火電廠降低廠用電率精益管理研究及應用

四川廣安發電有限責任公司 范多文

隨著電力體系改革的不斷深入以及煤炭能源的不斷減少，價格的提升等因素帶來了殘酷的市場競爭，如何降低發電成本和運營成本，成為火電廠管理工作中需要特別重視的課題，廠用電率是節能的重要指標，其對整個發電廠的用電量起到決定性作用，因此制定降低廠用電率的方法至關重要，通過對火力發電廠用電率的影響因素分析，經過大量的試驗測試、分析、調整，實行生產過程全面管理控制，在保證安全的基礎上實現了經濟運行，廠用電率大幅度下降，取得了顯著的經濟效益。

1 現狀診斷

1.1 輔助設備耗電

火電廠一二期4臺30萬千瓦機組，共用化水、輸煤系統；三期兩臺60萬千瓦機組單獨配置化水、輸煤系統；全廠共用取水、生活水、消防水、灰場回收水系統，公用系統設備普遍呈現“大馬拉小車”，耗電率普遍偏高。2018年公用系統耗電率1.64%，2019年公用系統耗電率1.52%，2020年公用系統耗電率1.41%，二期2臺300MW機組的除灰系統公用兩臺灰渣泵，每臺機組還設置了兩臺沖灰水泵；三期2臺600MW機組，每臺機組單獨設置了兩臺沖灰水泵和兩臺灰渣泵。任何一臺機組運行均需運行各自的至少一臺沖灰水泵和一臺灰渣泵。4臺30萬千瓦機組配置3臺循環水泵，機組低負荷低長期運行2臺。2018年機組循環水泵耗電率1.02%。2019年循環水泵耗電率0.91%。2020年循環水泵耗電率0.82%。

1.2 環保設備耗電

火電廠進煤結構復雜、煤質變化大，收到基硫份從0.5%到5.5%不等，而硫分的大小關系到脫硫能耗的大小。受環保政策影響電廠對機組進行超低排改造由原來一爐單塔改為一爐雙塔，共增加12臺漿液循環泵，4臺攏動泵，以及氧化風機運行方式粗放，優化運行手段缺失，脫硫耗電率增加。三期脫硫配置了三臺空壓機，用戶主要是為數不多的氣動閥門。每臺機增加濕除塵器，脫硝等環保設備。

2018年脫硫耗電率2.39%，2019年脫硫耗電率2.28%，2020年脫硫耗電率2.79%。

1.3 機組啟停耗電

受區域水火電量結構不平衡影響，機組啟停頻繁（2017年啟停41次，2018年啟停45次，2019年啟停40次）。300WM機組單次啟動耗電量12.85萬千瓦時，600WM機組單次啟動耗電量14.67萬千瓦時。

1.4 機組保養耗電

火電廠機組臺數多，停備保養時間長，機組停備保養期間汽機封閉油、發電機定冷水、氫氣等系統一直運行，2018年機組運行時間15577.91小時，保養用電量2710.98萬千瓦時，2019年機組運行時間21811.60小時，保養用電量2366.65萬千瓦時，2020年機組運行時間22082.01小時，保養用電量2329.37萬千瓦時。

1.5 主要輔機設備治理未跟上空預器堵塞多耗電

經對比600MW機組在空預器嚴重堵塞與輕微堵塞情況下，機組帶520～540MW負荷引風機電流增加約100A左右。

2 原因分析

2.1 輔助設備耗電運行不靈活

火電廠6臺機組，分別配置了燃油供油系統。在一二期和三期各運行一臺機組的情況下，若分別運行燃油供油系統，只能通過開啟再循環方式維持穩定的供油壓力，造成燃油泵無效出力增加。一二期機組工業水泵額定電流200A，空載電流100A，工業水泵常期運行電流只有140A；三期工業水系統配置了三臺工業水泵，其額定電流為210A，空載電流100A。標準設計運行方式為“兩運一備”，機組的冷卻水負荷。原系統方式下，一臺機組運行時，工業水泵一臺不夠用但兩臺又顯多余，兩臺運行時水泵電流為150A。二、三期機組運行時，至少需要三期運行一臺沖灰水泵，保證除灰、鍋爐爐底密封水運行用水需要。三期機組運行期間，三期灰庫放灰需要運行三臺氣化風機對灰庫進行流化。

2.2 環保設備耗電

燃煤硫份波動大，導致漿液循環泵啟停過于頻繁（#5塔2020年做過統計，一周啟停達91次）。

吸收塔漿液氧化效果化驗滯后，化學分析結果指導氧化風機精益效果差，氧化風機存在氧化風量過大的情形。

三期脫硫配置了三臺空壓機，用戶主要是為數不多的氣動閥門。統計分析發現其平均負載指數只有20%，資源嚴重浪費；一二期脫硫配置了三臺空壓機，正常情況下兩運一備，但是，運行的空壓機存在卸載時間過長的問題。

2.3 機組啟停耗電

火電廠機組啟停過程受輔汽系統限制全程電泵運行，機組并網前受設備可靠性風煙系統雙側運行，機組啟停過程中受缺陷影響機組并網解列時間延長。

2.4 機組保養耗電

火電廠停備機組的廠用380V負荷多為設備的定期試轉、機組保養用電，用量極少。而起橋梁作用的廠用變壓器，在低負載情況下空載損耗占比大。發電機封閉母線，是一個需要長期靠壓縮空氣維持正壓防潮的負荷。原設計供氣方式為機組儀用空壓機系統單獨供應，即使機組停運情況下，也必須運行該空壓機方能保證封母用氣。

3 改善措施

3.1 輔助設備靈活調整

火電廠對六臺機組的燃油供油系統進行聯絡改造，在只運行一臺燃油供油泵的情況下，也能保證機組的用油需要，供油泵出力得到了充分利用。減少了一二期原工業水用戶用量，一臺生活水泵接帶80%負荷即可滿足要求，原工業水泵保留一臺備用，聯合供水方式也極大地提高了供水可靠性。通過改造，實現了單機運行時，工業水泵由原來的“兩運一備”優化為“一運兩備”，運行泵負荷率和能效得以提升了33%，且“一運兩備”讓安全性更高。為提高灰渣泵、沖灰水泵的電能效率，新增加了灰場回水與三期沖灰水母管聯絡管門及聯絡門，二三期除灰沖灰水直接由灰場回水提供。將三期灰庫B、C、D氣化風機出口管都分別并入細灰庫，#1、2粗灰庫進氣母管，三期機組運行時，運行一臺氣化風機，可以停運兩臺氣化風機。

3.2 環保設備優化調整

優化燃煤摻配，減少硫份波動，減少漿液循環泵啟停，同時優化運行小指標競賽，從凈煙氣排放均值方面降低電耗。

氧化風系統運行優化，運行工況只與硫份和煙氣量相關；電耗占脫硫系統電耗的比例不低，有優化空間；根據研究表明，氧化還原電位可以反應出吸收塔亞硫酸鹽的氧化程度；借助OPR表計測量，各塔建立數據臺賬，再與人工分析數據比對。

通過從主機壓縮空氣管道至脫硫區域，對三期脫硫的CEMS裝置和石灰石料倉的空氣炮供氣，停運三期脫硫空壓機；對一二期脫硫區域壓縮空氣用戶進行查漏和部分氣動門該電動的工作，實現一臺空壓機滿足一二期脫硫的生產需求。

3.3 機組啟停分步管控

通過輔汽系統升級改造，啟停過程全程使用汽動給水泵，降低給水泵電耗。利用縮短600MW機組啟動時間，機組啟動前合理安排試驗，減少機組啟停過程缺陷系數；每次啟停機下發啟機策略控制表，進行節點控制，優化啟動順序縮短啟動時間，并網前運行單側風煙系統，減少啟動過程中電耗。

3.4 機組保養精細管理

通過改變廠用電系統運行方式，將汽機PC、鍋爐PC、除塵PC、三期照明PC、檢修段PC聯絡運行，可以減少一半的變壓器使用量，提高運行變壓器的負載系數，日節電約640千瓦時。增加一二期6kV之間聯絡電纜，一二期全停時可停運#3啟備變或#1、#2啟備變運行。

4 實施效果

#31、32、33、34、61機組運行，灰場運行兩臺回收水泵，三期沖灰水母管壓力能穩定在0.54MPa左右，能滿足除灰及鍋爐爐底密封用水需要，三期除灰直接停運一臺6kV沖灰水泵。一天可以節約廠用電1×1.732×6×38.4×0.85×24=8104.677度電，一年可以節約人民幣8104.677×365×0.36 =1064865.6元，運行人員少監視、檢修人員少維護，大大節約運維成本。

一天兩臺氣化風機可以節約電量2×1.732×0.38×139.7×0.85×24=3751.35度電，一年可以節約人民幣1751×365×0.36=230081.4元，運行人員方便操作，檢修人員少維護，大大節約維護費用及運行成本。

結合漿液循泵配比方式，可有效降低漿液循環泵電耗。通過優化，降低講漿液循環泵電流35A，全廠單臺氧化風機運行小時數累計下降約4180小時，2020年累計節約成本211.3萬元。

2021年1-9月全廠綜合廠用電率8.30%，全年預計完成8.35%。按照四川公司年度計劃值8.71%，可節約成本827.28萬元。發電量76.6億千瓦時×（8.71%-8.35%）×0.3元/千瓦時=827.28萬元。

通過編制全廠《優化運行方案》，降低輔助設備電耗，編制機組啟停方案，優化機組啟停過程，下一步火電廠將按照“處處無浪費、事事要精益、人人可改善、時時創價值”的精益化管理思路，推進精益化管理常態化開展，進一步降低廠用電率，實現企業高質量發展，為火電廠及地方經濟發展做出更大貢獻。