淺析燃煤電廠上煤系統的節能措施

王 凱

上海上電漕涇發電有限公司

0 引言

輸煤系統是發電公司中最為主要的輔助公用系統，由于其具有較廣的分布范圍、較多的受控設備、較大的耗電量等特點，隨著公司低熱值經濟煤種摻配燒工作的深入，上煤系統的作業量和設備運行時間急劇增加，且隨著設備的逐漸老化，能耗問題也越來越突出。為了將大量的煤運送到鍋爐原煤倉，保證發電機組的正常燃燒，如何提高燃料的運行管理水平，有效挖掘燃燒潛力，降低噸煤電耗率具有非常重大的意義。

1 上海上電漕涇發電有限公司上煤系統設備及能耗概況

1.1 設備簡介

輸煤系統1號、2號圓形煤場各設置一臺旋轉堆料機、懸臂式取料機作為堆料和上煤設備。上煤系統帶式輸送機共分五段，均為甲乙兩側雙路布置，一路運行，一路備用，或雙路同時運行。帶式輸送機的帶寬、帶速、出力規格為：帶寬B=1 400 mm，帶速V=2.5 m/s，出力Q＝1 500 t/h，單路輸送機總長769.28 m。上煤系統共設三級除鐵設備6臺，一級采樣裝置2 臺，多管沖擊式除塵器8 臺，布袋除塵器4 臺，電動雙側犁式卸料器22臺；共設2座圓形煤場和5座輸煤棧橋，燈具千余盞；煤廢水處理系統、煤倉間噴霧裝置、煤場頂棚噴淋裝置各1套，各類泵20余臺。

1.2 上煤系統各設備的功率

上煤系統主設備單路運行時總功率：（2×200+3×2+30+9.33+560+12×3+160+280+250+280×2+160）=2 451.33 kW，如表1所示。上煤系統主要輔助設備單路運行時總功率：（7.5+18+15+15+22+22×2+5.5+28.5+28.5+28.5+7.5+5.5+3）=229 kW，如表2所示。

表1 上煤系統主設備各電動機功率

表2 上煤系統主要輔助設備各電動機功率

上煤系統主設備和輔助設備單路運行時每小時所消耗的電量約2 680 kWh，雙路運行則翻倍。

2 上煤系統節能降耗工作中存在的問題

2.1 摻燒低熱值經濟煤種帶來的影響

隨著公司降本增效工作力度的加大，2020年印尼褐煤的入爐產量已達241萬余t，占總入爐煤量的54.05%。由于印尼褐煤含塵量大、質地松散，造成上煤系統給料機出力僅能達到700～900 t/h 甚至更低，出現帶式輸送機大馬拉小車的情況，造成上煤設備負載率大幅下降，系統噸煤電耗率大幅上升。2020年上煤系統噸煤電耗分析見表3。

表3 2020年上煤系統噸煤電耗分析

2020 年影響上煤設備負載率的褐煤上煤量占總量的54.05%，占上煤系統設備用電總量的54.78%。按扣除印尼褐煤后的平均上煤系統單耗1.37 kWh/t 計算，上煤系統單耗為此增加了0.06 kWh/t，即為提高低熱值經濟煤種入爐摻燒率，上煤系統耗電量增加了268 217 kWh。

2.1.1 褐煤特性的直接影響

每年5-11月到廠的印尼褐煤普遍存在含塵量大問題（該期間是印尼的旱季），上煤取料時由于場內煤塵飛揚極其嚴重，影響了司機操作視線。為了避免盲取時可能產生的危及設備安全事故的發生，設備需空載一段時間，待到煤塵濃度有所下降后再開始取料，由此造成上煤設備負載率下降和空載率上升。

2.1.2 褐煤特性的間接影響

同樣原因，上煤加倉時轉運站、碎煤機樓、棧橋、小室內由于煤塵飛揚，造成設備、地面積塵嚴重，容易造成煤塵堆積自燃，需進行水沖洗，造成耗水量和能耗急劇上升，僅含煤廢水處理系統24 h不間斷制水就需消耗276 kWh電量。

2.2 設備空載運行對上煤系統能耗的影響

2.2.1 設備程序啟停過程中的能耗

由于程序啟動時只有等到整個上煤系統全部設備逐一運行正常后，取料機、給煤機才開始取料供煤，程序停止時要等到整個上煤系統煤炭全部清空后才開始逐一停機，程序啟停這段時間內，設備運轉所消耗的電量是沒有創造任何經濟價值的。

設備程序啟動時，五段帶式輸送機按逆煤流方向順序啟動，每條皮帶啟動前警鈴響30 s，間隔10 s后，再響30 s，待最后一段帶式輸送機及有關設備啟動后，才開始取料供煤。按取料機回轉擺放到取料位置并啟動計算開始，整個過程最快約需10 min，待煤流到達鍋爐原煤倉又需5 min（五段帶式輸送機和各落煤管總長÷帶速），即系統空載運行15 min；設備程序停運時，從給料機開始，順煤流逐一按預定的時間延遲清煤停機，整個過程最快約10 min。因此設備程序啟停過程的25 min 造成能耗浪費1 340 kWh。

2.2.2 人為因素造成的能耗

按現有輔控燃料專業安全運行的規定，上煤設備必須等到值班員到場逐一確認設備無異常后才能遠程啟動，整個過程所需時間約30～40 min，比程序啟動多浪費能耗約810～1 340 kWh。

由于輸煤系統運行的特殊性，節能管理是否到位、人員配置是否齊全、值班員的工作方式/技能水平尤為重要，人員的懈怠往往影響啟停時間和空載時間，造成能源浪費。

2.3 設備老化、檢修工藝及質量對上煤系統能耗的影響

由于上煤設備已運行較長時間，設備跑偏、漏煤、冒灰現象加劇，故障停機、緊急停機頻繁發生，造成了能耗的增大。此外，故障處理時間長，設備的啟停次數和空載運行時間增加，設備檢修工藝、質量不佳，都造成了能源浪費。

2.4 多煤種摻配燒對上煤系統能耗的影響

由于近幾年煤價居高，為降低入爐煤標煤單價，高低熱值經濟煤種、高硫高熱值經濟煤種和設計煤種等多煤種摻配燒已成常態，通常每個班次取料上煤加倉煤種為2～3種。

每個煤種在場內堆存角度一般為13～15 °（每度長為10.5 m），按取料機回轉速度5.9 m/min和每變換一次取料煤種約需10 °計算，上煤系統設備空載約18 min，造成的能耗約965 kWh，若變換兩次取料煤種則成倍增加。

3 上煤系統節能有效措施及對策

3.1 上煤系統主輔設備的節能

由于上煤系統主輔設備運行的持久性，因此其節能潛力巨大。為減少設備空載時間和避免盲目的啟動，需修改現行運行規定：啟動前值班員應按分工將系統設備一次性檢查到位，確認無異常后與程控值班員聯系，盡量做到一次程序啟停，運行中巡檢到位，以規避設備的頻繁啟停及減少空載時間。

3.1.1 設備故障停機時的節能措施

若某一設備故障停機30 min 內無法處理完畢，應及時停用此路其他在運轉設備，啟用備用一路或等待此路檢修完畢后再恢復，以避免大量的能源消耗。

3.1.2 盡量保持輸送流量的穩定性

輸送煤量的均勻可大大提高皮帶電機的功率因數及降低設備、線路損耗。取料機在取煤時要控制好流量，使設備達到或接近額定出力，避免因流量的波動影響設備出力。

3.1.3 切實加強燃料管理工作

通過加強交接班檢查和巡回檢查及時發現并消除缺陷，嚴防程序啟動時因某一設備故障無法啟動，造成已啟動設備的空轉。

此外，需摻配燒兩種以上不同的煤種時，取料機應提前運轉到位，以縮短上煤系統設備運行時間，每多運行1 h將增加電耗3 218 kWh。

3.2 充分利用煤倉容量，減少上煤次數

在確保原煤倉煤位安全的前提下，在煤倉煤位盡可能低時啟動上煤。本公司通過試驗掌握了原煤倉煤位對應存煤量的關系，制定了不同負載時的最低上煤煤位，減少了上煤次數和程序啟停過程中的能耗。試驗過程還發現單路設備上煤時，雖煤位指示倉滿，但只是原煤倉的一側已上滿，另一側實際并沒加滿，還有很大空間（煤倉的實際容量是700 t，只用單路設備上煤時只能上到550 t，還有150 t 的容量沒有利用）。通過對皮帶機8A/B 落煤管三通擋板控制程序的“靜態切換”修改為“動態切換”，實現了原煤倉的9 號皮帶機的A、B 路切換，將原煤倉剩余空間補滿，充分利用原煤倉空間。

3.3 上煤設備治理和節能改造

設備維護人員應從“被動維護”向“主動維護”轉變，切實提高檢修工藝、質量，提升設備健康狀況。

此外，還需及時做好設備積煤清理工作。帶式輸送機滾筒、托輥的粘煤、積煤都會對膠帶產生摩擦，影響設備的穩定運行；電動機及接線盒內的煤粉也會降低電纜絕緣，產生熱量，造成不必要的電能損失。

針對印尼褐煤取料時給料機出力僅700～900 t/h左右的現狀，應盡快對給料機1A、2A進行技改，使其出力達到1 000～1 200 t/h，系統噸煤電耗下降至1.37 kWh/t或更低。

3.4 摻配燒煤種的質量控制

加強與燃料公司的溝通，提高來煤質量，在不影響經濟煤種摻燒結構和方式的前提下，盡量減少含塵量大、質地松散的劣質印尼褐煤，增加較為優質的俄羅斯褐煤，從而達到有效降低噸煤電耗的目的。

3.5 照明和水系統方面的節能

3.5.1 采用高效光源

盡量采用發光率高、光色好、能耗小的照明燈具，此舉可節能80%以上。上煤轉運站、棧橋盡量利用自然光，經計算可節約近一半的電能。

3.5.2 水沖洗系統的節能

水沖洗系統的節能可從幾方面著手：①提高上煤系統除塵、抑塵設備的完好率和投運率，減少煤塵沖洗的用水量和煤污水設備的用電量；②保證現場水沖洗設施的完好，設施不得擅自使用，做到隨用隨關，杜絕常流水；③發現管道或閥門有跑、冒、滴、漏現象時要及時處理；④要充分利用含煤廢水處理系統進行制水，不需要用水時要及時停止水泵的運行。

3.6 提高員工的節能意識，減少人為因素的浪費

提高員工的節能意識和節能積極性，提高運行人員的責任心和從業素質。對設備的健康狀況、最佳運行方式應做到心中有數，在設備故障或堵煤時，需對設備的停運、運行方式及時、準確地作出判斷，減少人為因素造成的浪費；對員工進行節能知識培訓，讓員工認識到節能的重要性，切實提高運行班組骨干員工的節能管理水平，使他們及時了解和掌握各種節能信息，將節能工作落到實處。

4 結論

通過對運行環節中能耗原因分析，正確定位于非正常能耗源，并制定有效的節能降耗舉措。與此同時，在具體的工作中應積極采用科學的節能措施，全面提升上煤設備的利用率，利用有效的資源創造最大的經濟效益，達到上煤系統節能的目的。