600 MW循環流化床機組設計廠用電率分析

劉 洋，王治金，田順強

(1.西南電力設計院有限公司，四川 成都 610021；2.四川白馬循環流化床示范電站有限責任公司，四川 內江 641100；3.貴州金元黔西發電有限責任公司，貴州 畢節 404100)

600 MW循環流化床機組設計廠用電率分析

劉 洋1，王治金2，田順強3

(1.西南電力設計院有限公司，四川 成都 610021；2.四川白馬循環流化床示范電站有限責任公司，四川 內江 641100；3.貴州金元黔西發電有限責任公司，貴州 畢節 404100)

本文結合四川白馬600 MW循環流化床機組廠用電負荷特點，對比分析一般600 MW煤粉爐機組的廠用電負荷，提出了600 MW循環流化床機組較600 MW常規煤粉爐機組設計廠用電率高約0.25%～0.30%左右的特點。

600 MW；循環流化床; 設計廠用電率。

1 概述

火力發電廠設計廠用電率(以下簡稱廠用電率)為設計階段的估算值，是在工程設計階段用以衡量為了滿足整個發電工藝流程而配置的全廠工藝系統輔機和其他輔助設備的自用電能消耗量的年度平均值指標。作為電廠建設技術經濟的考核指標之一，廠用電率直接影響到電廠長期運行的經濟效益。

隨著國家對環境保護的重視越來越高，國家科技部明確提出煤電技術的發展趨勢是“大型、高參數、潔凈”，并將高參數、新型CFB燃煤鍋爐列為煤電四大重要發展方向之一。由于其參數高、蒸汽循環效率高，且脫硫、脫硝過程全都在爐床內進行，在充分燃燒劣質煤的同時，減少了二氧化硫和氮氧化物的排放，讓其在國內及世界范圍內成為極為推崇的一項技術，而一些重要技術經濟指標(如廠用電率等)在《火電工程限額設計參考造價指標》中卻無參考值。本文將結合四川白馬600 MW循環流化床示范電站鍋爐島輔機電耗進行分析，并與相關工程比對，探索超臨界循環流化床鍋爐島與常規煤粉爐鍋爐島部分廠用電率差異的大致范圍，希望能給類似工程提供一些參考。

2 廠用電負荷特點

四川白馬600 MW循環流化床示范電站是采用了世界首臺單機容量最大的CFB(Circulating Fluidized Bed)鍋爐、在燃煤發電領域擁有完全自主知識產權的示范工程，其特點兼備了CFB燃燒技術和超臨界蒸汽循環的優點。由于該工程采用四川宜賓地區高灰分無煙煤作為鍋爐燃燒用煤，而該煤煤質較差(灰份高，發熱量低)，常規煤粉鍋爐難以燃燒，故采用循環流化床鍋爐(CFB)。該工程已于2013年4月14日順利通過168 h并投入商業運行。

分析廠用電率，首先我們要了解其廠用電負荷。循環流化床發電技術是潔凈煤燃燒發電技術的一種，脫硫、脫硝過程全都在爐床內進行，理論上無需再單獨設脫硫、脫硝裝置就能達到排放要求，(隨著國家環保要求的提高或國產鍋爐的技術水平，最近工程也有再單獨設脫硫、脫硝裝置的情況)，而常規煤粉爐則必須加脫硫、脫硝裝置才能達到國家環保排放要求，但與煤粉爐不同的是在鍋爐運行時還需要向爐膛摻燒石灰石粉，多一套石灰石制粉和輸送系統，而石灰石柱磨機就是起到將石灰石磨制成燃燒用成品粉作用，然后通過氣力輸送系統將該成品粉送至爐膛燃燒，因此每臺CFB鍋爐較煤粉爐要多3～4臺石灰石輸送用螺桿式空壓機。

另外由于循環流化床鍋爐給煤系統是將煤倉中粒度小于10 mm 的煤粒按照鍋爐負荷的要求，將適量的煤直接送入燃燒室燃燒。而常規煤粉爐的給煤系統是將煤倉中粒度小于30 mm的煤粒送入磨煤機磨制成微米級的煤粉，再通過送粉系統送入爐膛。因此在循環流化床機組的運煤輸送系統里需多增設1套二級碎煤系統對煤再次進行破碎后方可達到爐膛燃燒要求，而無需再設磨煤機，但每臺鍋爐需增設5臺(4運1備，鍋爐左側3臺，右側2臺)向外置床熱交換器、回料器、灰道等提供流化空氣的高壓流化風機，高壓流化風經各自的流量調節風門后分別接入鍋爐兩側母管進入鍋爐各用風點。在CFB鍋爐燃燒系統中，一次風機主要用作爐膛的一次燃燒用風、外置床返回爐膛回料腿的流化風、給煤機密封風以及爐膛給煤口吹掃密封風用；二次風機主要是作為燃料燃燒的助燃風用，而常規煤粉爐一次風機主要用于制粉系統的干燥和輸送煤粉，同時還提供磨煤機和給煤機的密封風；送風機用于燃料的燃燒。其他負荷性質和用途與常規煤粉爐基本一致，此處不再贅述。

3 設計廠用電率分析

通過工藝系統方案優化，工藝設備布置優化及合理選擇主、輔機系統及參數，四川白馬600 MW循環流化床示范電站施工圖設計廠用電率計算值約為6.58%，相對《火電工程限額設計參考造價指標》(2015年水平)600 MW級常規超臨界燃煤機組平均設計廠用電率6.3%(含脫硫)略為偏高，其主要區別來源于循環流化床機組鍋爐島和石灰石系統輔機電耗的差異。

為便于直觀說明循環流化床鍋爐與常規煤粉鍋爐在廠用電負荷方面的差別，準確了解該類型機組的負荷特點和廠用電率情況，現將同為燃燒宜賓地區高灰分無煙煤的四川中電福溪電廠、四川華電珙縣電廠和四川白馬600 MW CFB電廠鍋爐島有關的主要負荷進行比較，詳見表1。

根據表1分析：四川白馬600 MW CFB鍋爐與常規煤粉爐設計廠用電率高約0.28%～0.33%左右。事實上，根據多個工程實踐經驗來看，循環流化床機組與常規燃煤機組加脫硫島的電負荷大致相當，600 MW常規超臨界燃煤機組脫硫島的設計廠用電率一般在1.1%左右，低熱值煤在1.3%左右。另外由于四川白馬600 MW循環流化床示范電站為國內自主開發設計CFB鍋爐示范工程，且僅為1臺機，其公用負荷在計算廠用電率時就相當于機組負荷，而在建設常規燃煤機組時，一般情況下均為2臺機，其公用負荷在計算廠用電率時是均勻分攤至2臺機組上的，單元制負荷與1臺機情況相同，因此建設單臺機組也是造成四川白馬600 MW循環流化床示范電站設計廠用電率稍偏高的一個原因。如果同時建設2臺600 MW CFB機組，需增加同等容量的2臺石灰石柱磨機、8臺除灰用螺桿式空壓機和2臺二級碎煤機，同時碎煤機容量稍加大一些，上述負荷變化后再把全廠公用負荷分攤到機組上折算成廠用電率約降低0.03%，因此600 MW CFB鍋爐機組較常規煤粉爐機組設計廠用電率高約0.25%～0.30%左右。

表1 循環流化床鍋爐與常規煤粉鍋爐廠用電負荷比較

4 結論

由于四川白馬600 MW循環流化床機組采用了世界首臺單機容量最大的CFB鍋爐，在廠用電負荷和廠用電率方面還缺少一些經驗數據，通過本文的分析，希望能對600 MW CFB機組提供一些參考資料，同時通過數據對比也了解到600 MW CFB鍋爐機組較常規煤粉爐設計廠用電率高約0.25%～0.30%左右。

[1]DL/T 5153—2014，火力發電廠廠用電設計技術規程[S].

[2]電力規劃設計總院.火電工程限額設計參考造價指標(2015年水平)[M].北京：中國電力出版社，2016.

[3]毛建雄.大容量循環流化床技術的發展方向及最新發展[J].電力建設，2009，30(11).

[4]劉林波.國內300 MW及以上容量大型循環流化床電站鍋爐發展及應用[J].湖北電力，2014，(08).

Analysis of Design Auxiliary Power Ratio in 600MW CFB Units

LIU Yang1,WANG Zhi-jin2,TIAN Shun-qiang3
(1.Southwest Electric Power Design Institute Co,.Ltd.,Chengdu 610021,China;2.Sichuan Baima CFB Demonstration Power Plant Co,.Ltd.,Neijiang 641100,China;3.Guizhou Jinyuan Qianxi Power.,Ltd.,Bijie 404100,China)

This paper mainly considered the auxiliary loads' characteristics of Sichuan Baima 600MW CFB unit power plant,comparatively analysed these characteristics of conventional 600 MW coal-fired powers,and drew the conclusion that the design auxiliary power ratio of 600MW CFB unit is higher of about 0.25% ～ 0.30% than that of 600MW conventional coal-fired power units.

600 MW; circulating fluidized bed; design auxiliary power ratio.

TM621

B

1671-9913(2017)05-0030-03

2016-07-17

劉洋(1975- )，男，四川成都人，高級工程師，從事火力發電廠電氣設計工作。