1000MW火電機組綜合節電技術研究

李克

摘 要：本文從備用電源選取和廠用電輔機兩個方面進行創新優化，降低外購電電量和廠用電率，從而達到降低用電成本和總體廠用電量，最終實現綜合節電技術的目標。

關鍵詞：1000MW；啟備變；輔機；廠用電率

中圖分類號：TM621 文獻標識碼：A

1.概述

發電廠廠用電率是指機組在正常運行狀態下某一時間段內電力生產過程中所必需的自用電量占同一時期機組發電容量的百分比。廠用電率是衡量火力發電機組經濟性能的主要指標之一，降低廠用電率可以降低發電成本，提高發電廠的經濟效益。廠用電率優化主要依托于工藝系統的優化，例如取消電動給水泵，降低煙風系統阻力，采用先進的變頻技術等，這些措施減少了廠用電總用電量，為降低廠用電率打下了基礎。

2.影響廠用電率的主要因素

影響廠用電率的主要因素有：

（1）工藝系統的配置

如循環水系統的負荷隨季節變化很大，如何配置循環水泵直接影響了廠用電率。為了降低廠用電率，有些工程循環水泵采用雙速電機，夏季電機高速運行，冬季電機低速運行；也有些工程采用大小泵的配置方式，夏季大泵運行，冬季小泵運行。

（2）煤質

1000MW機組和600MW機組磨煤機常規設置為5+1方式，正常時5臺磨運行，當煤質較差時就需要再啟動1臺磨，此時廠用電率就會增加0.06%左右。

（3）風機的選型和裕度控制

風機配套電機銘牌功率一般是根據鍋爐TB工況，同時考慮1.15倍的儲備系數，再按電動機的標準系列容量來選擇，這也造成風機驅動電機銘牌功率過大。如果按名牌功率計算廠用電率必然使計算值偏高。

（4）負荷率取值

廠用電率計算值能否與實際運行值接近，很大程度上也取決于這些高壓負荷的負荷率取值是否合理和準確。

3.廠用電優化方案

本擴建過程設計采用先進脫硫、脫硝、高效除塵、廢水綜合利用等節能環保技術，節煤、節水，為高效、環保、節能型電廠。為降低廠用電率，各主要工藝專業均對設備選型和工藝系統進行了優化。

3.1 給水系統優化

給水泵配置采用1×100%汽泵方案，且前置泵與主泵同軸布置。考慮到本工程為擴建機組，不考慮設置電動啟動給水泵。該方案系統安全、可靠、運行靈活、且節約廠用電的消耗。

3.2 凝結水系統優化

本工程經過設計核算，采用兩臺100%凝結水泵配兩套變頻器方案，以降低廠用電消耗，提高運行經濟性。通過凝結水泵變頻技術可有效地減少負荷變化調整造成的損失，凝泵實測容量較不使用變頻器的工程下降10%～15%，降低廠用電率約0.04%。

3.3 輔機冷卻水系統優化

本工程主廠房內全部輔機采用閉式循環冷卻水冷卻，開式水系統僅向閉式水換熱器供水。

3.4 增設煙氣余熱利用裝置

通過設置鍋爐煙氣余熱利用裝置，可有效回收鍋爐排煙熱量，減少排煙熱損失，同時可減少脫硫系統的耗水量，節約水資源的消耗。

3.5 制粉系統優化

根據本工程煤質資料，并依據制粉系統選型導則，制粉系統采用中速磨煤機正壓直吹式冷一次風機制粉系統，比雙進雙出鋼球磨比采用中速磨的磨煤電耗降低50%左右。

3.6 風機裕量選擇優化

關于三大風機裕量的選取：盡可能取規程下限，仔細核實主要設備廠家提供的設備本體的阻力值，并與調研的同類型電廠的煙風道和系統的實際運行阻力數據作比較。減小因輔機裕量過大造成初投資增加和廠用電消耗。

3.7 煙風系統優化

三大風機按照2×50%容量配置。一次風機、送風機、引風機均采用動葉可調軸流風機：引風機與脫硫增壓風機合并設置，采用動葉可調軸流風機。采用脫硫增壓風機和引風機合并的設置方案比兩風機分開設置的方案減小管道阻力約100Pa，每臺爐風機減少功耗約180kW，降低廠用電率約0.03%。

3.8 除塵器選型優化

國內首次采用布袋除塵器，除塵器出口排放指標≤20mg/m3。保證除塵效果，降低造價，節約廠用電。

3.9 輸煤系統電機優化

碎煤機電機、各帶式輸送機驅動電機，均配備限矩型液力偶合器，通過降低起動電流，使電機功率選用正常值，減少電機選型裕量，使所選電機功率與實際的驅動功率相匹配，避免電機功率過大。斗輪堆取料機和葉輪給煤機采用變頻調速裝置，改善啟、制動性能、根據給煤運行工況出力的要求調整給煤出力，達到降低電耗的目的。

3.10 暖通系統優化

汽機房夏季通風采用自然進風、屋頂通風器自然排風的通風方式，該方式與以往采用的自然進風、屋頂風機機械排風相比，最大的優點就是能夠充分利用自然資源，運行幾乎不耗電能，運行成本大為降低。減少安裝電負荷445kW。空調制冷系統以蒸汽吸收式冷水機組代替電制冷冷水機組，可減少安裝電負荷約550kW。

3.11 電氣設備選擇優化

變壓器選擇節能型的“10”型低壓千式變。照明選擇新型節能LED燈具，主廠房內照明控制回路加裝時控和光控功能。

3.12 電氣布置的優化

低壓開關柜的物理分散，布置在用電負荷附近，減少了電纜和橋架的用量，同時減少了電纜發熱造成的損耗，節約了廠用電。

3.13 高效電動機選型的優化

一般電動機常年運行，其效率高低直接決定其耗電量的多少，例如：一臺45kW電機效率提高1%，年節電近4000kWh。Y系列電機比J0系列電機效率平均高1.5%左右，而高效電機比Y系列電機效率還要提高3%左右，本工程將優先選用YX，YE，YD，YZ等系列的高效電機，節電效果明顯，一般在3年左右可收回全部更新電機的投資。

3.14 總平面優化

總平面結合場地具體情況和工藝特點，立足于壓縮廠區占地面積，盡量優化工藝系統的布置，使得廠區布置和主廠房布置做到了布置緊湊，集約化節約用地，最大限度地發揮設備的功能。例如，優化布置循環水管退布轟，減少管道沿程阻力損失和局部阻力損失，降低水泵揚程以達到降低廠用電的目的。

4.起備電源引接方案

火力發電廠一般均設置起動/備用電源，其作用為機組的正常起動、停機電源，廠用工作變壓器的備用電源和事故停機電源。對于大容量機組，起動/備用電源的引接方式主要分為從廠內配電裝置引接或由外部電網引專用線路供給兩種方式。

起動/備用電源的引接是電廠一個比較敏感的問題。一方面，起動/備用電源作為機組正常起動停機電源、廠用工作變壓器的備用電源和事故停機電源，作用重要，宜從外部電網引專用線路供給，這樣電源獨立，可靠性高；另一方面，從廠外電網引接時，供電部門往往按照大工業電價收取電費，大工業電價包括基本電價和電度電價，基本電費按起動/備用變壓器的額定容量計算，電度電費按用電度數計算。裝置容量電費一般為15元/kVA·月，則1臺85000kVA的起/備變，約需1530萬元/年。這將增加電廠的年運行費用、發電成本和上網電價，影響其運行的經濟性。而廠內引接起動/備用電源則僅需交納電度電費，可降低電廠運行成本。

大機組的起動/備用電源的引接方案，除了考慮起動/備用電源的可靠性外，還應考慮備用電源和工作電源間的正常并聯切換和事故切換問題。根據本次擴建過程接線情況，采用以下起動/備用電源方案：發電機出口不裝斷路器，兩臺機組設置1臺與高廠變同容量的起動/備用變壓器，電源由廠內500kV母線引接。

5.廠用電優化后廠用電率核算

設計廠用電率的計算僅僅是一種估算，由于存在著許多不確定因素，所以很難做到與運行情況完全一致。發電廠的廠用電率涉及面廣，除設計因素外，施工質量的好壞也會直接影響廠用電率，如保溫、漏風、漏汽、漏水和管線的路徑、彎度等。就運行而言，采用不同的運行方式其廠用電率也會有所不同。另外，設備的效率、煤質的變化等都會對廠用電率產生影響。本工程經過對上述各系統及設備的優化，采用換算系數的方法，經計算，本工程廠用電率計算結果為含脫硫（設計煤種）的廠用電率4.87，較可研初設值5.13%下降0.26%。

結語

由于本工程各工藝系統采取了大量的節能措施，使廠用電率計算值達到4.87%左右，大大低于以往同類機組的廠用電率水平，機組168運行期間，經過測算，滿負荷期間實際廠用電率為4.74%，達到了預期目標。由于廠用電率指標的大幅度降低，使該機組在將來的運行過程中不但可為國家節省能源、創造更多的經濟效益，同時也會在未來電力市場上更具競爭力。

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