發電廠660MW超超臨界機組節能技術研究

摘?要：隨著電力市場改革的不斷深入，推動了市場電價機制的有序推行，市場電量占比不斷升高，計劃電量占比不斷降低，為此，如何節能降耗，控制發電成本，提升發電機組的市場競爭力，已然成為廣大發電廠所需思考研究的一項重要課題。本文從發電廠660MW超超臨界機組改進意義入手，分析了某發電廠660MW超超臨界機組能耗現狀，最后從熱力系統及汽輪機節能技術應用、鍋爐及輔助系統節能技術應用切入，探討了發電廠660MW超超臨界機組節能技術應用實踐，希望可以為相關人員研究提供一些幫助。

關鍵詞：發電廠;660MW超超臨界機組;節能降耗

隨著我國可持續發展戰略實施的不斷推進，節能降耗已成為社會各界的廣泛共識，而火力發電廠則是節能降耗的一大重點，各大發電廠也不斷提高了對節能降耗工作的重視程度，以期節能降耗，控制發電成本，提升發電機組的市場競爭力。在現代發電廠中，為切實滿足電能生產需求，通常會采用超超臨界機組，660MW超超臨界機組便是其中之一。此類機組不僅包含大量設備，而且系統十分復雜，在每次調試啟動過程中，都會造成不小的能耗。因此，為收獲更理想的節能降耗成效，就必須加強對節能技術的有效應用，推進節能優化工作開展。本文通過對660MW超超臨界機組節能技術的探討，對造成機組實際能耗指標進行了有效控制，進一步提升了機組運行的經濟效益、環境效益[1]。

1?發電廠660MW超超臨界機組改進意義

電能作為社會大眾生產生活實踐中不可或缺的重要能源，伴隨社會經濟的不斷發展，人們生產生活對電能的需求逐步攀升，與此同時，面對日趨嚴峻的生態保護形勢，基于對環境、能源等因素的綜合考慮，我國政府出臺了一系列節能降耗政策，由此很大程度上提升了電力行業對節能降耗的重視度，一些參數偏高、容量偏大的超超臨界機組陸續被電力行業所剔除，并引入了各種小型的機組進行電能生產。通常而言，火力發電工作內容主要在于不同能量之間的轉換及熱能的傳遞，基于此，如若發電廠可提升熱效率，將有效降低能源成本，所降低的能源成本盡管只有一小部分，但從全國范圍而言，仍能夠收獲十分可觀的節能降耗成效[2]。因此，推進對發電廠660MW超超臨界機組的改進整合，致力于提升660MW超超臨界機組的熱效率及經濟效益，以此可減少一大部分能源損耗，為我國可持續發展戰略實施提供有力支撐。

2?某發電廠660MW超超臨界機組能耗現狀

2.1?機組概述

某發電廠660MW超超臨界機組，鍋爐主設備是由東方鍋爐廠生產的DG2002/29.3II?13型變壓直流爐。本型號鍋爐選取一次再熱運行方式，燃燒室為雙煙道，鍋爐整體呈全鋼架構，實行全懸吊形式半露天布置，并以平衡通風方式進行通風。本機組汽輪機是由東方汽輪機廠設計制造的C660/61228/0.5/600/620型汽輪機，其特征為：（1）高效超超臨界;（2）一次中間再熱;（3）單軸;（4）四缸四排汽;（5）八級回熱抽汽。

2.2?機組能耗現狀及其影響因素

結合前期采集的試驗及運行數據可得出，本機組在日常運行中表現出磨煤機出口溫度偏低、磨煤機分離器轉速不匹配、制粉系統運行不當等問題，進一步使得機組運行期間排煙溫度偏高，煤炭消耗率超標，對機組熱效率造成不利影響。除此之外，機組熱力系統密封性不佳等問題也會對機組能耗造成不利影響。

基于本機組能耗現狀，對影響本機組能耗的因素作如下分析：

（1）影響本機組能耗的運行因素。長期以來，煤炭一直是我國能源結構中的重要組成部分，其同時也是我國電力行業的基礎能源。在我國產業結構中，煤電廠不僅是能耗大戶，并且還會造成不容忽視的資源損耗及環境污染。面對日趨嚴峻的生態保護形勢，近年來我國不斷推進了對能源結構的優化整合。煤電廠產能調節會致使煤炭需求逐步減弱，進一步造成煤炭供需結構轉變，使得市場不景氣。基于此，如何推進煤電廠產能結構的優化調整，轉變成我國產業結構調整中所需解決的一項重要問題。

現階段，在我國一些大型的煤電廠中，鍋爐的熱效率普遍在92%以上，而一些超臨界的鍋爐熱效率更可超過94%，在極小占比的熱損失中，尤以排煙熱損失居多，相關調查統計數據顯示，在大型發電廠鍋爐損耗中，約七成以上的損耗主要為排煙熱損耗[3]。由此表明，降低鍋爐運行損耗、提升鍋爐能源有效利用率的重中之重在于有效降低排煙熱損失，鍋爐排煙中包含的能量在總熱損失中的占比可達到六成以上，由此不僅會影響鍋爐熱效率，還可對環境帶來一定污染。因而，不管是從經濟效益還是從環境效益角度而言，排煙溫度都是影響機組能耗的重要因素。其次，在本機組制粉系統運行方面，本機組鍋爐大多數運行環節將磨煤機出口溫度調節在70℃～80℃之間，平均值約為75℃。同時，各臺磨煤機冷風門開度在30%～80%之間，整體上而言，磨煤機冷風門開度偏大，冷風摻入量偏高。為縮減磨煤機入口冷風摻入量，可提升磨煤機出口溫度，并依托空預器提升一次風量，降低排煙溫度，提升鍋爐經濟效益。另外，本機組鍋爐燃煤揮發分偏高，煤質著火及燃盡特性適中，結合機組運行氧量、燃燒配風方式，爐渣可燃物、飛灰可燃物都處在偏低水平，為此，發電廠可在磨煤機出力匹配機組運行要求前提下，相應調低旋轉分離器在運行期間的旋轉速度，從而降低煤粉循環倍率，進一步提升煤粉細度。在此基礎上，對磨煤機耗電率、飛灰可燃物等指標開展研究比較，獲取當前燃用煤質下最佳分離器轉速，提升機組經濟效益。

（2）影響本機組能耗的設備因素。首先，在一系列影響汽輪機組經濟性的因素中，熱力系統密封性是較為突出的一項影響因素。結合國內外眾多研究成果及實踐操作，在汽輪機組煤耗體系中，機組閥門是較為顯著的一項影響因素，通過對該項影響因素的改進，不僅無需投入較高的成本，而且可收獲可觀的節能成效，其改進效益明顯優于其他環節改進方式的綜合效果，由此切實體現了機組閥門密封性改進的重要性[4]。其次，在如今各類空氣預熱器產品中，容克式空預器憑借其一系列優點得到廣泛推廣，同時也是如今行業中最為常見的一種空預器產品。然而在實踐應用中，此類空預器存在一種較為特殊的漏風問題，即為巨型轉子作為容克式空預器的主要構造，其包含蓄熱元件填充，在轉子旋轉期間蓄熱元件反復在煙道、風道運轉，并將在煙道獲取的熱量傳輸至風道，進一步通過助燃空氣吸收轉化，然而，在這過程中，因為空預器轉子與固定外殼相互間無法充分擺脫結構縫隙的影響，由此使得一些助燃空氣不斷由風道泄漏至煙道，造成機組能量泄漏損失，進一步對機組熱效率造成不利影響。

3?發電廠660MW超超臨界機組節能技術應用實踐

3.1?熱力系統及汽輪機節能技術應用

現階段，大多數600MW超超臨界機組的耗熱量都遠超預期的設計值，這讓機組的實際煤耗量與預期數值也存在一定偏差。結合前文，致使機組熱耗率過高的一項重要原因為汽輪機效率不足，另外，還有一些機組的熱耗率過高是因為冷端系統運行不合理，鑒于此，為實現對600MW超超臨界機組的節能優化，應開展好對熱力系統、汽輪機及冷端系統的改進工作。首先，熱力系統改進。在熱力系統改進過程中，不僅要盡量防止系統出現閥門泄露問題，還應對管道布置進行合理安排，對加熱器低壓輸水情況予以有效處理。在這個過程中，所需改進的內容包括對輸水系統的改進、對再熱蒸汽系統的改進、對閥門泄漏情況的防范等，基于此實現對熱力系統的有效改進，進一步切實提升機組循環效率[5]。其次，汽輪機改進。大多數汽輪機效率偏低是因為蒸汽泄漏造成的，尤其伴隨汽輪機相關參數的逐步提升，在密封間隙條件相一致下，蒸汽泄漏情況亦在逐步加劇，進而對汽輪機效率造成不利影響。現階段，大部分600MW超超臨界機組汽輪機所采用的軸封主要為斜齒式平面蒸汽密封或疏齒式蒸汽密封，此類軸封工藝不足之處在于難以確保汽輪機密封效果，極易引發氣流激振力，同時汽輪機還極易出現磨損，因為軸系中心的轉變及彈簧板的失效，使得各環節之間的泄漏及軸端蒸汽泄漏量增大，影響機組的安全有序運行。鑒于此，應加強對汽輪機的汽封改進。綜合分析，調節汽輪機蒸汽密封間隙，對流通環節的蒸汽密封開展技術改進，引入諸如接觸式蒸汽密封、刷式蒸汽密封、蜂窩蒸汽密封、側面齒輪蒸汽密封等新型蒸汽密封工藝，以此可有效提升汽輪機流量效率及氣缸效率[6]。最后，冷端系統改進。在冷端系統改進過程中，應在整體優化原則基礎上，對優化系統運行情況開展綜合分析，進而建立適用的冷端系統改進方案，并對相關設備開展必要的性能檢測。在此基礎上，對仿真運行調度、性能測試、系統分析等設計開展綜合改進，對應設備的整體性能也應利用相關手段予以改進，同時結合發電廠實際情況，為其提供科學的節能指導，保障機組的安全有序運行。

3.2?鍋爐及輔助系統節能技術應用

鍋爐及輔助系統節能技術應用旨在控制輔機電耗及提升鍋爐熱效率，為實現該項目目標，必須要對鍋爐性能予以改進。結合前文而言，發電廠600MW超超臨界機組實際排煙溫度遠在預期設計值之上，這讓排煙系統出現極大的熱能損耗。另外，鍋爐輔助系統的用電量在整個發電廠用電量中占據極高比例，并很大程度上影響著機組的煤耗情況。針對這些問題，對于鍋爐及輔助系統的節能優化，應開展好以下幾方面工作：

首先，燃燒及制粉系統改進。制粉系統改進作為600MW超超臨界機組節能改進中十分重要的一環，主要改進內容包括對分離器擋板的調節、對煤粉細度的調節、對磨煤機出口溫度的調節等。對于系統燃燒的鍋爐來說，燃燒不充分會導致揮發性偏低，而燃盡或著火則極易引發安全隱患，所以，必須要對此采取有效的防范措施。一方面，應讓煤粉盡量接近粉末狀，也就是選取更細的煤粉進行燃燒，確保燃燒時煤粉與空氣的充分接觸，進而使煤粉能夠得到充分燃燒。另一方面，還應提升煤粉濃度一次風量，一次實現對磨煤機出口溫度的有效調節。

其次，輔助系統改進。現階段，大多數發電廠的染料來源都相對復雜，并且不少發電廠所采用的染料與其預期設計的染料存在明顯偏差。受此影響，發電廠制煤系統往往會出現十分嚴重的磨損問題，使得所獲取的粉煤也難以達到使用標準，對生產實踐造成不利影響。針對這些問題，必須要開展好對機組磨煤機、分離器等輔助系統的改進工作。一方面，可在磨煤機出力滿足機組運行要求前提下，對分離器轉速予以適當減少，進而達到降低煤粉循環倍率，提升煤粉細度的目的。另一方面，合理調節磨煤機運行方式，盡可能提升磨煤機整體出力，控制磨煤機運行臺數，進而達到調節排煙溫度、提升鍋爐效率及降低發電廠電耗的目的。另外，風機中也存在一系列問題，并且尤以實際風機擋板開度與預期設計存在偏差、風機實際運行效率偏低等問題最為突出，對風機運行造成不利影響。針對這一情況，可通過改造風機變頻、引入雙速高低電機等技術手段，有效降低風機電耗，進一步降低供電煤耗及發電廠電耗。

再次，鍋爐排煙溫度過高問題改進。在鍋爐熱損失的各個環節中，尤以排煙熱損失的占比最高，由此很大程度上影響了鍋爐的效率。鑒于此，應有效檢測分析排煙系統的性能及其存在的問題，綜合比較出口風溫、空預器煙溫、設計偏差、傳熱性能轉變等實際情況，盡可能降低排煙溫度，保障排煙系統安全有序運行，進一步創造良好的綜合效益[7]。

最后，空預器漏風改進。倘若空預器漏風率過大，將提升風機出力，進而會提升發電廠電耗。為此，應對空預器漏風問題進行有效處理，可選取三密封結合三叉密封方式，在空預器原本密封基礎上增設三叉密封，并分別設置于熱端徑向、冷端徑向及軸端等單隔板部位，以此有效增強空預器密封性。

結語

總而言之，發電廠唯有實行節能降耗，方可提高自身的經濟效益，并創造良好的環境效益。本文通過對發電廠660MW超超臨界機組節能技術的研究分析，得出通過對熱力系統及汽輪機的節能改進、鍋爐及輔助系統的節能改進，可實現良好的節能效果。鑒于此，發電廠相關人員應進一步圍繞如何更有效實現對660MW超超臨界機組的節能改進進行探索研究，明確發電廠660MW超超臨界機組改進意義，結合660MW超超臨界機組能耗影響因素，從多個方面入手，切實提升發電廠工作效率，節約能源，保護環境，促進發電廠的有序健康發展。

參考文獻：

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[2]江波，石曉玲，史萌萌，等.660MW超超臨界機組循環水系統節能優化分析[J].能源研究與信息，2019，035（002）：8791.

[3]郭晶晶，王鋼.國產660MW超超臨界機組高旁閥泄漏處理及其經濟性分析[J].清洗世界，2018，34（03）：1316+26.

[4]黃靜，李春水.節能降耗技術在超超臨界660MW機組中的應用[J].商品與質量，2018.

[5]高洪權.660MW超超臨界機組節能降耗措施[J].今日制造與升級，2021（6）：4748.

[6]曾璥.低加氧技術在660MW超超臨界機組的應用研究[J].電力系統裝備，2019，000（023）：107108.

[7]丁修軍，孔龍，謝祖超，等.660MW超臨界機組冷卻塔節能減排技術改造及效果分析[J].信息周刊，2019（13）：2.

作者簡介：王鵬（1989—?），男，漢族，陜西神木人，本科，助理工程師，研究方向：660MW火力發電機組。