630MW超臨界火電機(jī)組煤耗管理研究

李朋

摘要：電力企業(yè)在國家實(shí)施節(jié)能降耗重大戰(zhàn)略的背景下，紛紛對(duì)企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營進(jìn)行管理創(chuàng)新，進(jìn)行了一些具體的工作措施，通過技術(shù)創(chuàng)新，提高管理者的素質(zhì)等方式，不僅降低了能源消耗，降低了企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營成本，從而提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。本文對(duì)630MW超臨界火電機(jī)組煤耗因素及解決管理措施進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：630MW；超臨界火電機(jī)組；煤耗管理

供電煤耗是最能反映機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，衡量運(yùn)行管理水平的重要指標(biāo)。對(duì)于新投產(chǎn)機(jī)組，運(yùn)行管理往往只注重機(jī)組運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性，降低供電煤耗容易被忽視。實(shí)際上保證機(jī)組的安全與穩(wěn)定運(yùn)行是提高機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的基礎(chǔ)和根本保障。

一、影響供電煤耗的因素分析

影響機(jī)組供電煤耗的因素較多，有些是不可控因素，有些需要進(jìn)行設(shè)備的改造，采用更先進(jìn)的技術(shù)才能達(dá)到目的，但這需要資金的投入，還要進(jìn)行可行性研究及成本與效益核算。本文只對(duì)可控因素，采用精細(xì)的優(yōu)化運(yùn)行調(diào)整技術(shù)能夠改善的因素進(jìn)行分析。

（一）汽輪機(jī)熱效率

影響汽輪機(jī)熱效率的主要指標(biāo)和因素有：（1）負(fù)荷率。（2）汽機(jī)本體效率：高壓缸效率、中壓缸效率、低壓缸效率、汽缸漏汽。（3）回?zé)嵯到y(tǒng)：給水溫度、加熱器下端差、加熱器溫升、各段抽汽壓損、軸封加熱器水位等。（4）真空度：真空嚴(yán)密性、循環(huán)水入口溫度、循環(huán)水溫升（凝汽器熱負(fù)荷、循環(huán)水泵出力、循環(huán)水泵運(yùn)行方式）、凝汽器端差、真空泵性能。（5）熱力系統(tǒng)：小機(jī)耗汽量、閥門內(nèi)漏、排氧門開度、輔汽汽源、補(bǔ)水率（全廠熱力系統(tǒng)泄漏）。（6）蒸汽參數(shù)：主汽壓力、主汽溫度、再熱汽溫、減溫水量、再熱器壓損。以下根據(jù)對(duì)汽輪機(jī)熱效率影響較大的可控指標(biāo)進(jìn)行分析。

1 給水溫度。（1）因素分析。根據(jù)現(xiàn)有資料（也可以通過計(jì)算得出），對(duì)于630MW級(jí)超臨界機(jī)組，給水溫度每下降10℃，熱效率下降0.28%，供電煤耗增加0.9g/kW·h。如果給水溫度低于機(jī)組設(shè)計(jì)給水溫度，所消耗的燃料就高，且差值之間呈正比關(guān)系，即給水溫度與設(shè)計(jì)給水溫度相差越大，供電煤耗越高。高加投入率低、高加換熱效果差、高加旁路閥泄露、抽汽段壓力損失和高加端差上升等因素都是造成給水溫度低的原因。其中，高加上端差和高加各段抽汽壓力對(duì)供電煤耗的影響。（2）控制措施。保證高加投入率的同時(shí)，在高加在運(yùn)行中保持正常水位，嚴(yán)禁高水位、低水位長期運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)水位異常，要及時(shí)查明原因，進(jìn)行處理；運(yùn)行中加強(qiáng)檢查高加旁路閥是否泄漏，加熱器進(jìn)汽閥是否節(jié)流運(yùn)行，連續(xù)排氣是否正常；控制高加端差在規(guī)定范圍，注意監(jiān)視高加水位并及時(shí)調(diào)整，保證高加內(nèi)換熱效果。

2 凝汽器真空。（1）因素分析。根據(jù)熱循環(huán)的原理，冷端損失是影響循環(huán)熱效率的最重要因素。對(duì)于運(yùn)行方面，反映冷端熱損失的參數(shù)是凝汽器真空。凝汽器真空是影響供電煤耗的重要因素，凝器真空每下降1kPa，供電煤耗增加2.6g/kW·h。（2）控制措施。嚴(yán)格按照熱力試驗(yàn)確定的循環(huán)水泵優(yōu)化組合運(yùn)行方式進(jìn)行循環(huán)水泵的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行調(diào)度，以保持最佳真空。并按規(guī)定定期投運(yùn)膠球清洗裝置，保證凝器管道潔凈；保證真空泵的運(yùn)行效果，對(duì)真空泵冷卻器進(jìn)行定期維護(hù)。

3 蒸汽參數(shù)的影響及控制措施。（1）主汽壓力每變化1MPa，影響供電煤耗約0.33g/kW·h。正常運(yùn)行情況下運(yùn)行人員應(yīng)嚴(yán)格按照機(jī)組調(diào)試運(yùn)行期間所確定的優(yōu)化后的定-滑-定壓力曲線控制主汽壓力，蒸汽壓力調(diào)整的同時(shí)也就是調(diào)整機(jī)組負(fù)荷的過程，根據(jù)電網(wǎng)負(fù)荷的需求，及時(shí)調(diào)整燃料量，改變鍋爐蒸發(fā)量，維持汽壓在負(fù)荷對(duì)應(yīng)的定壓或滑壓曲線范圍內(nèi)。90%及以上額定負(fù)荷工況下運(yùn)行時(shí)，過熱出口蒸汽壓力保持在額定值附近運(yùn)行。（2）主汽溫度每變化10℃，影響供電煤耗約1.05g/kW·h。主蒸汽溫度的調(diào)整是通過調(diào)節(jié)水煤比的比例，控制中間點(diǎn)焓值為基本調(diào)節(jié)，當(dāng)中間點(diǎn)焓值變化較大時(shí)，應(yīng)優(yōu)先通過給水來調(diào)整水煤比，以減小焓值的偏差，在45%～100%負(fù)荷范圍內(nèi)保持啟動(dòng)分離器蒸汽有一定過熱度。主蒸汽一、二級(jí)減溫水是主汽溫度調(diào)節(jié)的輔助手段，一級(jí)減溫水用于保證屏式過熱器不超溫，二級(jí)減溫水用于對(duì)主蒸汽出口溫度的精確調(diào)整。應(yīng)根據(jù)煤質(zhì)變化，采用輸入偏差值的方法將水煤比修正到精確的控制值，盡量減少減溫水的使用。

4 汽水損失的影響及控制措施。鍋爐的汽水損失是指由于運(yùn)行中汽水外排所帶走的熱量，主要是由于啟動(dòng)過程中冷熱態(tài)清洗所帶走的熱量、無BCP啟動(dòng)系統(tǒng)為了保證啟動(dòng)流量所帶走的熱量及排入凝汽器對(duì)真空的影響；當(dāng)前大型火電機(jī)組鍋爐蒸汽吹灰也是汽水損失較大的一項(xiàng)，包括：鍋爐本體吹灰、預(yù)熱器吹灰（機(jī)組啟動(dòng)或停止過程中，在煤油混燒或等離子點(diǎn)火煤粉燃燼率較低時(shí)還要進(jìn)行連續(xù)吹灰）、脫硝裝置吹灰、煙氣深度冷卻器吹灰；熱力系統(tǒng)閥門內(nèi)漏的汽水損失；電除塵灰斗加熱的汽水損失等。

（二）煤質(zhì)的影響

供電煤耗是以供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗來衡量的，供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗是指火力發(fā)電廠每向廠外輸出1kW/h電能所平均消耗的標(biāo)準(zhǔn)煤量。當(dāng)然，供電煤耗并不是一項(xiàng)指標(biāo)，是一個(gè)綜合性的指標(biāo)。從供電煤耗的指標(biāo)我們可以看出一個(gè)企業(yè)的運(yùn)行情況，反映電力企業(yè)機(jī)組的運(yùn)行效率。多種因素都將影響著供電煤耗，機(jī)組負(fù)荷率的高低對(duì)其影響；工廠用電率對(duì)其的影響；鍋爐設(shè)備對(duì)其的影響；水溫、機(jī)組補(bǔ)水情況等等都將影響著供電煤耗水平。作為原料煤，煤品質(zhì)的好壞，煤發(fā)熱值是供電煤耗最基本影響因素，也是最重要的因素。因此，在發(fā)電企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營管理當(dāng)中，對(duì)其原料煤要進(jìn)行嚴(yán)格的篩選，確保源頭上的質(zhì)量。

二、解決對(duì)策

（一）提高煤質(zhì)水平

對(duì)供電煤耗最直接的影響就是煤質(zhì)，因此，發(fā)電企業(yè)在選擇原料煤的時(shí)候要格外謹(jǐn)慎，盡量選用高發(fā)熱量的優(yōu)質(zhì)煤，從源頭上提高機(jī)組發(fā)電能力和水平。除對(duì)煤質(zhì)選用上，還要加強(qiáng)對(duì)煤的管理。將煤運(yùn)到廠區(qū)的堆放區(qū)后，要派專人對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)格守護(hù)管理，防止煤質(zhì)變差，發(fā)熱量降低等。同時(shí)，有些發(fā)電企業(yè)采取的是將好煤與差煤混合進(jìn)行煅燒的方式，這就需要有專業(yè)的人才對(duì)其比例進(jìn)行合理配比。否則，會(huì)導(dǎo)致原料使用效率的降低，造成資源的浪費(fèi)。

（二）優(yōu)化機(jī)組運(yùn)行指標(biāo)

對(duì)機(jī)組供電煤耗的影響因素有很多，其中機(jī)組的主參數(shù)是重要的影響因素。具體有鍋爐側(cè)因素、冷端因素、汽機(jī)本體效率因素、加熱器組因素和其他因素等六大因素。針對(duì)這六大因素，需優(yōu)化設(shè)計(jì)，保證機(jī)組的運(yùn)行效率。

1.對(duì)機(jī)組主參數(shù)的優(yōu)化

從機(jī)組能耗分析得出，機(jī)組主參數(shù)指標(biāo)對(duì)機(jī)組運(yùn)行效率影響大。在機(jī)組運(yùn)行中，主再熱汽溫變化10℃，對(duì)汽輪機(jī)效率帶來6～7%的影響。一般汽壓力的滑壓設(shè)定值較理論值偏小，由于機(jī)組采用滑壓方式運(yùn)行，只要主汽壓力有輕微變化，就會(huì)對(duì)供電煤耗有影響。這種滑壓運(yùn)行方式，可以有效提高機(jī)組的運(yùn)行效率。再熱氣溫調(diào)節(jié)有其弊端，主要是燃燒器擺角無法投自動(dòng)，在進(jìn)行手動(dòng)調(diào)整時(shí)，又不能保持適度。在進(jìn)行高負(fù)荷生產(chǎn)時(shí)，需要用再熱器事故減溫水參與調(diào)整，來保證再熱汽溫度限定在合理的范圍。

2.對(duì)鍋爐側(cè)參數(shù)的優(yōu)化

鍋爐側(cè)參數(shù)主要就是指過熱汽減溫水、再熱汽減溫水和連續(xù)排污。在正常生產(chǎn)中，過熱汽減溫水的使用量都在正常范圍內(nèi)，對(duì)供電耗煤有積極作用。在企業(yè)生產(chǎn)排污過程中，需要依據(jù)污水情況手動(dòng)調(diào)節(jié)，以減少對(duì)供電煤耗的影響。再熱汽減溫水對(duì)供電煤耗的影響很大，在操作中，由于機(jī)組性能原因，再熱汽減溫水每增加10t/h，機(jī)組供電煤耗將升高2g/kW·h。在機(jī)組保持滿負(fù)荷狀態(tài)下，機(jī)組總耗差是200.2g/kW·h，而再熱汽減溫水單項(xiàng)耗差就達(dá)78.5g/kW·h。因此，在企業(yè)生產(chǎn)中就要盡量減少使用溫水，使得蒸汽受到一定的影響，降低了鍋爐的使用效率，影響了設(shè)備的工作效率。這種情況下，需要徹底改造燃燒器擺角的問題，可有有效地降低再熱汽溫，對(duì)機(jī)組供電耗煤的減少，提高機(jī)組的工作效率有著十分重要的作用。

3.優(yōu)化冷端因素的影響

我們?cè)跈C(jī)組的性能和能損耗查進(jìn)一步分析當(dāng)中，冷端因素的影響也很大，冷端因素主要指排汽壓力即機(jī)組真空和循環(huán)水入口溫度。對(duì)于這個(gè)因素的影響，一般我們先從循環(huán)水入口水溫開始研究，因?yàn)檫@里入口水溫是不一定的，受到當(dāng)?shù)丨h(huán)境的影響。當(dāng)水溫隨著環(huán)境上升的時(shí)候，會(huì)對(duì)機(jī)組的真空產(chǎn)生影響，同時(shí)對(duì)供電煤耗產(chǎn)生影響。只有優(yōu)化冷端因素的影響，將水溫控制在合理的范圍內(nèi)，穩(wěn)定機(jī)組運(yùn)行，對(duì)供電煤耗產(chǎn)生積極影響。

4.提高汽機(jī)本體效率

汽機(jī)本體效率主要包括高壓缸進(jìn)汽至調(diào)節(jié)級(jí)的效率、高壓缸效率、中壓缸效率和低壓缸效率。在這四個(gè)因素當(dāng)中，前面是可控的，后面的三個(gè)由于一些因素是很難控制的。主要影響因素是與設(shè)備性能和安裝都有關(guān)系，在工作過程中對(duì)其的調(diào)節(jié)是非常有限的。需要將目光重點(diǎn)盯在高壓缸進(jìn)汽至調(diào)節(jié)級(jí)上來，研究高壓缸進(jìn)汽設(shè)備，保證能源少消耗，提高設(shè)備的使用效率。

5.加熱器組端差的影響

企業(yè)生產(chǎn)中的加熱器組端差指的就是熱力系統(tǒng)中的“三高四低一除氧”這一組八個(gè)加熱器的端差。除氧器選用出口水溫與基準(zhǔn)值的差值來進(jìn)行分析。在生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，加熱器組的端差基本都屬于不可控項(xiàng)，在實(shí)際運(yùn)行過程中，需要對(duì)加熱器組端差的影響進(jìn)行優(yōu)化，通過水位來控制。水位與加熱器端差成反比例的關(guān)系，一般在對(duì)加熱器端差高低的調(diào)節(jié)當(dāng)中，水位朝著相反的方向調(diào)節(jié)就是了。因此，只要保證水位在正常范圍，加熱器端差就基本可以保證。

6.其他

熱力生產(chǎn)過程是一個(gè)綜合的過程，涉及物理、化學(xué)等，由于領(lǐng)域涉及面很廣，因此必然存在一些不可知因素對(duì)機(jī)組性能產(chǎn)生影響。在機(jī)組性能和能損分析的基本結(jié)構(gòu)中，將這些不可知因素做為影響機(jī)組耗差的第六大因素進(jìn)行分析。這一方面也是具有一定挖掘節(jié)能潛力的領(lǐng)域，需要在長期的研究和實(shí)踐中進(jìn)行探索和總結(jié)。

綜上，供電煤耗的影響因素是多方面的，需要長期的實(shí)踐研究過程。只有在生產(chǎn)過程當(dāng)中，發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，形成綜合性的調(diào)查研究，對(duì)降低煤耗，提高企業(yè)效益產(chǎn)生積極的影響。

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（作者單位：大唐三門峽發(fā)電有限責(zé)任公司）