300MW火電機組輔機設備廠用電優(yōu)化研究

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（國家能源菏澤發(fā)電有限公司，山東 菏澤 274032）

隨著電力企業(yè)改革的不斷深入和發(fā)展，電力企業(yè)正逐步從生產型向經營型轉變。節(jié)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(jié)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(tǒng)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(fā)展，電力改革不斷深化，火電企業(yè)面臨著越來越多的困難和挑戰(zhàn)。競價上網、大用戶直供電迫使火電企業(yè)從生產型向經營型轉變；新能源的快速發(fā)展和特高壓輸電線路的快速建設，正在縮減火電企業(yè)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(huán)保約束各種限制，企業(yè)的經營壓力更為困難。如果說污染物達標排放是火電企業(yè)生存必須滿足的首要條件，那么節(jié)能降耗、降低成本則是火電企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必要條件。火電企業(yè)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(jié)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(yè)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(fā)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(fā)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(tǒng)的6kV、380V輔機上，例如，磨煤機、引風機、送風機、電動給水泵，循環(huán)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(fā)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(qū)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(jié)能力，這種現象在許多發(fā)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(tǒng)電耗升高，廠用電增加；真空值偏高，卻不及時切換低速循環(huán)水泵，造成循環(huán)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(yōu)化治理

火電廠的現場環(huán)境相對惡劣，設備運行一段時間后容易發(fā)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(tǒng)閥門內漏等汽水系統(tǒng)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(yōu)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(yōu)化運行方式、加強設備治理和升級改造4條措施。

3 優(yōu)化措施

3.1 加強運行管理，確保各項參數處于最佳狀態(tài)

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(tài)。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(jiān)盤質量，及時發(fā)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(tǒng)單耗；季節(jié)環(huán)境溫度變化時及時切換高低速循環(huán)水泵運行方式，維持最佳真空，降低循環(huán)水泵單耗；嚴格控制氧量，盡量使送風機運行在高效區(qū)域附近，降低送風機單耗。再次，嚴格執(zhí)行每日定期工作，使設備處于最佳運行狀態(tài)，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(fā)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(yōu)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(tǒng)、逐個設備的啟動停止時機進行分析和論證，優(yōu)化輔機設備的運行方式，挖掘節(jié)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(huán)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(huán)水泵和真空泵運行方式：保留一臺循環(huán)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(jié)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(xù)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(wěn)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(tài)良好，降低不必要的狀態(tài)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(fā)電廠的能源消耗過多與傳統(tǒng)設備的效率低下以及整個發(fā)電系統(tǒng)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(tài)調節(jié)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(jié)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(jié)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(jié)可以根據除氧器水位不斷調節(jié)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(qū)，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(jié)能工作的前提條件。調節(jié)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(fā)生；另外，降低廠用電是一項系統(tǒng)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(yōu)解。火電企業(yè)若想持續(xù)做好降低廠用電的工作，還需要培養(yǎng)大量的專業(yè)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。