16.7/538/538型亞臨界、中間再熱、單軸雙缸二排汽、高中壓合缸、凝汽式、給水泵汽輪機(jī)排汽到主機(jī)凝汽器，額定工況下二臺(tái)汽動(dòng)給水泵運(yùn)行，一臺(tái)電動(dòng)給水泵備用。

2 機(jī)組節(jié)能運(yùn)行方式優(yōu)化

2.1 啟動(dòng)方式優(yōu)化

兩臺(tái)330MW 機(jī)組分別配置2×50%汽動(dòng)給水泵加1×50%電動(dòng)給水泵。按照以往機(jī)組啟動(dòng)的做法，一般都是電動(dòng)給水泵上水啟動(dòng)，待機(jī)組并網(wǎng)帶負(fù)荷6MW 左右，四段抽氣壓力滿足要求后才開始進(jìn)行小汽機(jī)啟動(dòng)操作，在汽動(dòng)給水泵啟動(dòng)操作的過程中，由于電動(dòng)給水泵只有50%的容量，機(jī)組在這段時(shí)間內(nèi)無法快速帶負(fù)荷，從而造成發(fā)電量的損失。經(jīng)探索實(shí)踐，對(duì)330MW 機(jī)組啟動(dòng)時(shí)小汽機(jī)的運(yùn)行方式進(jìn)行了優(yōu)化。

在機(jī)組啟動(dòng)過程中，先用輔汽將汽動(dòng)給水泵的兩臺(tái)小機(jī)沖至3100rpM 備用。盡可能讓電動(dòng)給水泵提前停下備用，并縮短機(jī)組并網(wǎng)帶負(fù)荷后直接升至正常負(fù)荷的時(shí)間，降低廠用電的消耗。通過此措施，機(jī)組安全性及經(jīng)濟(jì)性都有了顯著提高。

安全方面：避免電動(dòng)給水泵長時(shí)間單泵運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)，低負(fù)荷暖機(jī)期間可作為電泵的應(yīng)急備用泵；避免了如果機(jī)組帶負(fù)荷后再進(jìn)行小汽機(jī)暖管送軸封抽真空操作時(shí)、由于設(shè)備原因或操作不當(dāng)導(dǎo)致主機(jī)真空下降所帶來的風(fēng)險(xiǎn)。

經(jīng)濟(jì)方面：從送軸封抽真空開始到小汽機(jī)帶負(fù)荷需要大約5小時(shí)，如果是機(jī)組熱態(tài)啟動(dòng)，根據(jù)機(jī)組帶負(fù)荷情況粗算，如果節(jié)約了由于啟動(dòng)小汽機(jī)用去的5個(gè)小時(shí)，機(jī)組負(fù)荷從100MW 到200MW可節(jié)約發(fā)電成本100000×5×0.5=25萬元。按照330MW 機(jī)組1年啟動(dòng)四次計(jì)算，累計(jì)節(jié)約發(fā)電成本100萬。電泵可提前5小時(shí)停下備用，電動(dòng)給水泵功率為5500kW，機(jī)組啟動(dòng)1次少使用電泵5小時(shí)，可節(jié)約廠用電量為5500×5=27500kWh，按照330MW 機(jī)組1年啟動(dòng)四次計(jì)算，累計(jì)節(jié)約廠用電成本27500×0.50×4=5.5萬元，總節(jié)約成本100+5.5=105.5萬元。

2.2 單側(cè)風(fēng)機(jī)啟動(dòng)機(jī)組

鍋爐點(diǎn)火啟動(dòng)可采用單側(cè)風(fēng)機(jī)運(yùn)行方式，點(diǎn)火啟動(dòng)后，達(dá)到小油槍投運(yùn)條件（熱風(fēng)溫度大于130 ℃）應(yīng)盡快投入A 制粉系統(tǒng)和小油槍運(yùn)行，減少機(jī)組啟動(dòng)用油。單側(cè)引風(fēng)機(jī)每小時(shí)節(jié)省1325kWh，送風(fēng)機(jī)每小時(shí)節(jié)省230kWh。以1年機(jī)組啟動(dòng)20次（3臺(tái)200MW 機(jī)組啟動(dòng)15次，2臺(tái)300MW 機(jī)組啟動(dòng)5次）、并以最保守的機(jī)組從點(diǎn)火到并網(wǎng)前采用單側(cè)風(fēng)機(jī)來估算，全年可節(jié)約啟備變電量近25萬kWh，如在帶初負(fù)荷暖機(jī)階段也采用單側(cè)風(fēng)機(jī)，全年可節(jié)約的啟備變電量約50萬kWh，大大提高了機(jī)組啟動(dòng)的經(jīng)濟(jì)性。

2.3 精細(xì)化配煤參燒

摻配摻燒的目標(biāo)，是在不同的市場情況下綜合考慮摻配摻燒和生產(chǎn)經(jīng)營指標(biāo)間的關(guān)系，保證滿足安全、環(huán)保和經(jīng)濟(jì)的要求，實(shí)現(xiàn)綜合效益的最大化。在保證鍋爐安全穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)上（不發(fā)生因入爐煤質(zhì)而發(fā)生鍋爐滅火、燃燒不穩(wěn)、鍋爐受熱面嚴(yán)重結(jié)焦、制粉系統(tǒng)著火爆炸等嚴(yán)重事件），按優(yōu)質(zhì)煤種和經(jīng)濟(jì)煤種的價(jià)格差制定不同的摻燒比例和摻燒方式，在性價(jià)比較高的前提下，增加摻燒經(jīng)濟(jì)煤（如進(jìn)口低熱值煤種）的比例，降低發(fā)電成本。在熱值方面以機(jī)組負(fù)荷為定點(diǎn)，以磨煤機(jī)綜合出力為依據(jù)，以滿足最大輸入熱值與機(jī)組需求的輸出熱值相匹配；入爐煤的熱值主要考慮到制粉系統(tǒng)的出力、風(fēng)煙系統(tǒng)和燃燒系統(tǒng)的運(yùn)行能力，以及增加負(fù)荷的速率與運(yùn)行中的穩(wěn)定性[3-4]。

不同磨煤機(jī)的熱值控制。鍋爐運(yùn)行時(shí)考慮到燃燒的穩(wěn)定、機(jī)組啟停和事故處理過程中確保最低負(fù)荷的穩(wěn)定性，在有條件的情況下，A 磨盡量上熱值高、揮發(fā)分高的煤，灰熔點(diǎn)不做要求。備用磨不上印尼煤。水分大、灰分高、熱值低的劣質(zhì)煤種磨煤機(jī)出力會(huì)較高，干燥出力求熱風(fēng)量大，須綜合各爐各磨的狀態(tài)綜合考慮，盡可能提高制粉系統(tǒng)的出力，降低摻燒經(jīng)濟(jì)煤種對(duì)制粉系統(tǒng)出力不利的影響。煤粉細(xì)度應(yīng)與煤質(zhì)相適應(yīng)，以煤的揮發(fā)分作為調(diào)整煤粉細(xì)度的選取指標(biāo)。

不同負(fù)荷段熱值控制。每天晚峰后機(jī)組負(fù)荷相對(duì)較低，低熱值煤盡可能安排在二值和三值第一次上原煤倉。熱值參照一期≥4600kcal/kg，二期≥4700kcal/kg 執(zhí)行。值長密切關(guān)注機(jī)組負(fù)荷曲線變化，接班后與調(diào)度進(jìn)行溝通，了解本班的負(fù)荷變化曲線和最高出力。以皮帶混、分倉混、分時(shí)摻燒作為加倉原則，以負(fù)荷曲線走勢控制低熱值煤種的加倉量和各煤倉的煤位，當(dāng)班值長對(duì)機(jī)組的發(fā)電出力負(fù)責(zé)。

2.4 循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行方式優(yōu)化

電廠共有12臺(tái)循環(huán)水泵，其中#1～#6循環(huán)水泵供一期三臺(tái)200MW 機(jī)組，#7～12循環(huán)水泵供二期兩臺(tái)300MW 機(jī)組。按照以往的運(yùn)行方式，全年僅1～3月份一、二期會(huì)各停1臺(tái)循環(huán)水泵，經(jīng)濟(jì)性較差。循環(huán)水泵運(yùn)行優(yōu)化調(diào)整后運(yùn)行方式是：根據(jù)天氣的變化、機(jī)組負(fù)荷及真空運(yùn)行情況及時(shí)調(diào)整循環(huán)水泵的運(yùn)行臺(tái)數(shù)（全年大體執(zhí)行一期6臺(tái)循環(huán)水泵：1～3月份4運(yùn)2備，5～9月份全運(yùn)行，4、10～12月5運(yùn)1備；二期5臺(tái)循環(huán)水泵：5～9月份全運(yùn)，其余時(shí)間4運(yùn)2備。）夏季時(shí)，針對(duì)循環(huán)水溫高、凝汽器真空低的狀況，根據(jù)循環(huán)水溫度升高及時(shí)增加循環(huán)水泵入口旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)沖洗次數(shù)，加強(qiáng)各機(jī)組凝汽器二次濾網(wǎng)反沖洗，保證循環(huán)水濾網(wǎng)不堵垃圾。同時(shí)在滿足工業(yè)水溫情況下，將各機(jī)組的三臺(tái)水水交換器同時(shí)投入節(jié)流運(yùn)行，盡量提高凝汽器循環(huán)水進(jìn)水量，盡可能提高機(jī)組真空和設(shè)備運(yùn)行效率。

優(yōu)化循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行方式后，根據(jù)機(jī)組運(yùn)行工況的變化、循環(huán)水溫和機(jī)組真空情況，并結(jié)合天氣變化情況合理安排循環(huán)水泵的運(yùn)行方式，優(yōu)化水水交換器的運(yùn)行，有效提高機(jī)組真空，節(jié)省廠用電。相較于以往的循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行方式，全年有七個(gè)多月比以前多停一臺(tái)循環(huán)水泵備用，降低廠用電率。

經(jīng)濟(jì)效益：按照停運(yùn)一臺(tái)循環(huán)水泵每小時(shí)節(jié)電1250kWh 計(jì)算，全年有七個(gè)多月比以前多停一臺(tái)循環(huán)水泵備用，可節(jié)約廠用電1250×24×7×30=6300000kWh。

2.5 節(jié)約啟備電量的運(yùn)行優(yōu)化方式

因電廠啟備電量與上網(wǎng)電量不能互抵，啟備變用電需按照市場價(jià)計(jì)費(fèi)比上網(wǎng)電價(jià)高出0.15元左右，因此啟備變用電是一塊不容忽視的發(fā)電成本。在機(jī)組停運(yùn)期間，將公用系統(tǒng)上由啟備變帶的負(fù)荷設(shè)備轉(zhuǎn)移到運(yùn)行機(jī)組上，科學(xué)優(yōu)化公用設(shè)備（如灰渣泵、油泵房油泵、6kV 空壓機(jī)、沖灰沖洗水泵房各水泵、冷凍站各設(shè)備、脫硫系統(tǒng)電源、總廠電源、水廠電源、380V 化水段等）運(yùn)行方式，盡早停下不需運(yùn)轉(zhuǎn)的輔機(jī)或轉(zhuǎn)為廠用電供電，最大限度減少機(jī)組停運(yùn)期間啟備變的用電量，可減少市場電價(jià)的用電量，提升電廠的經(jīng)濟(jì)效益。

3 結(jié)語

除對(duì)機(jī)組進(jìn)行設(shè)備治理、燃燒優(yōu)化調(diào)整、運(yùn)行方式優(yōu)化等措施，電廠還積極從管理上找原因，從各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行對(duì)比分析，查找出管理中存在的漏洞，加強(qiáng)培訓(xùn)以提高全員節(jié)能意識(shí)，從設(shè)備狀況、運(yùn)行小指標(biāo)、配煤摻燒、管理方式等幾個(gè)方面進(jìn)行了對(duì)標(biāo)，并針對(duì)存在的不足制定整改計(jì)劃，在日常工作中認(rèn)真落實(shí)。此外建立良好的溝通渠道，使員工隨時(shí)隨地有任何機(jī)組運(yùn)行問題或節(jié)能增效建議時(shí)能及時(shí)與管理人員進(jìn)行溝通，共同探討節(jié)能降耗技巧，全力為提高機(jī)組經(jīng)濟(jì)性和降低廠用電率而獻(xiàn)計(jì)獻(xiàn)策。通過采取的一系列優(yōu)化治理措施，機(jī)組運(yùn)行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性有了很大提高。