660MW超超臨界高參數機組的節能降耗綜合優化分析

夏一峰

【摘 要】隨著我國電力體制改革的深入，電力企業逐步由生產型向經營型發生轉變，提高效益，降低成本將是其長期的發展目標。近些年雖然新能源、核能和水電的市場份額有所上升，但依然無法動搖火力發電的主導地位。本文主要對660MW超臨界高參數機組運行現狀進行充分分析，并提出優化策略，對其實施綜合優化。

【關鍵詞】660MW超超臨界；高參數機組；節能降耗；綜合優化

近年來，我國整體用電量增長速度較快，發電裝機的容量不斷加大，不斷加快對結構的調整，裝備技術的水平又上新臺階，節能減排也取得了最新階段性的進展。發電廠660MW機組是近期投產的國產高參數超超臨界火力發電機組，該工程廠用電率的綜合優化設計和總結，對單機容量660MW及以上規模的大型機組的節能減排具有一定意義。

一、660MW超臨界高參數機組耗能影響因素分析

1.鍋爐儲水罐調節閥耗能

調節閥是機組閥門之一，其工作條件較為惡劣，特別容易出現故障，而該類閥門在實際工作中會因汽化對閥門本身及其他系統造成損害。超臨界機組中鍋爐儲水罐調節閥因為工作環境差，常因高壓臨界流流場特性變化而造成耗能，所以必須對其進行優化改進。

2.給水控制系統耗能

給水控制系統是直流鍋爐最重要的部分，其是否穩定且正常運行，關系到整個耗能的大小，因此必須進一步改良給水控制系統，有效減少耗能。

3.鍋爐給水前置泵耗能

鍋爐給水前置泵耗能主要體現在以下幾個方面：（1）冷卻腔的兩側開面容易泄漏，而且一旦泄漏非常嚴重，不但機組安全受到威脅，影響運行效率，而且造成能源損失。（2）處于低負荷狀態時，轉子抖動竄軸的振動幅度大，造成能源耗損。（3）經濟性差問題。經濟性差是指可用的汽蝕余量過大造成的損失，既不安全又花費較大，所以必須加以改進。

4.直流鍋爐煙氣耗能

直流鍋爐的煙氣排放使得鍋爐熱能量耗損嚴重，一般占到總燃料燃熱量的最高達8%，因此必須采取必要措施降低排煙損失，提高能量利用率。

5.自動控制系統耗能

經濟發展已經耗費大量能源，所以國家提倡節能降耗，火力發電廠作為國家主要供電與能源耗損單位，如何提升其能源有效利用率已成為電廠工作的重點內容之一。

二、660MW超臨界高參數機組優化策略

1.鍋爐儲水罐調節閥優化

通過加裝勻流板的方式降低介質速度，使得管配流道的流場流動趨于均勻化，從而有效降低流場最大速度，含汽總量也最大化降低，最終達到將儲水罐調節閥中的流場趨于均勻化的目的，有效降低汽化，緩解閥門及其他系統的損壞，實現節能降耗。對儲水罐加裝勻流板的作用已被相關學者通過實驗所證實，所以是具有可實施性的。

2.給水控制系統優化

給水控制系統優化需從以下幾個方面入手：

2.1優化給水流量：

采取設計補償回路的方式，幫助調整動態過程中給水流量與煤量的配比，使其維持在合理范圍之內，燃水比上下變化不大。補償量需事先做好計算，首先對鍋爐蒸汽熱輸出流量與給煤熱輸入量進行對比，得到的差值就是要補償的熱量，補償方式采用熱量積分器給予。比如，當煤的發熱值很高時，積分器就要減少煤的供給。其次，為了更好地控制燃料供給，需要增設燃料指令的前饋信號，盡最大努力解決給水控制跟不上燃料變化的問題，提高給水調節對燃料供給的響應。

2.2為了更好地處理緊急事故，特別是因高加發生故障引起的水溫變化，對此增設省煤器出口設計焓值與實際焓值差值，通過這兩個值的差值計算出正確的焓值修正量，它能夠通過水溫的變化情況來更改爐膛焓的增需求值，從而有效控制給水量，確保機組穩定運行，降低能耗。

3.鍋爐給水前置泵優化

3.1通過增大橫截面對原兩道氛橡膠密封圈從新設計，轉變為依據特定形狀而成的異型氟橡膠圈。

3.2處理原泵體、泵蓋中開面部分，實施行車削加工處理辦法；

3.3保證低負荷安全穩定性運行措施：

3.3.1削減揚程；

3.3.2實施磨削以減小葉片出口角，使得葉片區域均布對稱性；將葉片出口端磨削成薄片以提高葉輪出口流動的穩定性。

3.3.3另外，建議調整彌補葉輪車削后泵的工作效率效率，改造葉輪、蝸殼的通流部分。

4.直流鍋爐煙氣優化

優化直流鍋爐煙氣的辦法：首先考慮到鍋爐使用的燃煤為低熱值煤，具有低硫分與低灰分、高水分與高揮發分的特點，所以建議除塵器前的煙氣溫度設置為110℃，并且將前置式煙氣的換熱器布置于預熱器的入口煙道處，總體來看，就是在脫硝煙道的出口下方區域范圍內。并建議在磨煤機熱一次風基礎上，再增加一個蒸汽換熱器，以便有效解決磨煤機運行時燃煤潮濕未完全干燥的問題。

5.自動控制系統優化

5.1首先實施統一化管理，將自動化系統納入到DCS，建立集控室、自動化系統、電子設備統一控制體系，從而減少能耗。

5.2加強在線監測力度也非常重要，所以建議增加對保護出口線圈的監測。目前由于火電機組的出口線圈維修仍完全依賴檢修人員，而且需要定期檢查，才能保證其安全運行，但是不利于長期的安全與穩定，所以建議加強機柜口出線圈的監測，并對其增設自動報警裝置，保證系統穩定運行。

5.3規范傳感器冗余配置。目前由于大型機組的控制回路數量龐大，涉及到的邏輯計算較多，需要用到的傳感器也比較多，這樣就造成了冗余配置情況出現，所以必須制定一個統一的規范作為參照。通過以上方式減少對設備資源的投資消耗，同時也能減少維修人員的工作量，增強機組運行速率，提高安全性。

5.4實施煤質的在線檢測。我國目前的煤炭資源非常緊張，而鍋爐入爐煤與設計煤種的實際偏差非常大，因為煤質的變化很容易造成給水與主汽溫自動系統的調節品質出現問題。建議首先通過對煤質進行分析，特別是對其應用基的各種成分變化的分析，加之對發熱量變化的分析，可有效控制煤質變化所帶來的煤水比干擾，提高機組優質調節速率。

結束語

目前，關于660MW超臨界高參數組的耗能量問題一直是被關注的重點內容，因為其結構較為復雜，涉及到自身能量消耗問題，除此還包括一些部件的能源消耗，包括鍋爐儲水罐、給水控制系統、鍋爐給水前置泵、直流鍋爐煙氣、自動控制系統等都存在耗能情況，如何進行綜合優化，還需要今后的進一步研究，對于本文所提建議是否可行，仍需在實踐中驗證。

參考文獻：

[1]陳宗法.優化：新時期火電發展主基調[N].中國能源報.2013-04-15（019）

[3]西安熱工研究院編著.發電企業節能降耗技術[M].北京：中國電力出版社.2010：40-66

（作者單位：國家能源集團宿遷發電有限公司）