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降低燃煤電廠廠用電率技術(shù)大揭秘

0 引言

火電廠的節(jié)能降耗對于低碳發(fā)展的社會意義重大，對提升企業(yè)的市場競爭力也有重要意義。

廠用電率是衡量火力發(fā)電機組經(jīng)濟性能的主要經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)之一，同類型機組的廠用電率指標(biāo)的差異，可真實地反映發(fā)電企業(yè)的生產(chǎn)運營管理水平，各發(fā)電企業(yè)也是把降低廠用電率作為強化生產(chǎn)管理、提高企業(yè)效益的一項重要任務(wù)和目標(biāo)。

燃煤電廠如何達到較大的廠用電率，需要從規(guī)劃設(shè)計、基建安裝、調(diào)試、生產(chǎn)運營、檢修維護、技術(shù)改造各個階段的不斷完善才可以實現(xiàn)。

燃煤電廠在機組設(shè)計階段對輔機合理選型，避免出現(xiàn)兩個極端：一是出力不足，高負(fù)荷下不能滿足出力要求；二是裕量過大，使設(shè)備處于低效區(qū)運行。實施過程中卻很難把握，常常出現(xiàn)輔機設(shè)計裕量偏大，造成“大馬拉小車”現(xiàn)象。電力市場的變化引起機組長期低負(fù)荷運行，造成了廠用電率偏高。

近年來，除塵、脫硫、脫硝的大量環(huán)保改造工作，給輔機運行帶來新的不平衡。煤炭市場變化多端，嚴(yán)重偏離設(shè)計煤種，給鍋爐的安全性、經(jīng)濟性帶來不確定性。在役燃煤機組降低廠用電率，需要根據(jù)機組的實際情況，加強運行優(yōu)化調(diào)整技術(shù)措施，完善設(shè)備檢修維護管理手段，運用科技創(chuàng)新實施節(jié)能技術(shù)改造。

1 降低風(fēng)煙系統(tǒng)耗電

鍋爐風(fēng)煙系統(tǒng)主要包括送風(fēng)機、引風(fēng)機、一次風(fēng)機、增壓風(fēng)機等，風(fēng)煙系統(tǒng)消耗的總能量即系統(tǒng)中各風(fēng)機消耗的能量之和。降低鍋爐風(fēng)機能耗有兩個主要途徑：

一是在保證鍋爐燃燒需要的前提下盡可能降低風(fēng)煙系統(tǒng)運行的流量和系統(tǒng)阻力；

二是選擇與鍋爐風(fēng)煙系統(tǒng)相匹配的風(fēng)機及調(diào)節(jié)裝置，提高風(fēng)機的實際運行效率。

（1）試驗確定主要風(fēng)機效率曲線?，F(xiàn)風(fēng)機的效率曲線均為制造廠家提供，是風(fēng)機單體試運時的效率曲線，安裝到現(xiàn)場系統(tǒng)后，由于煙風(fēng)道和擋板等影響出現(xiàn)較大變化，并不能準(zhǔn)確反映風(fēng)機的實際運行情況。結(jié)合等級檢修前效率試驗或?qū)ｉT安排主要風(fēng)機效率及煙風(fēng)道阻力試驗，確定風(fēng)機在整套系統(tǒng)中的實際高效運行區(qū)，明確檢修治理和優(yōu)化點，明確動、靜葉開度與風(fēng)機效率的關(guān)系，優(yōu)化運行調(diào)整，使風(fēng)機運行在高效區(qū)。

（2）嚴(yán)格氧量控制。鍋爐運行中過大的過?？諝庀禂?shù)是造成風(fēng)機流量增加，能耗增加的主要原因之一，不同煤種和負(fù)荷應(yīng)有不同的過?？諝庀禂?shù)，因此應(yīng)通過試驗確定出不同煤種和不同負(fù)荷下的常規(guī)運行氧量，送、引風(fēng)機電流、一次風(fēng)和二次風(fēng)的比率等參數(shù)，輸入自動控制系統(tǒng)，以便運行人員監(jiān)視和控制。

（3）引風(fēng)機與增壓風(fēng)機單耗合并監(jiān)測、分析與調(diào)整。開展引風(fēng)機與脫硫增壓風(fēng)機不同負(fù)荷工況下的優(yōu)化運行試驗，選取總耗電量的較小點工況，維持增壓風(fēng)機入口微正壓，對應(yīng)設(shè)立調(diào)整優(yōu)化曲線。

（4）引風(fēng)機、增壓風(fēng)機合并改造，加裝變頻器或者選用汽動驅(qū)動。新機組投產(chǎn)應(yīng)該選用為“引增合一”方式；環(huán)保設(shè)施綜合改造、脫硫旁路擋板取消后，風(fēng)機出力能夠滿足運行要求，不建議進行“引增合一”改造。合并改造的聯(lián)合風(fēng)機應(yīng)加裝變頻裝置，節(jié)電效果明顯。有穩(wěn)定可靠的熱用戶，聯(lián)合風(fēng)機可選擇背壓式汽輪機驅(qū)動，極大降低廠用電率；如果選用凝汽式汽輪機驅(qū)動，系統(tǒng)復(fù)雜，投資大，容易出現(xiàn)節(jié)電不節(jié)煤現(xiàn)象，需慎重進行技術(shù)經(jīng)濟比較。

（5）降低系統(tǒng)運行阻力。主要監(jiān)管壓差的設(shè)備為：空預(yù)器、除塵器、脫硫除霧器、脫硫GGH、脫硝催化劑、低溫省煤器等，設(shè)立壓差監(jiān)測的上下限值。結(jié)合對引、送、一次風(fēng)機等輔機的電流監(jiān)視，及時發(fā)現(xiàn)主要壓差監(jiān)控設(shè)備運行工況。將吹灰、沖洗等管理措施與壓差上下限管理相結(jié)合，控制設(shè)備壓差在合理范圍內(nèi)。

（6）風(fēng)煙系統(tǒng)泄漏治理。重點監(jiān)測部位為：鍋爐的冷灰斗周邊、水封、關(guān)斷門、人孔門、看火孔、風(fēng)煙擋板的法蘭面和門軸、防爆門等，發(fā)現(xiàn)漏點盡快治理。運行中發(fā)現(xiàn)風(fēng)機電流升高，排煙溫度異常降低或升高，應(yīng)及時檢查處理。

（7）空預(yù)器漏風(fēng)治理?？諝忸A(yù)熱器的漏風(fēng)是風(fēng)煙系統(tǒng)的主要漏風(fēng)點，漏風(fēng)率控制在8%以下，超過6%應(yīng)查找原因，及時治理；若漏風(fēng)率長期超過8%，則應(yīng)通過檢修調(diào)整密封間隙或改進空預(yù)器密封結(jié)構(gòu)，可采用柔性密封、接觸式密封等技術(shù)。

（8）送風(fēng)機雙速改造。低速運行時有明顯的節(jié)電效果，根據(jù)情況在夏季高負(fù)荷時段，風(fēng)機高速運行，維持鍋爐燃燒所需風(fēng)量。

（9）低負(fù)荷單側(cè)風(fēng)機運行。試驗確定單風(fēng)機運行耗電與雙風(fēng)機耗電情況比較，確定單側(cè)風(fēng)機運行時機組極限負(fù)荷，完善機組控制邏輯，實現(xiàn)系統(tǒng)的順控啟停與并列操作。

（10）增壓風(fēng)機加裝旁路煙道。低負(fù)荷時可停運增壓風(fēng)機，利用引風(fēng)機剩余壓力克服脫硫系統(tǒng)阻力，降低風(fēng)機能耗。

2 優(yōu)化制粉系統(tǒng)運行

（1）確定不同負(fù)荷的磨煤機運行方式。根據(jù)煤質(zhì)及每臺磨煤機特性，盡可能保證磨煤機較大出力運行，根據(jù)負(fù)荷變化及時啟、停磨煤機。對于雙進雙出式磨煤機應(yīng)對比長期負(fù)荷工況，選擇適合鋼球裝載方案，如長期低負(fù)荷工況運行則適當(dāng)減少鋼球裝載量。

（2）提高磨煤機出、入口溫度。注意監(jiān)督冷風(fēng)門的嚴(yán)密性，并設(shè)法在檢修中保證冷熱風(fēng)門關(guān)閉嚴(yán)密。運行中盡可能保證每臺磨入口風(fēng)門在較大的開度，減少風(fēng)門節(jié)流損失；加裝一次風(fēng)冷卻器降低磨煤機入口風(fēng)溫，加強空預(yù)器換熱，降低排煙溫度；采用一次風(fēng)壓母管壓力調(diào)節(jié)的方式，有效降低一次風(fēng)機電耗。

（3）控制一次風(fēng)壓，降低一次風(fēng)率。保證一次風(fēng)壓與爐膛壓差在0.6kPa左右，控制一次風(fēng)各風(fēng)管風(fēng)速均勻，風(fēng)速控制在24~27m/s以內(nèi)為佳。

（4）碎煤機連續(xù)運行。減輕給煤機和磨煤機的磨損，也可降低2~5%的磨煤機電耗。

3 除塵除灰系統(tǒng)節(jié)電

（1）電除塵設(shè)備治理。如保持合適的極板間距、治理極板彎曲變形、陰極線臟污、振打裝置缺陷等。針對電袋除塵器，可以采用優(yōu)化袋區(qū)的噴吹時間及間隔，合理控制好布袋的壓差，既降低了引風(fēng)機電耗還能延長布袋的使用壽命。

（2）電除塵智能集中節(jié)能自動控制。自動管理和控制電除塵器高低壓等各設(shè)備的運行，通過工況特性分析及反饋控制，自動選擇高壓供電的間歇供電占空比和運行參數(shù)，使設(shè)備始終運行在功耗較小、效率較高的理想狀態(tài)。

（3）電除塵器高頻電源改造。通常在除塵器一、二電場采用高頻電源，大幅增強煙塵的荷電量，減少電場內(nèi)無效的空氣電離所消耗的能量，既提高除塵效率，又減少能耗。

（4）優(yōu)化輸灰系統(tǒng)運行方式。根據(jù)機組負(fù)荷、輸送系統(tǒng)的運行情況來設(shè)定輸灰系統(tǒng)倉泵進料時間，減小空壓機能耗。

4 脫硫系統(tǒng)節(jié)電

（1）優(yōu)化漿液循環(huán)系統(tǒng)運行。濕法脫硫工藝中，在部分負(fù)荷情況下可視情況適當(dāng)提高漿液PH值，同時保證漿液密度合理，可停運一臺漿液循環(huán)泵而保證脫硫效率不降低，當(dāng)恢復(fù)該臺漿液循環(huán)泵運行后應(yīng)盡快降低漿液PH，以稀釋漿液中的亞硫酸鹽，保證石膏品質(zhì)。合理控制脫硫吸收塔液位，既可提高反應(yīng)區(qū)濃度，也可以有效降低漿液循環(huán)泵和氧化風(fēng)機電耗。

（2）采用脫硫添加劑。經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較合適后，可采用添加脫硫增效劑，提高反應(yīng)能力，可以減少漿液泵全容量運行時間，降低漿液泵電耗。

（3）加強除霧器的水沖洗。除霧器壓差越低風(fēng)機電耗越小，控制除霧器壓差小于200Pa運行，否則應(yīng)進行水沖洗。

（4）加強GGH吹灰管理。對于具有GGH的脫硫裝置，必須加強吹灰管理，建議加裝蒸汽吹灰裝置。建立GGH壓差與機組負(fù)荷的對比曲線，發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)及時處理。

（5）氧化風(fēng)機由羅茨風(fēng)機改進為高速離心風(fēng)機，提升風(fēng)機效率。

5 循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)電

（1）建立循環(huán)泵臺數(shù)與循環(huán)水溫度、排汽壓力對應(yīng)曲線。現(xiàn)在大部分機組均采用了動葉可調(diào)式或采用高低速循環(huán)水泵的運行方式，應(yīng)通過試驗明確循環(huán)泵臺數(shù)與循環(huán)水溫度、排汽壓力對應(yīng)合適的運行曲線，嚴(yán)格執(zhí)行。將二臺機循環(huán)水出入口管道聯(lián)絡(luò)，以便實現(xiàn)兩機三臺循環(huán)水泵的運行方式。

（2）加強循環(huán)水系統(tǒng)膠球和濾網(wǎng)的管理。膠球系統(tǒng)重點監(jiān)視收球率，投入膠球時盡量利用循環(huán)水流量較大的時機。二次濾網(wǎng)應(yīng)采用定期投入與壓差管理相結(jié)合，及時清污和排污。

（3）循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)水。根據(jù)水源水質(zhì)及深度節(jié)水要求，試驗確定循環(huán)水處理工藝，采用循環(huán)水濃縮倍率自動控制，減少循環(huán)水補充水。

（4）優(yōu)化開式水運行方式。根據(jù)現(xiàn)場實際情況，減少開式水泵運行時間，采用開式水出入口門全開（或加裝旁路），依靠循環(huán)水壓力冷卻。

（5）閉式泵電機雙速改造。根據(jù)機組運行狀況和季節(jié)變化，合理地切換高低速運行方式。

6  其他設(shè)備系統(tǒng)優(yōu)化

（1）無電泵啟動。進行必要的系統(tǒng)完善，機組啟動時不用電動給水泵，采用汽動給水泵前置泵上水。

（2）凝結(jié)水泵系統(tǒng)。減小凝結(jié)水系統(tǒng)管道阻力，避免采用調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)流量，凝結(jié)水泵變頻調(diào)速改造已相當(dāng)普遍，或者進行更可靠的永磁調(diào)速改造，根據(jù)負(fù)荷調(diào)整凝結(jié)泵出口壓力，有效降低凝泵電耗。當(dāng)給水泵采用凝結(jié)水作為機械密封水時，可以通過改造增加機械密封泵替代，實現(xiàn)凝結(jié)水泵全負(fù)荷段變速運行。

（3）空壓機系統(tǒng)。分析廠區(qū)內(nèi)各類壓縮空氣系統(tǒng)的運行狀況，確保安全前提下進行連通合并改造。具備條件的可在灰用空氣系統(tǒng)加過濾器，代替儀用空氣系統(tǒng)運行，實現(xiàn)儀用空壓機停備。

當(dāng)機組備用或檢修時，具備條件后應(yīng)及時隔離停備機組的儀表或灰用空氣系統(tǒng)。

（4）輸煤系統(tǒng)。做好原煤倉料位監(jiān)測，優(yōu)化輸煤程控方式，嚴(yán)格控制輸煤皮帶空載運行時間,盡量保證輸煤皮帶盡可能大負(fù)荷連續(xù)運行。

（5）化水系統(tǒng)。通過水平衡試驗，掌握電廠用水現(xiàn)狀和各水系統(tǒng)用水量之間的定量關(guān)系，節(jié)約新鮮水量、減少廢水排放量，尋找節(jié)水的潛力。

保證制水系統(tǒng)在滿出力下運行，保證膜處理系統(tǒng)按設(shè)計回收率運行，減少膜系統(tǒng)污堵，縮短制水時間，減少制水次數(shù)。

（6）前置泵系統(tǒng)。新建機組的除氧器高位布置、前置泵與汽動給水泵同軸設(shè)計，徹底解決了前置泵耗電問題；在役機組通常采用前置泵葉輪切削方式尚有一定的節(jié)電空間。

（7）燃油系統(tǒng)。具備變頻改造條件的應(yīng)實施供油泵變頻改造，即使供油泵未進行變頻器改造，也可以在鍋爐燃燒穩(wěn)定可靠、保護裝置完整的前提下，日常運行時停止供油泵運行。

（8）真空泵系統(tǒng)。通常有2種方式來提高水環(huán)真空泵抽吸能力：一是采用深井水、中央空調(diào)冷媒水等冷卻方式降低真空泵的工作液溫度；二是加裝大氣噴射器或蒸汽噴射器提高真空泵入口壓力。近年來，部分機組使用羅茨－水環(huán)泵串聯(lián)抽真空技術(shù)，該設(shè)備采用羅茨泵抽吸凝汽器不凝結(jié)氣體，經(jīng)過冷卻器冷卻后再進入水環(huán)真空泵，通過以小代大的方式運行，節(jié)電明顯。

（9）次要廠用變壓器冷備用。由于設(shè)備選型預(yù)留的裕度較大，部分380V廠用變壓器維持空載或輕載運行。應(yīng)結(jié)合廠用電平衡管理，選擇燃料、照明、檢修、熱網(wǎng)等廠用變壓器，進行優(yōu)化配置，停止次要廠用變壓器的運行，實現(xiàn)冷備用。

7 結(jié)語

降低廠用電率是提升發(fā)電企業(yè)經(jīng)濟效益的一項有效措施，應(yīng)該以機組的安全可靠性為前提，結(jié)合電廠實際，多元化綜合運用各類節(jié)電措施，強化機組優(yōu)化運行和設(shè)備管理，以科技創(chuàng)新為著力點，不斷地挖掘節(jié)能潛力，謀求企業(yè)經(jīng)濟效益的極大化。