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降低燃煤電廠廠用電率技術大揭秘

0 引言

火電廠的節(jié)能降耗對于低碳發(fā)展的社會意義重大，對提升企業(yè)的市場競爭力也有重要意義。

廠用電率是衡量火力發(fā)電機組經(jīng)濟性能的主要經(jīng)濟技術指標之一，同類型機組的廠用電率指標的差異，可真實地反映發(fā)電企業(yè)的生產(chǎn)運營管理水平，各發(fā)電企業(yè)也是把降低廠用電率作為強化生產(chǎn)管理、提高企業(yè)效益的一項重要任務和目標。

燃煤電廠如何達到較大的廠用電率，需要從規(guī)劃設計、基建安裝、調(diào)試、生產(chǎn)運營、檢修維護、技術改造各個階段的不斷完善才可以實現(xiàn)。

燃煤電廠在機組設計階段對輔機合理選型，避免出現(xiàn)兩個極端：一是出力不足，高負荷下不能滿足出力要求；二是裕量過大，使設備處于低效區(qū)運行。實施過程中卻很難把握，常常出現(xiàn)輔機設計裕量偏大，造成“大馬拉小車”現(xiàn)象。電力市場的變化引起機組長期低負荷運行，造成了廠用電率偏高。

近年來，除塵、脫硫、脫硝的大量環(huán)保改造工作，給輔機運行帶來新的不平衡。煤炭市場變化多端，嚴重偏離設計煤種，給鍋爐的安全性、經(jīng)濟性帶來不確定性。在役燃煤機組降低廠用電率，需要根據(jù)機組的實際情況，加強運行優(yōu)化調(diào)整技術措施，完善設備檢修維護管理手段，運用科技創(chuàng)新實施節(jié)能技術改造。

1 降低風煙系統(tǒng)耗電

鍋爐風煙系統(tǒng)主要包括送風機、引風機、一次風機、增壓風機等，風煙系統(tǒng)消耗的總能量即系統(tǒng)中各風機消耗的能量之和。降低鍋爐風機能耗有兩個主要途徑：

一是在保證鍋爐燃燒需要的前提下盡可能降低風煙系統(tǒng)運行的流量和系統(tǒng)阻力；

二是選擇與鍋爐風煙系統(tǒng)相匹配的風機及調(diào)節(jié)裝置，提高風機的實際運行效率。

（1）試驗確定主要風機效率曲線。現(xiàn)風機的效率曲線均為制造廠家提供，是風機單體試運時的效率曲線，安裝到現(xiàn)場系統(tǒng)后，由于煙風道和擋板等影響出現(xiàn)較大變化，并不能準確反映風機的實際運行情況。結合等級檢修前效率試驗或專門安排主要風機效率及煙風道阻力試驗，確定風機在整套系統(tǒng)中的實際高效運行區(qū)，明確檢修治理和優(yōu)化點，明確動、靜葉開度與風機效率的關系，優(yōu)化運行調(diào)整，使風機運行在高效區(qū)。

（2）嚴格氧量控制。鍋爐運行中過大的過剩空氣系數(shù)是造成風機流量增加，能耗增加的主要原因之一，不同煤種和負荷應有不同的過剩空氣系數(shù)，因此應通過試驗確定出不同煤種和不同負荷下的常規(guī)運行氧量，送、引風機電流、一次風和二次風的比率等參數(shù)，輸入自動控制系統(tǒng)，以便運行人員監(jiān)視和控制。

（3）引風機與增壓風機單耗合并監(jiān)測、分析與調(diào)整。開展引風機與脫硫增壓風機不同負荷工況下的優(yōu)化運行試驗，選取總耗電量的較小點工況，維持增壓風機入口微正壓，對應設立調(diào)整優(yōu)化曲線。

（4）引風機、增壓風機合并改造，加裝變頻器或者選用汽動驅動。新機組投產(chǎn)應該選用為“引增合一”方式；環(huán)保設施綜合改造、脫硫旁路擋板取消后，風機出力能夠滿足運行要求，不建議進行“引增合一”改造。合并改造的聯(lián)合風機應加裝變頻裝置，節(jié)電效果明顯。有穩(wěn)定可靠的熱用戶，聯(lián)合風機可選擇背壓式汽輪機驅動，極大降低廠用電率；如果選用凝汽式汽輪機驅動，系統(tǒng)復雜，投資大，容易出現(xiàn)節(jié)電不節(jié)煤現(xiàn)象，需慎重進行技術經(jīng)濟比較。

（5）降低系統(tǒng)運行阻力。主要監(jiān)管壓差的設備為：空預器、除塵器、脫硫除霧器、脫硫GGH、脫硝催化劑、低溫省煤器等，設立壓差監(jiān)測的上下限值。結合對引、送、一次風機等輔機的電流監(jiān)視，及時發(fā)現(xiàn)主要壓差監(jiān)控設備運行工況。將吹灰、沖洗等管理措施與壓差上下限管理相結合，控制設備壓差在合理范圍內(nèi)。

（6）風煙系統(tǒng)泄漏治理。重點監(jiān)測部位為：鍋爐的冷灰斗周邊、水封、關斷門、人孔門、看火孔、風煙擋板的法蘭面和門軸、防爆門等，發(fā)現(xiàn)漏點盡快治理。運行中發(fā)現(xiàn)風機電流升高，排煙溫度異常降低或升高，應及時檢查處理。

（7）空預器漏風治理。空氣預熱器的漏風是風煙系統(tǒng)的主要漏風點，漏風率控制在8%以下，超過6%應查找原因，及時治理；若漏風率長期超過8%，則應通過檢修調(diào)整密封間隙或改進空預器密封結構，可采用柔性密封、接觸式密封等技術。

（8）送風機雙速改造。低速運行時有明顯的節(jié)電效果，根據(jù)情況在夏季高負荷時段，風機高速運行，維持鍋爐燃燒所需風量。

（9）低負荷單側風機運行。試驗確定單風機運行耗電與雙風機耗電情況比較，確定單側風機運行時機組極限負荷，完善機組控制邏輯，實現(xiàn)系統(tǒng)的順控啟停與并列操作。

（10）增壓風機加裝旁路煙道。低負荷時可停運增壓風機，利用引風機剩余壓力克服脫硫系統(tǒng)阻力，降低風機能耗。

2 優(yōu)化制粉系統(tǒng)運行

（1）確定不同負荷的磨煤機運行方式。根據(jù)煤質及每臺磨煤機特性，盡可能保證磨煤機較大出力運行，根據(jù)負荷變化及時啟、停磨煤機。對于雙進雙出式磨煤機應對比長期負荷工況，選擇適合鋼球裝載方案，如長期低負荷工況運行則適當減少鋼球裝載量。

（2）提高磨煤機出、入口溫度。注意監(jiān)督冷風門的嚴密性，并設法在檢修中保證冷熱風門關閉嚴密。運行中盡可能保證每臺磨入口風門在較大的開度，減少風門節(jié)流損失；加裝一次風冷卻器降低磨煤機入口風溫，加強空預器換熱，降低排煙溫度；采用一次風壓母管壓力調(diào)節(jié)的方式，有效降低一次風機電耗。

（3）控制一次風壓，降低一次風率。保證一次風壓與爐膛壓差在0.6kPa左右，控制一次風各風管風速均勻，風速控制在24~27m/s以內(nèi)為佳。

（4）碎煤機連續(xù)運行。減輕給煤機和磨煤機的磨損，也可降低2~5%的磨煤機電耗。

3 除塵除灰系統(tǒng)節(jié)電

（1）電除塵設備治理。如保持合適的極板間距、治理極板彎曲變形、陰極線臟污、振打裝置缺陷等。針對電袋除塵器，可以采用優(yōu)化袋區(qū)的噴吹時間及間隔，合理控制好布袋的壓差，既降低了引風機電耗還能延長布袋的使用壽命。

（2）電除塵智能集中節(jié)能自動控制。自動管理和控制電除塵器高低壓等各設備的運行，通過工況特性分析及反饋控制，自動選擇高壓供電的間歇供電占空比和運行參數(shù)，使設備始終運行在功耗較小、效率較高的理想狀態(tài)。

（3）電除塵器高頻電源改造。通常在除塵器一、二電場采用高頻電源，大幅增強煙塵的荷電量，減少電場內(nèi)無效的空氣電離所消耗的能量，既提高除塵效率，又減少能耗。

（4）優(yōu)化輸灰系統(tǒng)運行方式。根據(jù)機組負荷、輸送系統(tǒng)的運行情況來設定輸灰系統(tǒng)倉泵進料時間，減小空壓機能耗。

4 脫硫系統(tǒng)節(jié)電

（1）優(yōu)化漿液循環(huán)系統(tǒng)運行。濕法脫硫工藝中，在部分負荷情況下可視情況適當提高漿液PH值，同時保證漿液密度合理，可停運一臺漿液循環(huán)泵而保證脫硫效率不降低，當恢復該臺漿液循環(huán)泵運行后應盡快降低漿液PH，以稀釋漿液中的亞硫酸鹽，保證石膏品質。合理控制脫硫吸收塔液位，既可提高反應區(qū)濃度，也可以有效降低漿液循環(huán)泵和氧化風機電耗。

（2）采用脫硫添加劑。經(jīng)技術經(jīng)濟比較合適后，可采用添加脫硫增效劑，提高反應能力，可以減少漿液泵全容量運行時間，降低漿液泵電耗。

（3）加強除霧器的水沖洗。除霧器壓差越低風機電耗越小，控制除霧器壓差小于200Pa運行，否則應進行水沖洗。

（4）加強GGH吹灰管理。對于具有GGH的脫硫裝置，必須加強吹灰管理，建議加裝蒸汽吹灰裝置。建立GGH壓差與機組負荷的對比曲線，發(fā)現(xiàn)異常應及時處理。

（5）氧化風機由羅茨風機改進為高速離心風機，提升風機效率。

5 循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)電

（1）建立循環(huán)泵臺數(shù)與循環(huán)水溫度、排汽壓力對應曲線。現(xiàn)在大部分機組均采用了動葉可調(diào)式或采用高低速循環(huán)水泵的運行方式，應通過試驗明確循環(huán)泵臺數(shù)與循環(huán)水溫度、排汽壓力對應合適的運行曲線，嚴格執(zhí)行。將二臺機循環(huán)水出入口管道聯(lián)絡，以便實現(xiàn)兩機三臺循環(huán)水泵的運行方式。

（2）加強循環(huán)水系統(tǒng)膠球和濾網(wǎng)的管理。膠球系統(tǒng)重點監(jiān)視收球率，投入膠球時盡量利用循環(huán)水流量較大的時機。二次濾網(wǎng)應采用定期投入與壓差管理相結合，及時清污和排污。

（3）循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)水。根據(jù)水源水質及深度節(jié)水要求，試驗確定循環(huán)水處理工藝，采用循環(huán)水濃縮倍率自動控制，減少循環(huán)水補充水。

（4）優(yōu)化開式水運行方式。根據(jù)現(xiàn)場實際情況，減少開式水泵運行時間，采用開式水出入口門全開（或加裝旁路），依靠循環(huán)水壓力冷卻。

（5）閉式泵電機雙速改造。根據(jù)機組運行狀況和季節(jié)變化，合理地切換高低速運行方式。

6  其他設備系統(tǒng)優(yōu)化

（1）無電泵啟動。進行必要的系統(tǒng)完善，機組啟動時不用電動給水泵，采用汽動給水泵前置泵上水。

（2）凝結水泵系統(tǒng)。減小凝結水系統(tǒng)管道阻力，避免采用調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)流量，凝結水泵變頻調(diào)速改造已相當普遍，或者進行更可靠的永磁調(diào)速改造，根據(jù)負荷調(diào)整凝結泵出口壓力，有效降低凝泵電耗。當給水泵采用凝結水作為機械密封水時，可以通過改造增加機械密封泵替代，實現(xiàn)凝結水泵全負荷段變速運行。

（3）空壓機系統(tǒng)。分析廠區(qū)內(nèi)各類壓縮空氣系統(tǒng)的運行狀況，確保安全前提下進行連通合并改造。具備條件的可在灰用空氣系統(tǒng)加過濾器，代替儀用空氣系統(tǒng)運行，實現(xiàn)儀用空壓機停備。

當機組備用或檢修時，具備條件后應及時隔離停備機組的儀表或灰用空氣系統(tǒng)。

（4）輸煤系統(tǒng)。做好原煤倉料位監(jiān)測，優(yōu)化輸煤程控方式，嚴格控制輸煤皮帶空載運行時間,盡量保證輸煤皮帶盡可能大負荷連續(xù)運行。

（5）化水系統(tǒng)。通過水平衡試驗，掌握電廠用水現(xiàn)狀和各水系統(tǒng)用水量之間的定量關系，節(jié)約新鮮水量、減少廢水排放量，尋找節(jié)水的潛力。

保證制水系統(tǒng)在滿出力下運行，保證膜處理系統(tǒng)按設計回收率運行，減少膜系統(tǒng)污堵，縮短制水時間，減少制水次數(shù)。

（6）前置泵系統(tǒng)。新建機組的除氧器高位布置、前置泵與汽動給水泵同軸設計，徹底解決了前置泵耗電問題；在役機組通常采用前置泵葉輪切削方式尚有一定的節(jié)電空間。

（7）燃油系統(tǒng)。具備變頻改造條件的應實施供油泵變頻改造，即使供油泵未進行變頻器改造，也可以在鍋爐燃燒穩(wěn)定可靠、保護裝置完整的前提下，日常運行時停止供油泵運行。

（8）真空泵系統(tǒng)。通常有2種方式來提高水環(huán)真空泵抽吸能力：一是采用深井水、中央空調(diào)冷媒水等冷卻方式降低真空泵的工作液溫度；二是加裝大氣噴射器或蒸汽噴射器提高真空泵入口壓力。近年來，部分機組使用羅茨－水環(huán)泵串聯(lián)抽真空技術，該設備采用羅茨泵抽吸凝汽器不凝結氣體，經(jīng)過冷卻器冷卻后再進入水環(huán)真空泵，通過以小代大的方式運行，節(jié)電明顯。

（9）次要廠用變壓器冷備用。由于設備選型預留的裕度較大，部分380V廠用變壓器維持空載或輕載運行。應結合廠用電平衡管理，選擇燃料、照明、檢修、熱網(wǎng)等廠用變壓器，進行優(yōu)化配置，停止次要廠用變壓器的運行，實現(xiàn)冷備用。

7 結語

降低廠用電率是提升發(fā)電企業(yè)經(jīng)濟效益的一項有效措施，應該以機組的安全可靠性為前提，結合電廠實際，多元化綜合運用各類節(jié)電措施，強化機組優(yōu)化運行和設備管理，以科技創(chuàng)新為著力點，不斷地挖掘節(jié)能潛力，謀求企業(yè)經(jīng)濟效益的極大化。