火电厂节约厂用电方法简析.pdf

第 3 7卷 第 l 0期 2 0 1 5年 1 0月 华 电技 术 Hu a d i a n Te c hn o l o g y V0 1 ． 3 7 No． 1 0 Oc t ． 2 01 5 火 电厂 节约厂用 电方 法简析 圈彦蛇 内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司， 呼和浩特0 1 0 2 0 6 摘要 厂用电率是火电厂重要的技术经济指标。以内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司为例， 从优化运行方式、 节能技改、 设备深度治理、 严格控制机组启停等方面介绍了节约厂用电的经验， 分析了已实施环保新标准对厂用电率的 负面影响， 并提出了解决方法。 关键词 厂用电率； 优化运行 ； 节能技改； 设备治理 中图分类号 T K 2 6 文献标志码 B 文章编号 1 6 7 41 9 5 1 2 0 1 5 1 0 0 0 1 1 0 4 0 引言 厂用 电率是大型火电厂重要的技术经济指标之 一 ，是影响火电机组能耗 的一项重要指标 。火 电厂 主要技术经济指标如发 电量、 供 电煤耗、 厂用 电率等 互相联系、 彼此影响。以6 0 0 MW 机组为例， 厂用电率 每变化 1 百分点 ， 影响供 电煤耗约 3 ． 4 g ／ k W h 。 因此 ， 降低厂用电率是降低供电煤耗及发 电成本、 提 高火 电厂经济效益的重要抓手之一。 1 节约厂用电的方法 J 1 ． 1 优化辅机运行方式 。 挖掘设备节能潜力 1 ． 1 ． 1 循环水泵实行大母管制降低电耗 内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司 以下 简称托电 三、 四期 4台 6 0 0MW 亚临界直接空冷机 组 ， 每期各配置 3台辅机循环水泵用于小机排汽冷却 及为机组辅机提供冷却水。每台机组配 1台辅机循 环水泵 ， 2台机组共用 1台备用水泵。为降低循环水 泵厂用电率 ， 2 0 1 1 年 9月对三、 四期循环水泵进行了 变频改造 ， 改造后节 电效果明显 ， 冬季运行 时， 4台循 环水泵每小时可节电 2 0 0 0 k W h 。 自投产以来， 考虑到安全性 ， 机组正常运行期 间 均采用单元制运行方式。为进一步挖掘循环水泵的 节电潜力 ， 2 0 1 3年 2月， 利用 1台机组停机备用的机 会 ， 完成了母管制运行的安全性试验 ， 将空冷机组循 环水系统 由单元制改为母管制运行方式， 实现“ 4机 3 泵” 方式运行 。改变运行方式后 ， 三、 四期循环水泵总 功率降低 4 0 0k W， 每天可节电9 6 0 0k W h ， 按照 日均 7 5 ％额定负荷计算， 可降低厂用电率约0 ． 0 2 百分点。 1 ． 1 ． 2 优化除灰系统空气压缩机运行方式 托电共有 8台 6 0 0 MW 亚临界发 电机组 ， 为降 收稿 日期 2 0 1 5 0 7 2 7 ； 修 回 日期 2 0 1 5 0 9 2 7 低除灰系统厂用电率 ， 托电优化全厂除灰系统空气 压缩机 以下简称 空压机 运行 台数 ， 全厂 3 2台除 灰系统空压机实现 大母管制运行 ， 使全厂除灰系统 空压机运行 总台数从 2 2台下降到 l 9台 ， 每天减少 用电约 8 0 0 0 k W h ， 按照 日均 7 5 ％负荷计算 ， 可降 低厂用电率约 0 ． 0 1百分点。 1 ． 1 ． 3 凝结水泵优化运行 托电自2 0 0 6年开始对全 厂凝结水泵实施 了变 频改造。为了进一步降低凝结 水泵电耗 ， 近年来对 凝结水泵进行了叶型改造 ， 并对应调低了凝结水泵 出 口压力联锁定值 ， 确保凝结水上水调门全 开时没 有节流损失 ， 降低凝结水泵厂用 电率 0 ． 0 5百分点 ， 每台机组年节电约 2G W h 。 1 ． 1 ． 4 一次风机优化运行 目前 ， 机组调度方式有调频 方式 B L R 和固定 负荷模式 B L O 2个模式 。当机组为 B L R模式时 ， 机组需要较快的负荷响应速度 ， 此时将一次风压适 当提高， 提高响应速度 ； 机组在 B L O模式时， 机组不 需要较快的负荷响应速度 ， 此时将一次风压适 当降 低 ， 降低一次风机单耗。 1 ． 1 ． 5 优化电除尘器运行方式 在保证环保排放合格的前提下 ， 优化 电除尘器运 行方式 ， 负荷在 3 0 0～ 4 5 0 MW 时电除尘器一至五电场 充 电比分别控制在 1 7 ， 1 7 ， 1 9 ， 1 9 ， 1 9运 行 ； 负荷在 4 5 0～ 5 0 0 M W 时电除尘器一至五电场充电 比分别控制在 1 5 ， 1 5 ， 1 7 ， 1 7， 1 7运行； 负 荷在 5 5 0 MW 以上时 电除尘器一至五电场充 电比分 别控制在 1 3 ， 1 3 ， 1 5 ， 1 3 ， 1 3运行。通过上 述运行方 式优化后 ， 除尘 厂用 电率 降低约 0 ． O 1百 分点。 1 ． 2严格控制机组启停能耗 1 同类型机组 ， 合理安排辅机和系统投 、 停时 机和运行方式 ， 启机过程 中已实现全程汽动给水泵 1 2 华 电技 术 第 3 7卷 启动， 减少了厂用 电量 ， 缩短了启动时间。 2 研究机组启动特性 ， 在确保安全的情况下合 理分配启动期间汽轮机各阶段的暖机时间， 汽轮机冷 态启动中速暖机时间由4 ． 0 h缩短到 2 ． 5～ 3 ． 0h 。 3 汽动给水泵前置泵出 口至除氧器再循环泵 出口联络管 ， 在实现汽动给水泵全程启动过程中， 停 运除氧器再循环泵 ， 既提高了运行安全性 ， 又降低了 厂用电率 。 1 ． 3实施节能改造以降低厂用电率 一 托电以机组设计值为基础 ， 以国内一流指标为 控制标准 ， 积极学 习国内外 先进 、 成功的设备管理 、 改造经验 ， 利用机组检修机会 ， 对设备进行了大量节 能技术改造。 1 ． 3 ． 1 设备变频技术改造 自2 0 0 4年起 ， 托电不断对大型转机设备进行变 频技术改造 。截至 目前 ， 已完成一次风机 、 凝结水 泵、 循环水泵、 开式水泵等变频技术改造 3 0 余台次。 1 对 8台机组凝 结水 泵变频 及 叶型进行 改 造 ， 改造后凝结水泵 电流下降了 1 0 0A左右 ， 节省凝 结水泵厂用电近 5 0 ％ ， 获得国家节能技术 改造财政 奖励 2 6 0万元 。 2 对三 、 四期循 环水泵进行 了变频改造 。每 期 2台机组公用 3台循环水泵 ， 2运 1 备 ； 每期 2台 循环水泵每小时节电 1 4 5 5 k W h ， 降低厂用电率约 0 ． 1 6百分点 ； 按 照年运 行 8 5 0 0 h计算 ， 年节 电约 l 2 3 6． 75 GWh。 1 ． 3 ． 2 引风机“ 三合一” 改造 为配合脱 硝系统 改造 ， 2 0 1 2 --2 0 1 4年 ， 托 电利 用机组 大修机 会 ， 先 后对 各 台机组 进行 了引风 机 “ 三合一” 改造 ， 取消 了脱硫增压风机 ， 并将引风机 调节方式由原来 的静叶调节改为双极动叶调节 ， 有 效提高了风 机效率 ， 改造 后厂 用 电率平 均 降低 约 0 ． 3 0百分点。 1 ． 3 ． 3 汽动给水泵前置泵通流改造 托 电针对汽动给水泵前置泵在运行中发现的一 些 问题 ， 利用检修机会对 3 ， 5 ， 7 ， 8机组汽动给 水泵前置泵进行 了通流部分改造。在提高汽动给水 泵前置泵运行安全性 、 可靠性的同时 ， 使其电流下降 了 1 01 5 A， 电功率在 3 0 0～6 0 0 M W 工况 内运行 ， 平均下降了 1 4 7 k W， 降低厂用电率约 0 ． 0 3百分点 ， 按照年利用 8 5 0 0 h计算 ， 年节电约 2 ． 9 5 G W h 。 1 ． 3 ． 4 电除尘器控制和监控系统改造 对托 电 8机组电除尘器控制系统共 4 0个高压 柜和监控系统进行 了改造 ， 提高 了对反电晕的抑制 作用 ， 振打控制更加灵活 ， 充电 比调节范 围更宽 ， 降 低 了电除尘器厂用 电率 ， 提高了除尘效率。改造后 ， 电除尘器厂用 电率下降了0 ． 0 4百分点。 1 ． 3 ． 5 翻转暖风器改造 对 4机组实施 了翻转暖风器改造 ， 有效降低 r 风道 阻力。改造后 ， 非采暖期 4 9月 一次风机 厂用 电率降低约 0 ． 0 l百分点 。 1 ． 4开展设备深度治理和优化 托 电认 为安全是最大 的节能 ， 深入开展设备专 项治理 ， 提高设备可靠性 ， 确保主、 辅机长周期运行 ， 建立挂牌制度 ， 兑现奖惩。通过开展设备深度治理 、 狠抓检修质量 ， 大幅度提高 了辅机的可靠性和安全 性 ， 为节能减排奠定了基础。 1 ． 4 ． 1 脱硫系统节能改造 托电针对脱硫 系统阻力 大、 引风机及脱硫系统 厂用电率高的问题 ， 在 2 0 1 2 --2 0 1 4年 ， 利用大修 、 脱 硝改造机会， 取消脱硫系统旁路挡板， 拆除脱硫旁路 烟道 ， 并对引风机 出口至脱硫吸收塔入 口烟道进行 改造和优化 ， 减少弯头 ， 将原来的矩形烟道改造为圆 形烟道 ， 极大地 降低 了脱硫 系统 阻力 ， 降低 了耗 电 率。技术改造后 ， 脱硫吸收塔前后差压降低 了约 5 0 P a ， 脱硫系统厂用 电率降低了约 0 ． 1 7百分点。 1 ． 4 ． 2 治理尾部烟道漏风以降低引 、 送风机电耗 燃煤锅炉长周期运行后 ， 由于烟气含尘量较大 ， 造成尾部烟道磨损严重而产生漏风现象。空预器出 口至引风机人 口烟气段漏风尤为严重 ， 6 mm厚钢板 也被磨穿。漏风导致烟气温度降低 1 0～ 2 0℃ ， 烟气 量增大造成引风机厂用电率上升。 2 0 1 2 --2 0 1 4年， 托电利用大修 、 脱硝改造机会 ， 先后对各台机组尾部烟道进行综合治理 ， 治理后 引 风机厂用电率平均下降约 0 ． 2 0百分点 ， 送风机厂用 电率平均下降约 0 ． 0 3百分点 。 1 ． 4 ． 3 治理一、 二次风道漏风以降低一次风机电耗 空气预热器 以下简称空预器 出 口至磨煤机 入 口热一次风道 由于换热作用携带飞灰， 长期冲刷 造成热一次风道 ， 尤其是膨胀节前后及热一次风调 门附近风道磨损及泄漏 ， 不但增加了风机电耗 ， 还造 成环境污染 。托 电针对热一次风道泄漏 现象 ， 利用 机组大修机会对热一次风道漏点进行 了补焊 ， 并在 磨损严重的风道 内部贴耐磨砖 ， 消除了漏点 。治理 后 ， 一次风机厂用电率平均降低约 0 ． 0 5百分点 。 1 ． 4 ． 4 加强变频器维护以降低厂用 电率 托 电现场已安装高压变频器共 3 0台， 变频器若 故障退备 ， 将造成安装变频器的重要辅机工频运行 ， 使厂用 电率上升 。 托 电制定了完善 的维护保养标准。通过加强变 频器的定期清扫、 检查和变频器室内的空调维护 ， 保 证变频器的可靠运行 ， 降低厂用电率。 第 l 0期 田彦龙 火电厂节约厂用电方法简析 1 3 1 ． 5 发展火电、 光伏发电耦合技术 托电充分利用 内蒙古地 区年总辐射量仅次于青 藏高原的地理优势 平均年 日照时数为 2 8 9 5 ． 9 h ， 日 照百分率 为 6 0 ％ 一8 0 ％ ， 年 辐 射 总量 达 5 9 8 3 ． 5 MJ ／ m ， 结合燃煤机组及光伏技术特点 ， 探 索以光 伏新能源替代煤炭供给燃煤机组部分生产负荷 的新 型耦合发电技术 ， 为托 电取水厂供电 ， 起到了替代部 分厂用电 ， 实现光伏发 电、 火力发电优势互补的良好 示范作用 。 托 电新建 1 0 MW 光伏供 电系统 由 1 0个峰值功 率为 1 MW 的光伏发电单元组成 。其中， l 一 5光 伏发电单元组成 1分布式光 伏发电系统接入水厂 6 k V I 段 ， 实现 与托电 1机组 6 k V厂用 电系统并 列 ； 6 一 1 0光伏发电单元组成 2分布式光伏发电 系统接入水厂 6 k V 1 I 段 ， 实现与 2机组 6 k V厂用 电系统并列 。 托 电取水厂光伏发 电系统投产后 ， 年均发 电量 约 1 6 4 3 9 M W h ， 可降低托电单台机组厂用电率约 0 ． 4 4百分点 ， 降低供 电煤耗约 1 ． 5 0 g ／ k W h 。 1 ． 6 加强用电管理， 实施管理节能 1 ． 6 ． 1 建立消耗性指标“ 收费” 机制 托 电建立有偿使用生产和非生产用能机制 ， 以 机制促节约。对厂用电量按运行值进行分解计量并 实行收费管理 ， 每月按 1 ． 5 0 MW h 的标准对 各运行值进行收费， 极大地提高了运行人员降低厂 用 电率 的积极性 。 1 ． 6 ． 2 加强非生产用能管理 非生产用能也是火 电厂生产成本 的一部分 ， 加 强火电厂非生产用能管理也是实现企业节能降耗的 重要手段。托电颁布了 非生产用能管理办法， 对 生产现场非生产用能进行规范管理 ， 对超额用 电的 加倍收取电费 ， 定期抽查办公楼 、 宿舍的非生产用能 情况 ， 对不按时关灯 、 下班后不关闭电脑等现象进行 经济责任制考核， 促进员工 自觉养成“ 人人节能、 处 处节能” 的 良好 习惯。 2 节约厂用 电的各种技术效果分析 1 单从各种技术手 段取得 的节能效 果来看 ， 托电独创 的太 阳能与火电耦合发电技术节能量是最 大的， 但投资较大， 回收期较长。另外， 由于内蒙古 地 区风沙较多， 春冬季光伏 发电单 元表 面经 常覆盖 灰尘， 需要定期人工清扫， 以保证发电效率。 2 引风机“ 三合一” 改造效果也 比较明显 。可 以利用 引风机“ 三合一” 改造机会 ， 将脱硫系统人 口 烟道 由原来的矩形改造为圆形 ， 进一步降低 烟道阻 力 ， 降低厂用 电率 。 3 变频器改造节 电效 果 比较明显 ， 但 变频 器 对环境要求较高 ， 需要恒温无尘， 变频器室常年需要 开空调以保证室内温度在一定范围内。 4 本文通过优化设备运行方式降低厂用电率 的方法投资较低 ， 实施后有一定的节电效果 ， 值得推 广和应用 。 5 火电厂降低厂用电率 的方法还有很多。例 如引风机采用小汽轮机驱动， 可降低厂用电率 1 ． 0 0 百分点左右 ； 重要辅机采用永磁调速驱动 ， 效果和变 频器相 当 ， 可 靠 性更 高等 。限于 篇 幅 ， 本 文 不 予 介绍。 3 环保新标准对厂用电率的不利影响及对策 根据 G B 1 3 2 3 3 2 0 1 1 火电厂大气污染物排放 标准 规定， 自2 0 1 4年 7月 1日 起 ， 现有火电厂 执行规定的大气污染物排放质量浓度限值 ， 其中烟 尘排放质量浓度 ≤3 0 m g ／ m ， 二氧化硫排放质量浓 度2 0 0 m g ／ in ， 氮 氧化 物排 放 质量 浓 度 ≤1 0 0 mg ／m。 。为此 ， 近年来火 电厂进行 了大规模 的脱硫 、 脱硝改造及 电除尘器高频电源改造。环保设施改造 后 ， 对技术经济指标造成了一定 的负面影响。 3 ． 1 脱硝系统对厂用电率的不利影响及对策 选择性催化还原法 S C R 是 目前应用 最广、 效 果最好的火 电厂脱硝 技术。通 过在锅炉省煤 器 出 口、 空预器入 口烟道安装 S C R脱硝装置及进行低氮 燃烧器改造 ， 有效降低氮氧化物排放。但 由于脱硝 系统中氨逃逸的存在 ， 同时脱硝过程将烟气 中的二 氧化硫转化为三氧化硫 ， 与从 脱硝系统 中逃逸 的氨 结合生成硫酸氢铵， 附着在空预器冷端， 造成空预器 严重堵塞 ， 尾部烟道 阻力增加 ， 引风机厂用 电率上 升 ， 发电厂用电率增加。 具体对策 通过优化喷氨控制， 在保证氮氧化物 不超标的前提下 ， 尽可能减少喷氨量 ， 抑制硫酸氢铵 的生成 ， 降低空预器压差； 通过优化配煤掺烧 ， 合理 控制入炉煤的硫分 和灰分 ， 有效抑制硫 酸氢铵 的生 成 ， 降低尾部烟道阻力 ， 降低引风机厂用 电率 ； 通过 合理控制空预器吹灰次数和时间 ， 保持空预器受热 面清洁； 采暖期通过提高暖风器出口一 、 二次风温及 适当延长暖风器投入 时间等方法 ， 减少低温腐蚀对 空预器积灰的影响； 通过安装空预器在线水 冲洗等 新型吹灰器 ， 降低空预器压差 。 托电 2锅炉投运空预器智能在线水 冲洗装置 连续 1 2 h在线水冲洗后， 空预器压差平均降低约 1 ． 5 k P a 左右 ， 引风机电流 降低 6 0 A， 送 风机 电流降 低 5 A左右 ， 一次风机电流降低 1 O A左右 ， 冲洗后降 低厂用电率约 0 ． 1 5百分点 ， 节能效果明显 。 1 4 华 电技 术 第 3 7卷 3 ． 2 电除尘器高频 电源改造对厂用电率的不利影 响及对策 为了在 2 0 1 4年 7月 1日后达到烟尘排放质量 浓度 ≤3 0m g ／ m 的国家标准要求 ， 许多火电厂进行 了电除尘器高频 电源改造 ， 但高频电源改造后 电除 尘器电耗增加。以托 电为例 ， 高频电源改造后 电除 尘器厂用电率平均增加约 0 ． 2 0百分点 ， 引起煤耗增 加约 0 ． 6 8 g ／ k W h 。 具体对策 湿冷机组通过在 电除尘器人 口安装 烟气余热利用装置 低温省煤器 加热凝结水 ， 同时 降低进入 电除尘器人 口的烟气温度 ， 提高电除尘效 率 ； 空冷机组可以在电除尘器入 口烟道安装淋水 喷 头 ， 引入 中压服务水等品质稍低 的水对进入 电除尘 器的烟气进行降温； 优化配煤 ， 降低人炉煤的硫分和 灰分 ， 减少 电除尘器 电耗 ； 利用机组大修机会 ， 检查 和修复电除尘器芒刺线 ， 降低起晕电压 ， 提高除尘效 率 ； 优化 电除尘器运行方式 ， 合理控制充电 比， 充分 利用 电除尘器原有的节电运行模式 ， 在保证粉尘达 标排放的前提下 ， 最大限度降低厂用 电率 。 4 结束语 本文仅对火电厂实施的降低厂用电率的部分技 术方法做 了介绍 ， 没有囊括所有的技术手段 ， 提供的 比较结果有一定的局限性 ， 文中有不足和不妥之处 ， 欢迎批评指正。 [ 2 ] 高洋． 浅谈如何 降低火电厂厂用电率[ J ] ． 科技视界， 2 0 1 3 3 5 3 4 43 4 5． [ 3 ] 周杰， 刘小永． 中小型水 电厂节约厂用电的可行措施 [ J ] ． 小水电， 2 0 1 3 2 4 0 4 1 ． [ 4 ] 兰雪莲． 古交电厂节约厂用电的措施与成效[ J ] ． 能源与 节 能 ， 2 0 1 2 5 3 03 1 ． [ 5 ] 王洋． 6炉脱硝改造影响厂用电率升高的原因分析与实 验论证[ J ] ． 科学与财富， 2 0 1 3 1 1 1 6 51 6 6 ． [ 6 ] 胡林． 火电厂节约用电管理模式研究[ D] ． 保定 华北电 力大学 ， 2 0 0 7 ． [ 7 ] 陈华中． 中小型热电厂在设计中合理选择辅机节约厂用 电[ J ] ． 浙江节能， 2 0 0 5 2 8 78 7 ． [ 8 ] 韩刚． 包头第二热电厂厂用电节能探讨 [ J ] ． 科技风 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