火電機組低負荷下節能運行方式探討

中國能源建設集團廣東省電力設計研究院有限公司 崔宇杰

近年來隨著全社會對節能減排的重視，電力行業也迎來了新的戰略規劃與目標指向。我國電力工業正從大機組、超高壓、大直流、西電東送的發展階段，向綠色發電、特高壓、智能電網的發展新階段轉變，煤電裝機比重持續下降，清潔能源比重快速上升。同時，火電機組的利用小時數持續下降，長期在70%額定負荷下運行，調峰停機次數大幅增加，機組長期偏離經濟工況運行，本文以某電廠300MW 機組為例，探討機組低負荷下機組的節能運行控制方式[1-2]。

1 設備簡介

某電廠兩臺300MW 機組為國產引進型機組，后通流改造增容至330MW，鍋爐為上海鍋爐廠生產的SG－1025/18.3M317型亞臨界中間再熱控制循環汽包爐，正壓、直吹式制粉系統，四角切園燃燒，每臺機組配5臺中速磨，4運1備。汽輪機為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、給水泵汽輪機排汽到主機凝汽器，額定工況下二臺汽動給水泵運行，一臺電動給水泵備用。

2 機組節能運行方式優化

2.1 啟動方式優化

兩臺330MW 機組分別配置2×50%汽動給水泵加1×50%電動給水泵。按照以往機組啟動的做法，一般都是電動給水泵上水啟動，待機組并網帶負荷6MW 左右，四段抽氣壓力滿足要求后才開始進行小汽機啟動操作，在汽動給水泵啟動操作的過程中，由于電動給水泵只有50%的容量，機組在這段時間內無法快速帶負荷，從而造成發電量的損失。經探索實踐，對330MW 機組啟動時小汽機的運行方式進行了優化。

在機組啟動過程中，先用輔汽將汽動給水泵的兩臺小機沖至3100rpM 備用。盡可能讓電動給水泵提前停下備用，并縮短機組并網帶負荷后直接升至正常負荷的時間，降低廠用電的消耗。通過此措施，機組安全性及經濟性都有了顯著提高。

安全方面：避免電動給水泵長時間單泵運行的風險，低負荷暖機期間可作為電泵的應急備用泵；避免了如果機組帶負荷后再進行小汽機暖管送軸封抽真空操作時、由于設備原因或操作不當導致主機真空下降所帶來的風險。

經濟方面：從送軸封抽真空開始到小汽機帶負荷需要大約5小時，如果是機組熱態啟動，根據機組帶負荷情況粗算，如果節約了由于啟動小汽機用去的5個小時，機組負荷從100MW 到200MW可節約發電成本100000×5×0.5=25萬元。按照330MW 機組1年啟動四次計算，累計節約發電成本100萬。電泵可提前5小時停下備用，電動給水泵功率為5500kW，機組啟動1次少使用電泵5小時，可節約廠用電量為5500×5=27500kWh，按照330MW 機組1年啟動四次計算，累計節約廠用電成本27500×0.50×4=5.5萬元，總節約成本100+5.5=105.5萬元。

2.2 單側風機啟動機組

鍋爐點火啟動可采用單側風機運行方式，點火啟動后，達到小油槍投運條件（熱風溫度大于130 ℃）應盡快投入A 制粉系統和小油槍運行，減少機組啟動用油。單側引風機每小時節省1325kWh，送風機每小時節省230kWh。以1年機組啟動20次（3臺200MW 機組啟動15次，2臺300MW 機組啟動5次）、并以最保守的機組從點火到并網前采用單側風機來估算，全年可節約啟備變電量近25萬kWh，如在帶初負荷暖機階段也采用單側風機，全年可節約的啟備變電量約50萬kWh，大大提高了機組啟動的經濟性。

2.3 精細化配煤參燒

摻配摻燒的目標，是在不同的市場情況下綜合考慮摻配摻燒和生產經營指標間的關系，保證滿足安全、環保和經濟的要求，實現綜合效益的最大化。在保證鍋爐安全穩定運行的基礎上（不發生因入爐煤質而發生鍋爐滅火、燃燒不穩、鍋爐受熱面嚴重結焦、制粉系統著火爆炸等嚴重事件），按優質煤種和經濟煤種的價格差制定不同的摻燒比例和摻燒方式，在性價比較高的前提下，增加摻燒經濟煤（如進口低熱值煤種）的比例，降低發電成本。在熱值方面以機組負荷為定點，以磨煤機綜合出力為依據，以滿足最大輸入熱值與機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的出力、風煙系統和燃燒系統的運行能力，以及增加負荷的速率與運行中的穩定性[3-4]。

不同磨煤機的熱值控制。鍋爐運行時考慮到燃燒的穩定、機組啟停和事故處理過程中確保最低負荷的穩定性，在有條件的情況下，A 磨盡量上熱值高、揮發分高的煤，灰熔點不做要求。備用磨不上印尼煤。水分大、灰分高、熱值低的劣質煤種磨煤機出力會較高，干燥出力求熱風量大，須綜合各爐各磨的狀態綜合考慮，盡可能提高制粉系統的出力，降低摻燒經濟煤種對制粉系統出力不利的影響。煤粉細度應與煤質相適應，以煤的揮發分作為調整煤粉細度的選取指標。

不同負荷段熱值控制。每天晚峰后機組負荷相對較低，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 執行。值長密切關注機組負荷曲線變化，接班后與調度進行溝通，了解本班的負荷變化曲線和最高出力。以皮帶混、分倉混、分時摻燒作為加倉原則，以負荷曲線走勢控制低熱值煤種的加倉量和各煤倉的煤位，當班值長對機組的發電出力負責。

2.4 循環水系統運行方式優化

電廠共有12臺循環水泵，其中#1～#6循環水泵供一期三臺200MW 機組，#7～12循環水泵供二期兩臺300MW 機組。按照以往的運行方式，全年僅1～3月份一、二期會各停1臺循環水泵，經濟性較差。循環水泵運行優化調整后運行方式是：根據天氣的變化、機組負荷及真空運行情況及時調整循環水泵的運行臺數（全年大體執行一期6臺循環水泵：1～3月份4運2備，5～9月份全運行，4、10～12月5運1備；二期5臺循環水泵：5～9月份全運，其余時間4運2備。）夏季時，針對循環水溫高、凝汽器真空低的狀況，根據循環水溫度升高及時增加循環水泵入口旋轉濾網沖洗次數，加強各機組凝汽器二次濾網反沖洗，保證循環水濾網不堵垃圾。同時在滿足工業水溫情況下，將各機組的三臺水水交換器同時投入節流運行，盡量提高凝汽器循環水進水量，盡可能提高機組真空和設備運行效率。

優化循環水系統運行方式后，根據機組運行工況的變化、循環水溫和機組真空情況，并結合天氣變化情況合理安排循環水泵的運行方式，優化水水交換器的運行，有效提高機組真空，節省廠用電。相較于以往的循環水系統運行方式，全年有七個多月比以前多停一臺循環水泵備用，降低廠用電率。

經濟效益：按照停運一臺循環水泵每小時節電1250kWh 計算，全年有七個多月比以前多停一臺循環水泵備用，可節約廠用電1250×24×7×30=6300000kWh。

2.5 節約啟備電量的運行優化方式

因電廠啟備電量與上網電量不能互抵，啟備變用電需按照市場價計費比上網電價高出0.15元左右，因此啟備變用電是一塊不容忽視的發電成本。在機組停運期間，將公用系統上由啟備變帶的負荷設備轉移到運行機組上，科學優化公用設備（如灰渣泵、油泵房油泵、6kV 空壓機、沖灰沖洗水泵房各水泵、冷凍站各設備、脫硫系統電源、總廠電源、水廠電源、380V 化水段等）運行方式，盡早停下不需運轉的輔機或轉為廠用電供電，最大限度減少機組停運期間啟備變的用電量，可減少市場電價的用電量，提升電廠的經濟效益。

3 結語

除對機組進行設備治理、燃燒優化調整、運行方式優化等措施，電廠還積極從管理上找原因，從各個環節進行對比分析，查找出管理中存在的漏洞，加強培訓以提高全員節能意識，從設備狀況、運行小指標、配煤摻燒、管理方式等幾個方面進行了對標，并針對存在的不足制定整改計劃，在日常工作中認真落實。此外建立良好的溝通渠道，使員工隨時隨地有任何機組運行問題或節能增效建議時能及時與管理人員進行溝通，共同探討節能降耗技巧，全力為提高機組經濟性和降低廠用電率而獻計獻策。通過采取的一系列優化治理措施，機組運行的可靠性和經濟性有了很大提高。