300MW火電機組輔機設備廠用電優化研究

張天賀

（國家能源菏澤發電有限公司，山東 菏澤 274032）

隨著電力企業改革的不斷深入和發展，電力企業正逐步從生產型向經營型轉變。節約能源，減少排放和提高電廠效率成為當前火電廠改革的重要工作。在國家節能減排的思想指導下，我國的火電廠正在投入大量的研究和實踐以減少電廠的能耗。這不僅是新時代促進資源高效利用的必行之路，也是火電廠在市場競爭中得以制勝的強大法寶，更是火電廠必須履行的一項基本社會義務。如何減少火電廠的功耗是一個復雜的系統性問題，而本文旨在研究影響火電廠廠用電的因素，并在此基礎上提出降低廠用電的可行性措施。

1 研究背景

隨著我國經濟的快速發展，電力改革不斷深化，火電企業面臨著越來越多的困難和挑戰。競價上網、大用戶直供電迫使火電企業從生產型向經營型轉變；新能源的快速發展和特高壓輸電線路的快速建設，正在縮減火電企業的生存空間，火電機組的利用小時數大幅下降，加之能耗指標、成本管理和安全環保約束各種限制，企業的經營壓力更為困難。如果說污染物達標排放是火電企業生存必須滿足的首要條件，那么節能降耗、降低成本則是火電企業可持續發展的必要條件。火電企業為了達到目的，盡管已經開展了很多工作，并且積累了相對豐富的實踐經驗，但是，降低廠用電仍是一個最直接、最有效的節能方式，廠用電率每降低1%就會減少3.8g/KWh的供電煤耗，具備很大的挖掘潛力，是企業提高經濟效益貫徹始終的一項重要工作。

2 原因分析

廠用電是指發電廠廠用設備耗用的電量，包括生產過程中電動機、變壓器、照明、采暖通風以及其他控制、保護裝置等所耗用的電量，是發電過程中所必須的。就火電廠而言，廠用電主要消耗在鍋爐及汽機系統的6kV、380V輔機上，例如，磨煤機、引風機、送風機、電動給水泵，循環水泵、潤滑油泵、空壓機等設備。其中，磨煤機、風機和水泵等高壓輔助設備消耗的電能約占廠用電的70%～75%，可以看出，主要高壓輔助設備是降低廠用電的關鍵點。以某300MW機組為例，其輔機設備配置如表1所示。

表1 某300MW機組主要輔機設備

2.1 主要輔機設備功率配置高

火力發電機組的兼容效率低，主電機和輔助電動機在功率匹配方面存在一定問題。許多輔助電動機都遵循主機的額定功率輸出，其額定功率通常高于實際運行功率，加上目前機組負荷率低，輔機出力偏離高效區較遠，實際運行效率偏低。從理論上講，當主機功率輸出降低時，輔機功率也應隨之降低。但是，在目前的工作中，很多輔機設備不具備這種線性調節能力，這種現象在許多發電廠中都存在。因此，電動機功率高是導致廠用電高的的一個主要因素。

2.2 輔機設備運行方式不合理

機組在正常運行中，參數控制不當或者調整不及時會使輔機設備運行效率低下，造成廠用電的浪費。比如，爐膛負壓設定值偏高，造成吸風機出力增大電耗升高，廠用電增加；氧量設定值偏高，造成送風機出力增大電耗升加，廠用電增加；磨煤機料位控制不合理，造成磨煤機電流大，制粉系統電耗升高，廠用電增加；真空值偏高，卻不及時切換低速循環水泵，造成循環水泵電耗高，廠用電增加。

機組在啟動和停止過程中，由于平均負荷低，甚至不帶負荷，輔機設備相對運行時間長，而且有相當一部分輔機設備工頻定速驅動，其電機容量是固定不變的，設備一旦啟動運行其功耗也是基本不變的，運行工況點偏離高效點，運行效率降低，必然增大機組廠用電。

2.3 輔機設備未進行優化治理

火電廠的現場環境相對惡劣，設備運行一段時間后容易發生部件老化、滴冒跑漏等現象。比如，空預器長期存在堵灰漏風現象，不能及時有效地處理就會引起吸風機電耗增加；系統閥門內漏等汽水系統缺陷，不能及時有效地處理就會引起熱力設備電耗增加；鍋爐各受熱面吹灰器故障造成的受熱面積灰堵灰現象，不能及時有效地處理就會引起吸送風機電耗增加。設備存在的種種缺陷，都會造成廠用電的浪費。

綜上所述，火電廠廠用電高的主要原因是輔機設備功率高、運行方式不夠合理造成的功耗的浪費和輔機設備長期未進行優化治理效率低下造成的電耗的浪費。對此，本文提出了加強運行管理、優化運行方式、加強設備治理和升級改造4條措施。

3 優化措施

3.1 加強運行管理，確保各項參數處于最佳狀態

在火電機組的正常運行中，所有參數都在合理范圍內，但是，如果要更高效地運行，則必須確保所有參數都處于最佳狀態。首先，盡最大努力提高機組運行負荷率，負荷率越高，廠用電率越低，機組運行越經濟。其次，加強運行調整，提高運行人員監盤質量，及時發現參數異常，積極做好運行分析和調整。升降負荷時加強磨煤機料位調整，及時啟停磨煤機，保持磨煤機最經濟出力運行，降低制粉系統單耗；季節環境溫度變化時及時切換高低速循環水泵運行方式，維持最佳真空，降低循環水泵單耗；嚴格控制氧量，盡量使送風機運行在高效區域附近，降低送風機單耗。再次，嚴格執行每日定期工作，使設備處于最佳運行狀態，使設備可控在控。加強空預器和各受熱面吹灰，防止積灰，減少煙氣阻力，降低引風機電耗。加強設備巡回檢查及定期切換，發現缺陷及時通知檢修處理，保證設備健康運行和良好備用。

3.2 優化啟停運行方式，減少輔機設備的運行時間

在安全運行前提下，合理安排啟動和停止過程中輔機設備的運行方式，輔機設備需要啟動時再啟，達到停運條件后就停，盡量縮短輔機設備運行時間，是降低廠用電的有效措施。在啟停機組的整個過程中，利用科學的管理方法，對逐個系統、逐個設備的啟動停止時機進行分析和論證，優化輔機設備的運行方式，挖掘節約廠用電的潛力。

火電機組啟動過程中，點火前采用凝輸泵或者除氧循環泵向鍋爐上水至最低水位，汽包起壓、準備投高低壓缸旁路前啟動汽泵向鍋爐上水，可以大幅減少電泵運行時間；啟動初期還可以采用單側引、送風機運行，并網前再啟動另一側引、送風機并入運行，既滿足了鍋爐風量需要，又避免了廠用電的浪費。

火電機組停止過程中，合理提前停運輔機。根據機組真空情況，及時調整循環水泵和真空泵運行方式：保留一臺循環水泵和真空泵運行，另一臺停運備用。根據機組負荷降低情況，逐步減少磨煤機運行臺數，適時停運一側送、引風機運行。在機組負荷下降的過程中，及時將小機汽源切為輔汽，通過調節小機進汽調門的開度，改變進汽量使汽泵轉速緩慢降低，保持汽泵連續運行來完成停機過程，避免了電動給水泵的運行。

3.3 加強輔機設備治理，確保設備穩定可靠

加強設備治理，一是要利用停機時做好設備的維護和消缺工作，比如，鍋爐受熱面的積灰、堵灰檢查和清理；空預器漏風治理和密封間隙調整；空預器水沖洗、凝汽器注水查漏、板式和管束式換熱器水沖洗等，保證設備狀態良好，降低不必要的狀態損耗；二是要重視檢修工藝，提高檢修質量，保證設備健康運轉，減少因設備缺陷而啟停的次數，降低設備故障導致的電能損耗。

3.4 對高耗能輔機設備進行升級改造

發電廠的能源消耗過多與傳統設備的效率低下以及整個發電系統中缺乏新設備、新技術的介入有一定的聯系。火電機組的很多設備能耗都很高，全部進行更換的可行性非常低，可以選擇性地進行低能耗變壓器、高效電動機更換和變頻、變速改造等，這是火電廠降低廠用電、提高運行效率行之有效的方法。

對不需要進行狀態調節的輔機設備可以更換為高效電動機，高效電動機的工作效率要比標準電動機高出3%。比如，真空泵、閉式泵等，選擇一臺更換為高效電動機長期運行，另一臺維持原狀作為備用，避免了一臺泵出力不足、兩臺泵同時運行時廠用電的浪費。

對工況不斷變化、需要不斷調節運行頻率的設備可以進行變頻改造，比如，一次風機、凝結水泵等。一次風機采用變頻調節可有效提高風機在低負荷運行工況下的運行效率。凝結水泵采用變頻調節可以根據除氧器水位不斷調節變頻器頻率輸出來滿足凝結水壓力的變化，使凝結水泵始終工作在高效區，工作效率大大提升。

4 結語

火電廠不能為了降低廠用電而忽略安全問題，保證人員和設備的安全是開展節能工作的前提條件。調節設備運行方式時應特別注意其功能參數，不能超過其額定功率過載運行，要留有適當的余量，避免事故的發生；另外，降低廠用電是一項系統工作，不能為了降低某個設備的能耗而增加了關聯設備的能耗，要綜合考慮取最優解。火電企業若想持續做好降低廠用電的工作，還需要培養大量的專業技術人才，組建科研團隊，對火電廠整體降低廠用電進行實驗分析，然后采用更安全、高效、成本低廉的技術手段，實現機組的安全經濟運行。