發布日期:2022-10-09 點擊率:35
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華能德州電廠6號機組(660 MW)是山東電網單機容量最大的2臺火力發電機組之一,鍋爐由德國巴布考克(BABCOCK)公司制造,為亞臨界參數自然循環汽包爐,制粉系統配備6臺BABCOCK公司制造的雙進雙出、正壓直吹筒式鋼球磨煤機;于2002年10月13日完成168h連續滿負荷試運行后投入生產。華能德州電廠6號機組投產發電初期,單機綜合廠用電率(包含外圍除灰、化學、輸煤系統廠用電)經常在5.8%以上,華能德州電廠在深挖節電潛力,降低6號機組廠用電率方面采取了一系列措施。
1 機組節電潛力分析
廠用電主要消耗在經常連續運行的鍋爐及汽機系統的6 kV輔機上,風煙、制粉、循環水三大輔助系統的設備用電量占全部廠用電量的70%~75%左右[1],因此,深挖高壓輔機節電潛力,減少風煙、制粉、循環水三大系統輔機耗電量,是降低機組廠用電率的關鍵[2]。
1.1制粉系統、風煙系統的節電潛力分析
(1) 6號機組一次風機為入口靜葉調節離心式風機,依靠風機入口擋板調節風機出力,一次風壓跟蹤鍋爐負荷變化。由于一次風壓設計值偏高,且風壓隨機組負荷變化小,當機組在400~500 MW低負荷運行時(鍋爐不投油穩燃負荷為400 MW)。低負荷運行時,一次風壓仍維持較高水平(9.0 kPa左右),使磨煤機攜帶風調節擋板節流損失增大,一次風機電耗增加。針對這個問題,華能德州電廠修正了DCS內部一次風壓曲線,增加了運行人員手動設定風壓模塊,在機組負荷為550~660 MW之間時,維持一次風壓為9.0~10.0 kPa,當機組負荷降至400~450 MW時,適當降低一次風壓至7.5~8.0 kPa,使低負荷期間磨煤機攜帶風調節板開度增大,減少了磨煤機攜帶風電動調節擋板的節流損失。
(2) 由于空預器漏風率較大,漏風損失造成風機電耗增大,同時,由于空預器積灰較為嚴重,造成部分蓄熱片腐蝕,致使機組滿負荷時空預器煙側壓差高達2.4~2.5 kPa,遠高于設計值1.2 kPa,導致一次風機電耗增大。對此,在機組檢修期間,將空預器密封裝置更換為可調式密封,并更換了已腐蝕損壞的蓄熱片,降低了空預器漏風率,減少了風煙阻力;同時,為了避免空預器低溫腐蝕,損壞蓄熱片,運行時需根據環境溫度變化及時投入暖風器,將空預器蒸汽吹灰替換為乙炔脈沖吹灰裝置,優化了吹灰運行方式,使空預器積灰得到控制,煙側壓差可以維持在1.2 kPa以下,降低了風機電耗。
(3) 機組投產初期磨煤機故障率較高,磨煤機切換次數較多,啟停頻繁。因磨煤機啟、停邏輯設計繁瑣,從而延長了切換2臺磨煤機并列運行的時間,增加了磨煤機的空載電耗。通過改良檢修工藝,降低了磨煤機故障率,減少了磨煤機消缺切換次數;修改簡化了磨煤機啟、停步驟,刪除了一些不必要的步驟,將磨煤機啟動、停止時間由原30 min縮短為15 min左右。
(4) 6號爐磨煤機為雙進雙出鋼球磨,由于鍋爐實際燃用煤種與設計煤種有差別,鋼球實際磨損率與供貨廠家提供的鋼球添加公式存在較大誤差,致使投產初期需補充鋼球數量偏多,磨煤機實際運行功率上升,增大了廠用電量。經不斷摸索積累經驗,運行人員調整了磨煤機充球頻率,通過合理計劃對磨煤機補充鋼球,在保證磨煤機出力的情況下,使磨煤機平均運行功率由原來1 430 kW降低到1 370 kW左右。
(5) 磨煤機油站邏輯設計不盡合理,原設計磨煤機頂瓦油壓低時,無延時跳磨煤機;頂瓦油泵出口濾網堵塞無法實現在線清理。磨煤機跳閘不僅使鍋爐燃燒不穩定,同時也增加了磨煤機切換次數,使電耗增加。經過多次攻關試驗和分析論證,我們將磨煤機頂瓦油系統進行了技術改造,將磨煤機頂瓦油壓低跳磨煤機增加了50 min延時,實現了頂瓦油泵出口濾網堵塞在線清理,進一步減少了磨煤機切換次數,同時保證了鍋爐燃燒穩定。
(6) 合理安排磨煤機組合運行方式,正常情況下,6號機組4臺磨煤機組合可以帶550 MW負荷,5臺磨煤機組合可以帶660 MW額定負荷,如果機組負荷曲線在550~580 MW之間時,第5臺磨煤機出力不足額定出力的30%,運行很不經濟。當5、6號機組均運行在不經濟負荷時,運行人員及時與值長溝通,請示調度,合理調整5、6號機組負荷曲線,使啟動第5臺磨煤機的機組盡量多帶負荷,節省廠用電消耗。
(7) 6號機組送風機為定速、電機驅動軸流式動葉可調送風機,由于DCS內部原設計二次風壓偏高,低負荷時二次風擋板節流較大,增加了送風機電耗。對此,結合鍋爐燃燒情況,我們將各二次風口手動調節擋板由原50%開度增大到80%~100%。同時修正了DCS內部二次風壓曲線,將滿負荷(660 MW)時,二次風壓從2.5 kPa降為1.85 kPa,使運行中二次風電動擋板開度增大,減少了擋板節流帶來的廠用電損耗。
1.2循環水系統節電潛力分析及節電措施
(1) 華能德州電廠6號機組設有定速運行循環水泵3臺,正常運行采取2運1備的運行方式,為降低循環水泵電耗,經過論證,在環境溫度較低的冬季,運行1臺循泵就可以滿足凝汽器冷卻水和真空的要求,降低了廠用電消耗。
(2) 投產初期膠球清洗收球不正常,經常收不到球,為回收膠球不得不開啟第3臺循泵提高循環水壓力。經對膠球清洗系統運行方式的調整,選擇規格合適的膠球,將膠球泵收球時間由1 h延長到3~5 h,實現了膠球清洗運行正常,收球時不再開啟第3臺循環水泵,避免了因收球帶來的循環水廠用電損失。
(3) 機組停止后,由于循環水系統需經開式水系統向主機潤滑油、空壓機提供冷卻水源,導致循環水泵、開式水泵少用戶運行時間過長,使廠用電增加,對此,為主機潤滑油增加了一路工業水源作為備用,停機后主機潤滑油冷卻水切至工業水,空壓機冷卻水切至鄰機供給,使循環水泵無用戶后可以得到及時停運。
1.3運行管理及設備運行方式
1.3.1 機組正常運行時輔助系統的節電措施
(1) 合理調整真空泵運行方式,根據6號機組汽機真空嚴密性較好和真空泵出力較大的實際情況,將真空泵運行方式由2臺泵運行、1臺泵備用改為1臺真空泵運行、2臺真空泵備有 。
(2) 磨煤機停運后即停止出口分離器電機運行。
(3) 磨煤機啟動后即停止磨頂軸油泵運行。
(4) 除渣溢流水池溢流水泵由連續運行調整為間斷運行,當溢流池水位高或灰水制漿時再開啟溢流水泵運行。使溢流水泵運行時間由原來每天24 h縮短到2~3 h。
(5) 機組低負荷時,控制氧量不超過6.0%,避免過量空氣系數過大,進一步減少風機電耗。
(6) 凝汽器補水方式由凝輸泵補水改由依靠凝汽器真空虹吸補水,機組正常運行期間凝輸泵停運,使凝輸泵用電大幅降低。
1.3.2 停機后的節電措施
機組停運過程中及停運后,由于平均負荷低,甚至不帶負荷,輔機系統相對運行時間長,必然增大機組廠用電率,因此,合理安排停機過程中輔機系統的運行方式,輔機達到停運條件時及時停運,盡量縮短輔機運行時間,也是降低廠用電率的有效措施。
2 有待挖掘的節電潛力
火力發電廠節電主要應在加強運行管理和設備改造等方面采取措施,由于設備改造需要工期長,投資大,很多需要在機組停機檢修期間完成,而部分設備運行方式的變更也需要科學論證后,才可以實施。目前,華能德州電廠6號機組仍舊存在一些節電潛力,有待論證后,利用適當的機會改造設備,調整運行方式后實現。
(1) 根據6號爐制粉系統現狀,3臺磨煤機就可以帶450 MW負荷,但由于鍋爐始終存在較嚴重的結焦問題,低負荷下,鍋爐落焦可能造成燃燒不穩定,出于機組運行安全考慮,機組在400 MW負荷下仍采用4臺磨煤機運行組合,增加了低負荷下制粉電耗。在完全控制或消除鍋爐結焦問題后,當機組負荷小于450 MW時,可以嘗試3臺磨煤機組合運行,進一步節約了制粉系統廠用電量。
(2) 目前,磨煤機可以實現單側給煤機運行,當一側給煤機或下煤管道發生缺陷后,可以不停運磨煤機,實現給煤機單側運行,但是當一側給粉管路或一側分離器故障時,仍需要停磨煤機對分離器進行檢修,按設計單側分離器(出粉管)運行是允許的,建議生產部門試驗論證,做好單側分離器運行調試,減少因單側粉管路缺陷造成的磨煤機切換。
(3) 引風機、一次風機為恒速運行離心式風機,機組帶滿負荷時,風機靜葉開度僅為60%左右,對于電網調峰機組來說,風機效率低,電耗偏大,尤其在低負荷時,電耗損失更大,因此,可以考慮將風機傳動裝置改用高壓變頻電機,以節約廠用電。
(4) 機組的廠用電率與機組負荷關系密切,如果機組平均負荷高,廠用電率將明顯降低,6號機組主、輔機設計裕量均偏大,目前,6號機組已經進行了720 MW穩定負荷運行試驗,計劃申請修改機組容量。
(5) 循環水泵電機單速改雙速,在環境溫度低時,采用低速運行,此改造投資較小,易于實現,可以節約較多廠用電。
(6) 目前,6號機組共布置400 V檢修變壓器2臺(汽機檢修變和鍋爐檢修變),機組正常運行時,這2個變壓器基本不帶負荷,變壓器空載損耗增加了廠用電消耗,我們可以嘗試在兩檢修段之間設計一合適容量的聯絡開關,機組正常運行時停運1臺檢修變,實現變壓器冷備用,減少了熱備用變壓器的空載損耗。另外,5、6號機組的化水變,循水變同樣可以經適當改造,實現同類型變壓器一運一備,定期切換,達到變壓器冷備用,降低空載損耗的目的。按變壓器平均空載損耗3%計算,實現冷備用后,僅檢修變每年就可節電131 400 kW·h。
2003、2004年同期6號機組部分指標比較值見表1。2003、2004年部分月份6號機組經濟指標值見表2。
表1 2003、2004年同期6號機組部分指標比較統計
發電量/ kW·h 廠用電量/萬kW·h 運行時間/h 負荷率/% 綜合廠用電率/%
2003年1~10月 258215.615 4525 227 74.8 5.98
2004年1~10月 318 271.5 17 839 6 516 74.0 5.61
表2 2003、2004年部分月份6號機組經濟指標
2003年8月 2004年1月 2004年10月
制粉、風煙、循環水三大系統電耗率/% 4.43 3.91 3.77
綜合廠用電率/% 5.98 5.74 5.22
由表1、表2可看出,在同等負荷條件下,采取各項節電措施后,2004年1~10月6號機組綜合廠用電率與去年同期比較明顯下降,三大系統耗電率、綜合廠用電率呈降低趨勢,節電降耗效果顯著。
3 參考文獻
[1]徐甫榮.發電廠輔機節能改造技術方案分析.電氣傳動自動化,2004,(1):1~2.
[2]劉玉寧.電廠廠用電率及其對策.東方電氣評論,2002,(9):158~159.
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