火力發電廠六十六萬機組節能增效研究

劉中華+程文峰+孫濤+呂國文++謝剛

摘 要：文章通過對火力發電廠中的加熱系統、除塵器、給水泵配置、循環水系統、水務中心、三大風機及變壓器的設計和選擇要求，提出了火力發電廠六十六萬機組發電工作過程中的節能降耗增效措施。

關鍵詞：工程設計；發電；火電廠；節能減排；能耗

1 概述

火力發電廠作為高能耗企業，不斷推進項目優化工作，通過加強設備選型及施工管理工作，做好“四大”控制，確保機組發電工作過程中各項指標優于同等級機組水平，力爭將工程打造成安全、高效、環保、節能的精品工程。本文從加熱系統、除塵器、給水泵配置、循環水系統、水務中心、三大風機及變壓器的設計和選擇要求提出了火力發電廠六十六萬機組發電工作過程中的節能降耗增效措施。

2 加熱系統

本工程通過設置鄰機加熱系統，利用鄰機四段抽汽（不足時由冷段補足）加熱本機除氧器，提高進入鍋爐的給水溫度至150℃以上，可在鍋爐不點火情況下完成鍋爐的熱態清洗，清洗完成后在爐膛內形成暖風暖爐的情形，為鍋爐的點火創造有利條件，同時可縮短機組啟動時間。

采用鄰機加熱系統后可以節省大量燃料，具有一定的節能優勢；綜合壽命期內兩臺機組折現收益為130萬元，具備一定的經濟效益。

3 除塵器

通過在除塵器前設置一級低溫省煤器，可配合低低溫靜電除塵技術，提高除塵器的除塵效率。根據通過低溫省煤器的凝結水流量以及在凝結水系統中的設置位置，低溫省煤器可分為部分流量以及全流量兩種型式，通過經濟技術比較，在除塵器前設置一級部分流量低溫省煤器的方案，年費用最低，經濟優勢最為明顯。

在除塵器入口設置一級低溫省煤器，采用部分流量來加熱凝結水。相對于不設置低溫省煤器的方案，該方案單臺機組可降低發電標準煤耗約1.312g/kWh，每年節約標煤4329t，雖然設備投資需增加1210萬元，但是每年可以節約的運行費用為410萬元，經濟效益最優。

4 給水泵配置

汽動給水泵前置泵與主泵同軸設置方案初期投資與前置泵電機驅動方案相當，對本工程主廠房布置沒有影響，且節省了零米層布置空間，降低了機組的廠用電，因此推薦本工程采用汽動給水泵前置泵與主泵同軸設置方案。該方案年費用較前置泵電機驅動方案低83萬元，在經濟性方面具有優勢。

采用1×100%容量汽泵組與2×50%容量汽泵組在技術及可靠性上均能滿足本工程要求，但1×100%容量汽泵組效率更高，相對于2×50%容量方案，可節省機組熱耗約14kJ/kWh。

給水泵汽輪機排汽分為設置單獨凝汽器和排至主機凝汽器兩種方案。設置單獨凝汽器系統更加復雜，設備投資有所增加，但通過降低小機排汽背壓，從而降低機組熱耗，本工程經過計算，可節省機組熱耗約6kJ/kWh。通過經濟技術對比分析，采用100%容量汽泵組，給水泵汽輪機排汽設置單獨凝汽器，汽泵組設置在汽機房中間層靠B列的方案，相對于常規2×50%容量汽泵組排汽至主機凝汽器方案，年費用節省317萬元，經濟性最優。

由于本工程為新建機組，且前置泵與主泵同軸，若取消電動給水泵，則需要增設啟動鍋爐為汽動給水泵組提供啟動汽源，還需要增設鍋爐上水泵給鍋爐上水，另外，在安裝以及調試階段汽輪機以及輔機的安裝會制約工期，另外從運行費用上來說，機組啟動一次，即可盈利109.25萬元，所以本工程推薦設置電動啟動給水泵。且為節省工程投資，采用兩機公用1臺30%容量的啟動電泵方案。

綜上，本工程給水泵組配置方案，推薦采用1×100%BMCR容量汽動給水泵組，給水泵汽輪機排汽設置單獨凝汽器，前置泵與主泵同軸布置在汽機房中間層靠B列，兩臺機組設置1臺30%BMCR容量的電動啟動泵。

5 循環水系統

本工程循環水系統依照全年按變倍率工況中一年二季（熱、冷季）運行的方式確定。對不同的方案組合，主機加小機凝汽器面積41000m2、冷卻塔面積10000m2、冷卻倍率55倍配置方案組合的年費用最低。

對于本期工程的循環供水系統，考慮到經濟指標的可能變化和不同情況下年費用的計算結果，以及在年費用相差不大等因素下，循環水系統在本設計階段推薦冷端配置方案組合為：自然通風冷卻塔面積：10000m2，凝汽器面積：41000m2，冷卻倍率：55/33（循環水泵運行工況一年二季），循環水管徑：DN3200，對以上推薦的冷端配置方案，冷卻塔年平均出水溫度（凝汽器入口冷卻水溫）22.15℃，計算主機對應的背壓為5.06kPa。在夏季校核條件下的冷卻水溫為34.42℃，對應的機組背壓為9.69kPa。

6 水務中心

本工程將全廠水系統納入統一的水務中心管理，實現取、用、排、耗水的全過程控制。根據相關工藝特點，集合全廠水處理系統設備，形成以原水預處理、鍋爐補給水處理、工業廢水處理為核心，工藝聯合布置相結合，管理、服務相對集中的聯合建構筑物-水務中心。水務中心的設置不僅僅是聯合建構筑物的簡單集合，也是以系統及流程的優化為基礎，取消傳統的系統設計邊界，設立全流程的水務管理系統，各子系統實現功能化，做到系統簡化、投資節約。

通過優化設計，本工程水務中心可以有效簡化系統，減少設備，減少土地使用面積和建筑物體積，還可以減少運行管理人員，不僅節約投資，還可以達到減員增效的效果。全流程的水務管理系統，系統流暢、簡捷，無重復設置和備用。水務中心功能齊全，管理集中，符合電力建設工廠化、模塊化的設計發展方向，也是現代化管理運行的需要。

7 三大風機

一次風機、送風機和引風機采用動葉可調軸流式風機，通過三大風機的裕量系數合理優化，對鍋爐三大風機的設計參數裕量進行優選，部分設備阻力不考慮系數，取其設備阻力的保證值，使風機在高效率區域運行，以達到節省廠用電費用和投資費用的目的。本工程對于三大風機的原始選型數據，包括煙道漏風系數、煙風道布置、空預器漏風率等進行合理優化，避免風機選型過大而造成風機電耗較高。

8 變壓器

變壓器是電廠發電和配電系統的重要設備，其自身要產生較大的有功功率損失和無功功率消耗。合理選用變壓器型式，可以減少變壓器的銅耗、鐵耗，降低電廠的運行費用。設計合理的接線方式和變壓器容量同樣有利于節能降耗。低壓干式變壓器有普通型和節能型兩種，節能型變壓器較普通型低壓廠用干式變壓器損耗可降低約28%，節能效果十分顯著，如采用節能變壓器后，1600kVA和2000kVA變壓器損耗可分別下降4.7kW和6kW左右。由上可見，在選擇變壓器時，如采用損耗低、效率高的節能變壓器，電廠節電效果將十分可觀，對提高電廠的綜合經濟效益是十分有利的。

參考文獻

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[2]葉濤.熱力發電廠（第4版）[M].北京：中國電力出版社，2012.

[3]苗世洪，朱永利.發電廠電氣部分（第五版）[M].北京：中國電力出版社，2015.