火電廠600MW超臨界機(jī)組節(jié)能改進(jìn)方法

馬杰　王俊

摘要：超臨界技術(shù)在當(dāng)今社會(huì)是一項(xiàng)還在繼續(xù)發(fā)展優(yōu)化的成熟的火電技術(shù)。文章通過對現(xiàn)今發(fā)展現(xiàn)狀的了解，結(jié)合了火電廠超臨界機(jī)組的改進(jìn)分析以及優(yōu)化方法，以增強(qiáng)機(jī)組的熱效率為目標(biāo)，對其進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：火電廠；整體優(yōu)化；節(jié)能性改進(jìn)；供電煤耗；可靠性；超臨界機(jī)組 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TM621 文章編號：1009-2374（2015）36-0018-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.36.008

隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們對電力的需求也在逐漸增多，電力主要是依靠火電廠來滿足人們用電的需求量，所以提高火電廠的工作效率是當(dāng)前非常重要的事情，超臨界機(jī)組的優(yōu)化和改進(jìn)關(guān)系到我國進(jìn)一步的節(jié)能減排政策，是當(dāng)前社會(huì)需要重視的問題。

1 火電廠超臨界機(jī)組發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 國外超臨界機(jī)組發(fā)展歷史

世界超臨界技術(shù)整體進(jìn)展歷史為：第一階段，第一臺超臨界試驗(yàn)機(jī)在美國正式投入運(yùn)行；第二階段，由于對電廠化學(xué)的深入認(rèn)識以及技術(shù)材料的發(fā)展，對早期的超臨界機(jī)組產(chǎn)生的問題得到解決；第三階段，開始了新一輪的發(fā)展，在保證機(jī)組高可用率、高可靠性的基礎(chǔ)上，采用更高的壓力和蒸汽溫度。

1.2 國內(nèi)超臨界機(jī)組的發(fā)展現(xiàn)狀

上海石洞口的600MW的超臨界機(jī)組是我國第一臺超臨界機(jī)組，從機(jī)組的配用材料、經(jīng)濟(jì)性以及技術(shù)性等多方面考慮，確定其最終參數(shù)。2004年投產(chǎn)2×600MW機(jī)組是我國電力總體水平提高的標(biāo)志。2011年6月，我國正式開始了超超臨界發(fā)電技術(shù)的研究。

2 600MW超臨界機(jī)組的節(jié)能改進(jìn)分析

隨著我國推廣的節(jié)能減排政策以及對電力系統(tǒng)減少能耗的認(rèn)知，大容量、高參數(shù)的機(jī)組已經(jīng)對高污染的一些小型機(jī)組發(fā)生逐漸替代，火力發(fā)電主要是轉(zhuǎn)換和傳遞熱能，電廠每提高一個(gè)熱效率就全國用電范圍來說，所節(jié)省的能源成本將以億萬級數(shù)量單位進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，因此對火電機(jī)組經(jīng)濟(jì)性和熱效率的提高和改進(jìn)熱力系統(tǒng)是當(dāng)今形勢發(fā)展的必然趨勢。

3 優(yōu)化性能的研究方法

我國火力發(fā)電的600MW超臨界機(jī)組已經(jīng)是我國的主力機(jī)型。對此類型機(jī)組性能的提高和能耗水平的降低對各個(gè)發(fā)電站的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行程度帶來一定影響。利用創(chuàng)建整體優(yōu)化理論，同時(shí)將“單耗分析”與“耗差分析”組合運(yùn)用，此為高效分析完善性能的途徑方法之一。

3.1 建立“整體優(yōu)化”

600MW超臨界機(jī)組的降耗節(jié)能工作，需要引進(jìn)整體優(yōu)化的主要思想，獎(jiǎng)勵(lì)輔助主體機(jī)械和多變量測評消耗體系，自上等級對能耗標(biāo)準(zhǔn)加以管理。利用最開始的回?zé)嵯到y(tǒng)、單獨(dú)輔機(jī)、冷端系統(tǒng)、汽輪機(jī)系統(tǒng)、鍋爐系統(tǒng)，往整體系統(tǒng)分析加以轉(zhuǎn)換。利用對系統(tǒng)性能的評價(jià)，明確最佳機(jī)組煤耗標(biāo)準(zhǔn)，展開指標(biāo)量化，面向體系與設(shè)備，提出相對應(yīng)的實(shí)施方案和優(yōu)化策略。

3.2 結(jié)合“單耗分析”與“能耗分析”

耗差主要是指偏離目標(biāo)的機(jī)組運(yùn)行參數(shù)對熱耗或者煤耗的影響。單臺機(jī)組的耗差可以對運(yùn)行人員產(chǎn)生指導(dǎo)作用，使其降低、調(diào)整以及優(yōu)化機(jī)組煤耗，并且通過其耗差可以對能耗的分布狀態(tài)進(jìn)行了解。對機(jī)組群進(jìn)行對比分析和耗差統(tǒng)計(jì)，找到對機(jī)組節(jié)能產(chǎn)生影響的原因和與水平間的差距。通過計(jì)劃工況與現(xiàn)實(shí)運(yùn)作狀況流程和不同機(jī)械的附加單耗對比，能夠?qū)⑦^程與設(shè)備能源浪費(fèi)量和部位進(jìn)行準(zhǔn)確評價(jià)，有助于盡快發(fā)現(xiàn)高能耗環(huán)節(jié)，并針對于此著重進(jìn)行運(yùn)行和改造。由圖1可得出結(jié)論，排煙溫度與真空耗差相加比1/2總耗差大，可見這種機(jī)組在排煙溫及真空控制存在的問題直接對機(jī)組產(chǎn)生能耗，其為節(jié)能主要挖掘方向。

4 整體優(yōu)化機(jī)組性能的策略

要對優(yōu)化整體的相關(guān)策略進(jìn)行實(shí)施，必須對熱力系統(tǒng)所涉及的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)、鍋爐運(yùn)行狀況以及汽輪機(jī)組的熱力特性進(jìn)行全面的掌握和了解，對機(jī)組運(yùn)行的實(shí)際狀況進(jìn)行準(zhǔn)確的評價(jià)，為優(yōu)化策略的具體事項(xiàng)提供技術(shù)依據(jù)。

4.1 熱力系統(tǒng)及汽輪機(jī)的優(yōu)化

就目前的形勢來說，600MW超臨界機(jī)組的耗熱率大部分高于設(shè)計(jì)值，造成了其供電的煤耗率無法達(dá)到預(yù)期水平。機(jī)組的熱耗率偏高的原因主要是因?yàn)槔涠讼到y(tǒng)所運(yùn)行的指標(biāo)與設(shè)計(jì)值發(fā)生了較大的偏離和汽輪機(jī)效率低。優(yōu)化熱力系統(tǒng)和汽輪機(jī)主要通過熱力系統(tǒng)優(yōu)化、冷端優(yōu)化、汽機(jī)本體改造優(yōu)化來進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。

4.1.1 汽機(jī)本體的優(yōu)化改造。有很多因素可以對汽輪機(jī)內(nèi)效率產(chǎn)生影響，例如汽輪機(jī)的軸端的汽封和通流部分的隔板，其中蒸汽泄漏是降低汽輪機(jī)效率中尤為重要的原因，尤其是汽輪機(jī)越來越高的參數(shù)，在密封間隙相同的情況下蒸汽增大其漏量。漏氣應(yīng)在使工質(zhì)的流道做工被旁路，同時(shí)打擾了主流道的下一集氣流，降低了其等級效率。當(dāng)前情況，600MW等級的汽輪機(jī)大多數(shù)仍采用梳齒式的傳統(tǒng)工藝，實(shí)際應(yīng)用和研究表明，梳齒式的傳統(tǒng)工藝自身的密封易存在產(chǎn)生氣流的激振力、密封效果沒有完全得到保證及自身易磨損等生產(chǎn)缺點(diǎn)。

4.1.2 冷端優(yōu)化。冷端系統(tǒng)的節(jié)能改革優(yōu)化，應(yīng)將冷端系統(tǒng)的整體優(yōu)化作為基本開展原則，并對系統(tǒng)的運(yùn)行優(yōu)化分析調(diào)度、優(yōu)化系統(tǒng)的運(yùn)行試驗(yàn)、冷端系統(tǒng)的確定改造方案以及各個(gè)設(shè)備的相對應(yīng)的性能測試進(jìn)行逐步開展。需要對仿真運(yùn)行調(diào)度、系統(tǒng)分析、性能的現(xiàn)場測試、設(shè)計(jì)校對的通過以及各個(gè)設(shè)備的整體性能等多個(gè)有效手段進(jìn)行優(yōu)化工作并對火電廠進(jìn)行節(jié)能指導(dǎo)，同時(shí)確保系統(tǒng)的運(yùn)行安全。

4.1.3 熱力系統(tǒng)優(yōu)化。優(yōu)化汽輪機(jī)的熱力系統(tǒng)，主要從以下方向進(jìn)行著手：合理運(yùn)用其工質(zhì)效能，對系統(tǒng)的閥門內(nèi)漏現(xiàn)象盡可能減少其發(fā)生情況；管道的布置進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，解決加熱器的低壓輸水的相關(guān)不暢問題，主要包括優(yōu)化再熱蒸汽系統(tǒng)，治理系統(tǒng)閥門的泄漏現(xiàn)象、優(yōu)化輸水系統(tǒng)、優(yōu)化軸封系統(tǒng)。熱力系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)化，可以對高級組的循環(huán)效率進(jìn)行有效提高。

4.2 鍋爐及輔助系統(tǒng)優(yōu)化

鍋爐輔機(jī)電耗的降低和鍋爐的熱效率提高的實(shí)現(xiàn)主要是優(yōu)化鍋爐側(cè)的主要性能。大部分超臨界機(jī)均存在排煙溫度相比于設(shè)計(jì)參數(shù)要高出很多，這一問題造成了排煙熱較大的損失，部分鍋爐的渣含碳量和灰含碳量普遍較高，并未完全燃盡，也造成了熱損失的流失，鍋爐的輔助系統(tǒng)存在偏高的占廠用電率，造成了對供電機(jī)組煤耗的嚴(yán)重負(fù)面影響。endprint

4.2.1 燃燒及制粉系統(tǒng)的調(diào)整和優(yōu)化。對制粉的調(diào)整和優(yōu)化的主要內(nèi)容是運(yùn)行機(jī)組的調(diào)整優(yōu)化。其調(diào)整的主要手段有調(diào)整分離器擋板、優(yōu)化磨煤機(jī)出口溫度、對一次風(fēng)壓的優(yōu)化、調(diào)節(jié)煤粉細(xì)度等。對中速磨，需要以煤質(zhì)的調(diào)整為依據(jù)。對于系統(tǒng)燃燒的鍋爐有很低的燃燒揮發(fā)性，燃盡與著火都是潛在問題，針對此項(xiàng)現(xiàn)象有如下措施：（1）增強(qiáng)煤粉的粉末狀，細(xì)煤粉的表面積接觸空氣面會(huì)變大，有利于煤粉的燃燒；（2）對煤粉濃度的一次風(fēng)量進(jìn)行提高，對磨煤機(jī)的出口溫度進(jìn)行有效控制；（3）對著火區(qū)的熱輻射進(jìn)行有效增強(qiáng)；（4）對其燃燒過程中增加其空氣量，使空氣系數(shù)大于等于1.2。

4.2.2 優(yōu)化輔助系統(tǒng)。如今，大多數(shù)的燃煤電廠都有比較繁瑣的燃煤來源，較多的來源偏離了原本的設(shè)計(jì)煤種，煤質(zhì)的一些偏差對制煤系統(tǒng)造成了一些較為負(fù)面的影響，例如嚴(yán)重的制粉系統(tǒng)磨損、煤粉沒有均勻的粗細(xì)度且不合格、出力不足的制粉系統(tǒng)。針對于以上問題，改造分離器、改造磨煤機(jī)、調(diào)整優(yōu)化制粉系統(tǒng)。普遍存在的六大風(fēng)機(jī)進(jìn)行實(shí)際運(yùn)行有很低的效率，實(shí)際風(fēng)機(jī)擋板的開度較低，有較大損失的節(jié)流，對風(fēng)機(jī)的效率運(yùn)行存在一定影響?？赏ㄟ^風(fēng)機(jī)葉輪、雙速高低電機(jī)、改造風(fēng)機(jī)變頻等對風(fēng)機(jī)的電耗進(jìn)行降低，以減少供電煤耗和廠用電率。

4.2.3 綜合治理排煙溫度高。在各項(xiàng)鍋爐熱損失中，最大的一項(xiàng)熱損失是排煙熱損失。鍋爐的高低效率取決于排煙的溫度高低。通過對整體性能的實(shí)驗(yàn)診斷開展，對出口風(fēng)溫和空預(yù)器的煙溫、變化的傳熱性能、設(shè)計(jì)偏差、尾部的余熱煙氣等進(jìn)行分析，以此來對降低排煙溫度所帶來的安全性和經(jīng)濟(jì)性變化及排煙溫度所影響的各種參數(shù)值進(jìn)行正確判斷。增加低溫省煤器也是可行的辦法之一。

4.2.4 治理空預(yù)器漏風(fēng)現(xiàn)象。過大的空預(yù)器風(fēng)率會(huì)對風(fēng)機(jī)的出力進(jìn)行增大，機(jī)組經(jīng)濟(jì)性減小，廠用電率增多。當(dāng)前，改造其密封柔性，可以對漏風(fēng)率進(jìn)行有效

降低。

5 結(jié)語

600MW超臨界機(jī)組有提高節(jié)能性的潛力，本文總結(jié)了其發(fā)展過程以及性能優(yōu)化和整體優(yōu)化方法。在現(xiàn)階段，我國與國外的一些較為發(fā)達(dá)國家相比，在機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性水平上還存在著較大的差距，因此我國必須對超臨界機(jī)組的綜合技術(shù)進(jìn)行分析和比較，找出更加節(jié)能的優(yōu)化措施，發(fā)揮機(jī)組的優(yōu)越性，提高機(jī)組潛在效率。

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作者簡介：馬杰（1982-），男，山東濟(jì)南人，供職于山西魯晉王曲發(fā)電有限責(zé)任公司，研究方向：發(fā)電廠集控運(yùn)行技術(shù)；王俊（1985-），男，山西長治人，供職于山西魯晉王曲發(fā)電有限責(zé)任公司，研究方向：發(fā)電廠集控運(yùn)行技術(shù)。

（責(zé)任編輯：周 瓊）endprint