火力发电厂厂用电率的计算与分析.pdf

第 3 3卷 第 1 0期 2 0 1 1年 1 0月 华 电技 术 Hu a d i a n Te c h n o l o g y Vo 1 ． 3 3 No ． 1 O 0c t ． 2 01 1 火力发电厂厂用电率的计算与分析 杨毅伟 西南电力设计院， 四川 成都6 1 0 0 2 1 摘要 介绍了火力发电厂厂用电率的计算方法 ， 分析了影响厂用电率的主要因素， 提出了降低厂用电率的措施， 供火力 发电厂降低厂用电率时参考。 关键词 火力发电厂； 厂用电率； 计算 ； 影响因素 中图分类号 T K 0 1 1 文献标志码 B 文章编号 1 6 7 41 9 5 1 2 0 1 1 l 0 0 0 5 6 0 2 O 引言 近年来， 我国越来越重视节能降耗工作， 国内各 大发电集 团对各 自项 目的 占地 、 耗水量 、 煤耗 、 电耗 等指标提出了更高的要求， 其中， 厂用电率作为发电 厂的重要技术和经济指标之一 ， 正受到各方越来越 多的关注。 l 厂用电率的计算 火力发电厂厂用电率， 是指机组在正常运行状 态下某一指定时段内本 厂范 围内各主 、 辅系统耗用 的总电量占同一时期机组发电量的百分 比。 厂用电率 的数值可通过 2种方法取得 ， 一种是 通过电厂投产后实测得到 ， 另一种是根据 电厂的负 荷情况估算得到。电厂运行人员一般是把通过关 口 计量表计测得的全厂发电量与上网电量的差值同全 厂发电量的比值作为厂用电率。即 一 e X 1 0 0 ％ ， 1 W f 式中 e为厂用电率 ， ％ ； Wf 为全厂发 电量 ， k W h ； 为全厂的上网电量 ， k W h 。 多年来 ， 设计人员在进行厂用电率估算时， 一直 是按照 D L ／ T 5 1 5 3 _2 0 0 2 火力发 电厂 厂用 电设 计 技术规定 中的规定执行的。以目前国内占主力地 位的纯凝汽电厂为例， 其厂用电率按如下方法估算 一 1 0 0 ％e i X O I3 ， 2 一 _ _ 一 ， z e 式 中 e为 厂用 电率 ， ％ ； S 为 厂 用 电计 算 负 荷 ， k V A ； C O S 。 为电动机运行功率时的平均功率因 数， 一般取0 ． 8 ； P 为发电机的额定功率， k W。 厂用电率运行计算公式 1 是某一 时期厂用电 耗电量与发电量实测值 的比值 ， 厂用 电率设计估算 收稿 日期 2 0 1 1 0 8 0 5 值公式 2 是按照机组满发的工况模拟全年情况进 行计算的， 这2 种方式计算得到的厂用电率存在一 定的差异 。 根据 D IMT 5 1 5 3 --2 0 0 2 火力发电厂厂用电设 计技术规定 厂用电率的计算负荷采用换算系数 法计算 ， 其计算原则大部分 与厂用 电变压器 的负荷 计算 原则 相同， 即Js ∑ ， 其中， 换算系 数 K ， 3 ． 叼c O s 式中 K 为回路的同时率； K f 为回路的负荷率； 7 7 为 回路的效率； C O S 为回路的功率因数。 在实际应用 中， 对每项负荷均按公式 3 分别 计算 其 换 算 系 数 显 然 不 太 现 实 ， 因此 在 D L ／ T 5 1 5 3 --2 0 0 2 火力发电厂厂用电设计技术规定 中 给出了换算系数 K的参考取值， 见表 1 。 表 1 换算 系数 K的参考取值 不同机组容量时的K值 项 目 ≤ 1 2 5MW ／ 2 0 0MW 以上K值是根据统计数据得来的， K值取值是 否合适是提高厂用电率设计估算值准确性的关键所 在 。据 了解 ， 国外设计咨询公司并不计算厂用电率 ， 但一般都计算厂用电负荷电耗， 表 2列出了几家国 外设计咨询公司的厂用电负荷计算公式。 由表 2可以看出， 国外设计咨询公司厂用电负 荷电耗的计算方法与国内 K值法类似 ， 但其计算结 果均 比国内的 值法得到的结果要大 ， 然而从 目前 国内工程实践结果来看 ， 厂用 电率设计估算值往往 要超过实际运行值， 下面分析影响厂用电率的因素。 第1 0 期 杨毅伟 火力发电厂厂用电率的计算与分析 5 7 表2 国外设计咨询公司的厂用电负荷计算公式 2 影响厂用电率的因素 2 ． 1 辅机选型的影响 高压 电动机耗 电量在厂用 电中所 占的 比例很 大 ， 一般都在 6 0 ％以上。辅机设备根据不同的选型 基准点设计容量差别很 大， 再加之辅机设备 的驱动 电动机一般还要考虑 1 ． 1 5倍 的储 备系数并根据 电 动机的标准系列容量进行选择 。如果辅机选型不合 适， 累计下来其驱动电动机的铭牌功率就会同实际 运行功率有比较大的差异。这是部分电厂厂用电率 偏高的主要原 因。 2 ． 2 机组负荷率的影响 机组负荷率较低是 目前我国大多数火力发电厂 所面临的客观问题 。以现在的主力机组 6 0 0 MW 机 组为例， 实际 出力达到 4 0 0～5 0 0 M W 的并不少 见 ， 然而电厂辅机是按 照额定 出力进行选型的 ， 机组 出 力减小 ， 厂用电设备耗电量也会相应减少 ， 但两者之 间并不是成 比例减少的关 系。总 的说来 ， 机组负荷 率越高， 厂用电率越低， 理论上当机组额定满发时厂 用 电率应最小 ； 当机组负荷率 降低 ， 发电量减少 时， 由于厂用电系统的电耗并没有随之成比例下降， 造 成 电厂的厂用电率偏高。 2 ． 3 煤质变化的影响 煤质变化是影 响厂用 电率 的另一个重要 因素。 众所周知 ， 由于我国电煤供应 比较紧张 ， 部分电厂不 得不根据来煤情况进 行掺烧 。掺烧后 由于煤质 变 差 ， 发热量降低 ， 达不到原先设计煤种 的要求。在这 种情况下 ， 如果要保证机组 的出力 ， 必将增加锅炉的 给煤量， 这就导致磨煤机和制粉系统的用电量增大， 进而影响电厂的厂用 电率 。 2 ． 4 新机组运行不稳定的影响 工程实践表明， 新机组即使在通过 1 6 8 h带负 荷试运行后， 仍然存在一定的磨合期， 在此期间可能 因为设备调试 、 参数整定不合适等因素， 造成机组运 行不稳定 ， 使启 、 停次数增 多。根据相关统计资料 ， 机组月投运时间低于 4 5 ％ ， 则机组 的厂用电率将明 显上升。 3 降低厂用电率的措施 3 ． 1 合理选择辅机参数 根据本文 2 ． 1章节的分析 ， 由于高压辅机设备 在厂用电中所 占的比例很大 ， 其容量的变化对厂用 电率影响很大， 因此， 合理选择设备参数对于降低厂 用电率是至关重要 的。 目前， 电厂磨煤机和三大风 机一般有 2 0 ％ ～ 2 5 ％的裕量 ， 大马拉小车的现象普 遍存在 ， 加之机组负荷率偏低 ， 使得厂用电率指标不 理想。综上所述 ， 合理选择辅机设备是降低厂用 电 率最直接的手段 。 3 ． 2 调速装置的应用 根据不 同设备的运行特性合理选择调速装置对 降低厂用电耗效果 明显。以某 2 X 6 0 0 M W 机组为 例 ， 共设 4台循环水泵 ， 其 中 3台是 电动机容量为 3 0 0 0 k W 的定速泵 ， 另外 1台为双速 电动机 ， 高速运 行时电动机容量为 3 0 0 0 k W， 低速运行 时电动机容 量为 2 1 0 0k W。夏季工况运行 4台循环水泵 正常 转速 ， 冬季工况运行 4台循环水泵 3台正常转速 和 1台双速电动机低 转速 ， 双速 电动机每年低速 运行时间按 2 2 5 0 h计算 ， 1台双速 电动机全年可节 电 9 0 0 X 2 2 5 0 ／ 1 0 0 0 02 0 2 ． 5 万 k w h 。另外 ， 通过变频装置同样能达到调节设备转速以适应不 同 运行工况 的要求。 由此可见 ， 合理选择调速装置能够通过控制 电 动机转速而控制电动机出力， 以达到降低厂用电耗 的目的。 3 ． 3 采用节能设备 采用节能设备 ， 对于降低厂用电耗 同样 十分重 要。以某 2 6 0 0 MW 机组为例 ， 其电除尘系统原设 计采用普通电源供电， 每台机组设 下转第5 9页 第 1 0期 彭泉源 ， 等 3 0 0 M W 汽轮机组凝汽器真空问题分析 5 9 k P a 。虽然采用了胶球清洗设备 ， 但整体效果不明 显， 加上胶球回收率低， 易发生胶球堵塞冷却管的情 况。二次滤网极易堵塞， 一旦冲洗不及时， 差压过高 会引起真空下降。针对这种情况， 二次滤网采用了 自动冲洗系统， 定时对二次滤网进行冲洗， 还有反冲 洗模式可供选择， 实际运行效果良好， 大大提高了机 组真空的稳定性 。 3 该厂主给水泵泵体利用凝结水作密封水， 密封 水总回水直接接至凝汽器汽侧， 如果密封水回水温度 过高， 会在在凝汽器汽侧直接汽化， 导致真空骤降。在 实际运行中， 曾发生过密封水汽化、 真空突降事件。 4 低压 加热器 事故疏 水直 接接人 凝 汽器汽 侧， 当低压加热器正常疏水发生故障时， 事故疏水门 就会间歇性开启 ， 大量疏水断断续续流入凝汽器 ， 导 致真空出现周期性波动。 5 因凝汽器远程水位计故障， 导致凝汽器水 位过高 ， 受热面被淹 ， 真空破坏 ， 机组跳闸 ， 最后凝结 水从抽空气管进到真空泵， 导致真空泵烧毁。所以， 每天都应进行凝汽器水位校验工作， 确认远程、 就地 低水位计正常一致 。 6 分离器水位异常， 对真空也有很大的影响。水 位过高， 导致凝汽器内不凝结气体无法排出， 使真空下 降； 水位过低， 会使空气进入真空系统。特别是在真空 泵切换过程中， 分离器水位被拉低， 如没有及时补水， 很容易形成一个空气通道， 导致真空快速下降。 7 真空系统泄漏对真空影响最大。从理论上 说， 真空系统泄漏是不可避免的， 但只要其不低于工 艺所允许的程度就可满足要求。由于真空系统和与 之相连的负压系统管路复杂 ， 任何地方泄漏都会影 响机组真空的严密性。查漏点的具体位置是一项比 较繁琐的工作 ， 根据多年的运行统计 ， 真空系统容易 产生泄漏的地方如下 1 低压缸结合面。低压外缸体积大、 刚性差、 易变形。在机组启／ 停过程中， 上、 下缸结合处会产 生相当大的交变应力， 在其作用下， 上、 下缸结合面 会发生变形 ， 随着运行时间的增加 ， 其变形会逐渐增 大， 造成结合面漏空气。 2 低压缸安全薄膜阀。低压缸安全薄膜阀靠 压紧圈与阀座之间的密封垫来密封 ， 机组经过长时间 运行后， 密封垫弹性会减弱 ， 容易从螺栓孔和压紧圈 内侧漏空气。由于低压缸安全薄膜阀位于低压缸顶 部， 注水查漏无法发现其泄漏， 若出现泄漏容易被忽 视 ， 长时间运行后 ， 薄膜本身可能会穿孔而影响真空。 3 低压缸轴封。由于低压缸采用对称 布置 ， 末级叶片靠近低压缸轴封 ， 所 以低压缸轴封处 于真 空部位， 其工艺和工作压力的正常与否对真空有重 要影响。轴封安装间隙过大或在运行过程中发生磨 损使动 、 静间隙过大 ， 都会造成空气从低压轴封处进 人真空系统 ， 从而影 响机组真空。 4 负压部位。汽轮机本体疏水管、 疏水扩容 器、 高压和低压加热器危急疏水管道、 低压旁路、 给 水泵汽轮机真空系统等负压部位的管道、 法兰及焊 接处 ， 运行 中有可能产生振动而造成上述部位 出现 裂纹 ， 从而导致漏入空气而影响机组真空。 5 轴封加热器。轴封疏水门调节不当， u形 水封被破坏 ， 轴封加热器水位过低 ， 气体被吸人凝汽 器内， 造成凝汽器真空下降。 6 阀门 内漏。负压 系统的排 空阀、 排水 门没 有关严或内漏 ， 造成空气漏人。此外 ， 一些水封 阀门 的水封断水， 造成空气从阀杆漏人而影响真空。 4 结束语 根据以上分析， 真空及与之相连的负压系统对 真空的影 响最多且最隐蔽 ， 所以， 一定要定期做真空 严密性试验 ， 试验不合格的要及时查明原因并消除。 在实际运行中， 可针对影响真空 的因素做好 防范措 施 ， 提高机组真空值 ， 以保证真空的稳定性。 编辑 白银雷 作者简介 彭泉源 1 9 7 2 一 ， 男， 湖南茶陵人 ， 工程师， 从事发电厂 运行方面的工作 E - m a i l h y 2 0 0 0 i o m． e o m 。 0●o●0● 0● ●0● ● ●0●0●0●0● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●o● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●0● ● 上接 第5 7页 置耗电量约为 3 1 0 0 k W。对 电除尘 控制段进行高频电源改造后 ， 在机组额定 出力 的情 况下 可降低 电耗 5 0 ％ 左右。若按 其全 年满 发 4 0 0 0 h计 ， 则 一年 至少 可节 电 23 1 0 05 0 ％ 4 0 0 0 ／ 1 0 0 0 01 2 4 0 万 k W h ， 节 电效果 十分 明显。 此外， 采用高效电动机、 选用低能耗变压器、 合 理选择高效节能光源和灯具等节能设备的措施 ， 同 样能够不同程度地降低厂用电耗， 进而达到降低厂 用电率之 目的。 参考文献 [ 1 ] D I JT 5 1 5 3 --2 0 0 2 ， 火力发 电厂厂用 电设计技术 规定 [ S ] ． 编辑 白银雷 作者简介 杨毅伟 1 9 7 8 一 ， 男 ， 上海人 ， 工程师， 从事火力发电厂 电气设计方面的工作 E ma i l y y w1 9 9 7 1 2 6 ． t o m 。