火電機組低負荷下節(jié)能運行方式探討

中國能源建設(shè)集團廣東省電力設(shè)計研究院有限公司 崔宇杰

近年來隨著全社會對節(jié)能減排的重視，電力行業(yè)也迎來了新的戰(zhàn)略規(guī)劃與目標(biāo)指向。我國電力工業(yè)正從大機組、超高壓、大直流、西電東送的發(fā)展階段，向綠色發(fā)電、特高壓、智能電網(wǎng)的發(fā)展新階段轉(zhuǎn)變，煤電裝機比重持續(xù)下降，清潔能源比重快速上升。同時，火電機組的利用小時數(shù)持續(xù)下降，長期在70%額定負荷下運行，調(diào)峰停機次數(shù)大幅增加，機組長期偏離經(jīng)濟工況運行，本文以某電廠300MW 機組為例，探討機組低負荷下機組的節(jié)能運行控制方式[1-2]。

1 設(shè)備簡介

某電廠兩臺300MW 機組為國產(chǎn)引進型機組，后通流改造增容至330MW，鍋爐為上海鍋爐廠生產(chǎn)的SG－1025/18.3M317型亞臨界中間再熱控制循環(huán)汽包爐，正壓、直吹式制粉系統(tǒng)，四角切園燃燒，每臺機組配5臺中速磨，4運1備。汽輪機為N330-16.7/538/538型亞臨界、中間再熱、單軸雙缸二排汽、高中壓合缸、凝汽式、給水泵汽輪機排汽到主機凝汽器，額定工況下二臺汽動給水泵運行，一臺電動給水泵備用。

2 機組節(jié)能運行方式優(yōu)化

2.1 啟動方式優(yōu)化

兩臺330MW 機組分別配置2×50%汽動給水泵加1×50%電動給水泵。按照以往機組啟動的做法，一般都是電動給水泵上水啟動，待機組并網(wǎng)帶負荷6MW 左右，四段抽氣壓力滿足要求后才開始進行小汽機啟動操作，在汽動給水泵啟動操作的過程中，由于電動給水泵只有50%的容量，機組在這段時間內(nèi)無法快速帶負荷，從而造成發(fā)電量的損失。經(jīng)探索實踐，對330MW 機組啟動時小汽機的運行方式進行了優(yōu)化。

在機組啟動過程中，先用輔汽將汽動給水泵的兩臺小機沖至3100rpM 備用。盡可能讓電動給水泵提前停下備用，并縮短機組并網(wǎng)帶負荷后直接升至正常負荷的時間，降低廠用電的消耗。通過此措施，機組安全性及經(jīng)濟性都有了顯著提高。

安全方面：避免電動給水泵長時間單泵運行的風(fēng)險，低負荷暖機期間可作為電泵的應(yīng)急備用泵；避免了如果機組帶負荷后再進行小汽機暖管送軸封抽真空操作時、由于設(shè)備原因或操作不當(dāng)導(dǎo)致主機真空下降所帶來的風(fēng)險。

經(jīng)濟方面：從送軸封抽真空開始到小汽機帶負荷需要大約5小時，如果是機組熱態(tài)啟動，根據(jù)機組帶負荷情況粗算，如果節(jié)約了由于啟動小汽機用去的5個小時，機組負荷從100MW 到200MW可節(jié)約發(fā)電成本100000×5×0.5=25萬元。按照330MW 機組1年啟動四次計算，累計節(jié)約發(fā)電成本100萬。電泵可提前5小時停下備用，電動給水泵功率為5500kW，機組啟動1次少使用電泵5小時，可節(jié)約廠用電量為5500×5=27500kWh，按照330MW 機組1年啟動四次計算，累計節(jié)約廠用電成本27500×0.50×4=5.5萬元，總節(jié)約成本100+5.5=105.5萬元。

2.2 單側(cè)風(fēng)機啟動機組

鍋爐點火啟動可采用單側(cè)風(fēng)機運行方式，點火啟動后，達到小油槍投運條件（熱風(fēng)溫度大于130 ℃）應(yīng)盡快投入A 制粉系統(tǒng)和小油槍運行，減少機組啟動用油。單側(cè)引風(fēng)機每小時節(jié)省1325kWh，送風(fēng)機每小時節(jié)省230kWh。以1年機組啟動20次（3臺200MW 機組啟動15次，2臺300MW 機組啟動5次）、并以最保守的機組從點火到并網(wǎng)前采用單側(cè)風(fēng)機來估算，全年可節(jié)約啟備變電量近25萬kWh，如在帶初負荷暖機階段也采用單側(cè)風(fēng)機，全年可節(jié)約的啟備變電量約50萬kWh，大大提高了機組啟動的經(jīng)濟性。

2.3 精細化配煤參燒

摻配摻燒的目標(biāo)，是在不同的市場情況下綜合考慮摻配摻燒和生產(chǎn)經(jīng)營指標(biāo)間的關(guān)系，保證滿足安全、環(huán)保和經(jīng)濟的要求，實現(xiàn)綜合效益的最大化。在保證鍋爐安全穩(wěn)定運行的基礎(chǔ)上（不發(fā)生因入爐煤質(zhì)而發(fā)生鍋爐滅火、燃燒不穩(wěn)、鍋爐受熱面嚴(yán)重結(jié)焦、制粉系統(tǒng)著火爆炸等嚴(yán)重事件），按優(yōu)質(zhì)煤種和經(jīng)濟煤種的價格差制定不同的摻燒比例和摻燒方式，在性價比較高的前提下，增加摻燒經(jīng)濟煤（如進口低熱值煤種）的比例，降低發(fā)電成本。在熱值方面以機組負荷為定點，以磨煤機綜合出力為依據(jù)，以滿足最大輸入熱值與機組需求的輸出熱值相匹配；入爐煤的熱值主要考慮到制粉系統(tǒng)的出力、風(fēng)煙系統(tǒng)和燃燒系統(tǒng)的運行能力，以及增加負荷的速率與運行中的穩(wěn)定性[3-4]。

不同磨煤機的熱值控制。鍋爐運行時考慮到燃燒的穩(wěn)定、機組啟停和事故處理過程中確保最低負荷的穩(wěn)定性，在有條件的情況下，A 磨盡量上熱值高、揮發(fā)分高的煤，灰熔點不做要求。備用磨不上印尼煤。水分大、灰分高、熱值低的劣質(zhì)煤種磨煤機出力會較高，干燥出力求熱風(fēng)量大，須綜合各爐各磨的狀態(tài)綜合考慮，盡可能提高制粉系統(tǒng)的出力，降低摻燒經(jīng)濟煤種對制粉系統(tǒng)出力不利的影響。煤粉細度應(yīng)與煤質(zhì)相適應(yīng)，以煤的揮發(fā)分作為調(diào)整煤粉細度的選取指標(biāo)。

不同負荷段熱值控制。每天晚峰后機組負荷相對較低，低熱值煤盡可能安排在二值和三值第一次上原煤倉。熱值參照一期≥4600kcal/kg，二期≥4700kcal/kg 執(zhí)行。值長密切關(guān)注機組負荷曲線變化，接班后與調(diào)度進行溝通，了解本班的負荷變化曲線和最高出力。以皮帶混、分倉混、分時摻燒作為加倉原則，以負荷曲線走勢控制低熱值煤種的加倉量和各煤倉的煤位，當(dāng)班值長對機組的發(fā)電出力負責(zé)。

2.4 循環(huán)水系統(tǒng)運行方式優(yōu)化

電廠共有12臺循環(huán)水泵，其中#1～#6循環(huán)水泵供一期三臺200MW 機組，#7～12循環(huán)水泵供二期兩臺300MW 機組。按照以往的運行方式，全年僅1～3月份一、二期會各停1臺循環(huán)水泵，經(jīng)濟性較差。循環(huán)水泵運行優(yōu)化調(diào)整后運行方式是：根據(jù)天氣的變化、機組負荷及真空運行情況及時調(diào)整循環(huán)水泵的運行臺數(shù)（全年大體執(zhí)行一期6臺循環(huán)水泵：1～3月份4運2備，5～9月份全運行，4、10～12月5運1備；二期5臺循環(huán)水泵：5～9月份全運，其余時間4運2備。）夏季時，針對循環(huán)水溫高、凝汽器真空低的狀況，根據(jù)循環(huán)水溫度升高及時增加循環(huán)水泵入口旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)沖洗次數(shù)，加強各機組凝汽器二次濾網(wǎng)反沖洗，保證循環(huán)水濾網(wǎng)不堵垃圾。同時在滿足工業(yè)水溫情況下，將各機組的三臺水水交換器同時投入節(jié)流運行，盡量提高凝汽器循環(huán)水進水量，盡可能提高機組真空和設(shè)備運行效率。

優(yōu)化循環(huán)水系統(tǒng)運行方式后，根據(jù)機組運行工況的變化、循環(huán)水溫和機組真空情況，并結(jié)合天氣變化情況合理安排循環(huán)水泵的運行方式，優(yōu)化水水交換器的運行，有效提高機組真空，節(jié)省廠用電。相較于以往的循環(huán)水系統(tǒng)運行方式，全年有七個多月比以前多停一臺循環(huán)水泵備用，降低廠用電率。

經(jīng)濟效益：按照停運一臺循環(huán)水泵每小時節(jié)電1250kWh 計算，全年有七個多月比以前多停一臺循環(huán)水泵備用，可節(jié)約廠用電1250×24×7×30=6300000kWh。

2.5 節(jié)約啟備電量的運行優(yōu)化方式

因電廠啟備電量與上網(wǎng)電量不能互抵，啟備變用電需按照市場價計費比上網(wǎng)電價高出0.15元左右，因此啟備變用電是一塊不容忽視的發(fā)電成本。在機組停運期間，將公用系統(tǒng)上由啟備變帶的負荷設(shè)備轉(zhuǎn)移到運行機組上，科學(xué)優(yōu)化公用設(shè)備（如灰渣泵、油泵房油泵、6kV 空壓機、沖灰沖洗水泵房各水泵、冷凍站各設(shè)備、脫硫系統(tǒng)電源、總廠電源、水廠電源、380V 化水段等）運行方式，盡早停下不需運轉(zhuǎn)的輔機或轉(zhuǎn)為廠用電供電，最大限度減少機組停運期間啟備變的用電量，可減少市場電價的用電量，提升電廠的經(jīng)濟效益。

3 結(jié)語

除對機組進行設(shè)備治理、燃燒優(yōu)化調(diào)整、運行方式優(yōu)化等措施，電廠還積極從管理上找原因，從各個環(huán)節(jié)進行對比分析，查找出管理中存在的漏洞，加強培訓(xùn)以提高全員節(jié)能意識，從設(shè)備狀況、運行小指標(biāo)、配煤摻燒、管理方式等幾個方面進行了對標(biāo)，并針對存在的不足制定整改計劃，在日常工作中認真落實。此外建立良好的溝通渠道，使員工隨時隨地有任何機組運行問題或節(jié)能增效建議時能及時與管理人員進行溝通，共同探討節(jié)能降耗技巧，全力為提高機組經(jīng)濟性和降低廠用電率而獻計獻策。通過采取的一系列優(yōu)化治理措施，機組運行的可靠性和經(jīng)濟性有了很大提高。