国华电力发电机组厂用电率现状分析及探讨_吕喆

电力技术 Electric Power Technology Vol 19 No 1 Jan 2010 第 19 卷 第 1 期 2010 年 1 月 国华电力发电机组厂用电率现状分析及探讨 吕 喆 神华国华 北京 电力研究院有限公司 北京 100069 摘 要 通过分析国华电力所属发电公司厂用电率的现状 指出了节能潜力和存在的问题 从基本建设 管 理 运行 检修 技术改造等方面提出了进一步降低厂用电率的措施和对策 关键词 厂用电率 变频调速 优化运行 检修质量 中图分类号 TK01 8 文献标识码 B 文章编号 1674 4586 2010 01 0011 04 1 引言 众所周知 电能是清洁 优质的二次能源 我国 能源效率约为35 从能源转化效率来看 终端用户 节约1kWh的电能相当于节约三倍数量的一次能源 大力实施管理节电和技术节电 对于提高能效和降低 能耗具有深远的意义 火力发电厂节电是节能降耗的 重要工作之一 节电不但降低发电成本 而且能够 减少环境的污染 国华电力2007年综合厂用电率指标 完成值6 32 与国内先进水平比较还有差距 国华 电力五年节能规划综合厂用电率 与2005年6 4 相 比 在克服不利因素 例如机组利用小时减少 新建 和已投运的机组必须增加脱硫或脱氮设备等情况下 通过采取加强节电管理 优化运行 提高检修质量 技术改造等措施 到2010年要控制到6 8 以内 在 技术研究中心支持下 经过发电公司的努力 到2010 年国华电力综合厂用电率的目标一定能够实现 2 发电机组厂用电率现状 厂用电率统计见表1 分析如下 1 通过加强厂用电管理 国华电力发电机组稳 定运行 厂用电率基本呈下降的趋势 2007年比2000 年下降0 2 与先进值比较还有差距 2 发电公司都不同程度开展机组辅助设备优化 运行 2007年发电公司直接厂用电率低于或接近设计 值 但是还需要进一步完善 3 机组主辅设备进行治理提高设备的效率 但 是发展不均衡 4 热电 准格尔 神木 锦界发电公司给水泵 为电动给水泵 相应厂用电率较高 三河 盘山 绥中 台山 定洲 太仓 浙能 沧东发电公司为 汽动给水泵 相应厂用电率较低 5 台山 定洲 浙能 沧东 锦界 盘山 绥中 准格尔发电公司脱硫系统或脱硝系统投入运 行 厂用电率升高 6 综合厂用电率与直接厂用电率相差较大 例 如2007年相差为0 54 主要可能影响因素有变压器 损耗 非生产用电 计量装置误差等 表1 国华电力历年厂用电率统计 参数2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2010 预测值 直接厂用电率 6 03 5 55 5 67 5 54 5 78 综合厂用电率 6 52 6 17 6 16 6 94 6 37 6 40 6 23 6 326 8 3 降低机组厂用电率措施 3 1 加强厂用电管理 1 加强组织领导 明确工作责任 强化节能管 理体系 提高发电公司厂用电管理水平 加强节电的 宣传 电是高品质的能源 节电是最大的节能 2 开展全厂用电普查 目前发电公司应进行全 厂用电普查 对厂用电 非生产用电 主要系统耗 电 主要辅助设备耗电 计量表计进行全面的普查 并且普查后与设计值进行比较 为下一步设备节电运 行方式调整和技术改进提供依据 3 提高设备的可靠性 减少机组非计划停机 控制机组非计划停机不但减少机组启动时的厂用电消 耗 而且可以减少外购电量 12 电力技术第 19 卷 4 制订机组辅助设备优化规定 机组启动和停 止时辅助设备启动和停止的规定 运行规程中明确 设备标准运行方式和非标准运行方式 使设备运行 处于经济状态 5 做好生产用电和非生产用电的统计工作 制 订非生产用电管理规定 节约用电 6 定期进行厂用电率分析 尤其是运行分析 明确厂用电的分布和消耗的情况 采取针对性的措 施进行整改 7 开展辅助设备效率和单耗试验 与设计值 或先进值进行对比 找出节电潜力 进行针对性改 进 3 2 基建设备选型 基本建设的设备选型 1 选择高效 高参数 大容量 热电联产 水 电联产机组 提高整个机组效率 2 重要耗电系统要从设计进行优化分析以及技 术经济比较 确定最佳实施方案 3 电动机功率与辅助设备的容量要匹配 避免 大马拉小车 的现象 4 选择优良的阀门应用于关键部位 例如给水 泵再循环阀等 5 选择高效的电动机和辅助设备 泵 风机 等 符合国家标准 6 超超临界机组设计取消电动给水泵 利用邻 机辅助蒸汽做启动的动力 7 主要辅助设备增加调节灵活的节电调节手段 或措施 例如双速电机 变频设备 调速设备 动 叶可调装置 软启动装置 管道的联络管等 3 3 开展优化运行 机组辅机出力按照额定负荷设计考虑 而机组 参与电网调峰 在负荷50 100 ECR范围内变化 负 荷低于额定负荷 辅机耗电率上升 例如三河发电 公司两台350MWe机组额定负荷与180MWe负荷厂用 电率相差2 69 和2 36 且每年四季天气变化温差 大 因此降低辅机厂用电率的关键是降低机组负荷 低于额定负荷时的辅机耗电率和根据季节变化相应 调节 此措施降低厂用电的潜力在0 1 0 3 辅助设 备的优化运行首先是辅助设备正常方式的运行台数 要符合设计规定 要回归设计 澄清不是多转设备 就安全的模糊认识 其次是辅助设备引 送风机 一 次风机 磨煤机 循环水泵 凝结水泵 给水泵等 根据机组负荷开展优化运行 最后是外围设备电除 尘器 脱硫系统 空压机等优化 1 采用汽泵替代电泵实现机组启动 一般机 组设计配备1台100 BMCR容量或2台50 BMCR容 量的汽动给水泵 以及一台30 50 BMCR容量的 电动给水泵 液力调速 电动给水泵作为机组启 动和停止及低负荷时使用 以及机组运行中汽动给 水泵故障时联动备用或一般备用 三河 盘山 绥 中 定洲 台山 沧东 浙能 太仓发电公司配备 汽动给水泵运行方式 太仓发电公司2006年机组启 动采用汽动给水泵试验达到了要求 机组顺利并网 发电 宁海 绥中发电公司二期1000MWe机组设计 取消电动给水泵 利用邻机汽源做汽动给水泵的动 力 节省工程投资和机组投产后厂用电消耗 需解 决的关键技术问题 启动汽源问题 小汽轮机启动汽源主要参数 为蒸汽压力 温度 流量 过热度 一般汽动给水 泵小汽轮机以下几种汽源 分别是主蒸汽 四段抽 汽 邻机冷段抽汽 邻机辅助蒸汽 启动锅炉等 建议最好使用邻机辅助汽源 压力和温度相对稳 定 使汽动给水泵运行和调节稳定 给水流量调节和控制问题 机组启动过程 中给水流量较小 并且流量变化较大 要求有可靠 和灵活的调节手段 例如可以在主给水管道上设置 调节阀或在某台汽动给水泵上设置调节阀 电动给 水泵液力调速装置转速控制范围一般为12 100 最小转速可以在800r min 汽动给水泵受小汽轮机 排汽温度和临界转速的限制 一般转速控制范围为 55 100 最小转速一般为3500r min 为了弥补 汽动给水泵相对转速控制范围小 机组启动给水流 量较少且变化较大的影响 可以采取汽动给水泵转 速 给水流量调节阀等来调节 2 锅炉炉水循环泵方式优化 锅炉炉水循环泵 运行方式目前为3台运行 而设计为2台运行1台备 用 使厂用电率升高 要恢复设计运行方式 需要 解决的技术问题是暖泵和电机外壳温度及联锁等问 题 沧东公司 1锅炉炉水循环泵已实现二台运行 一台备用方式 锅炉炉水循环泵容量为400kW 恢 复到设计运行方式 可降低厂用电率约0 06 3 电动给水泵方式优化 准格尔公司330MWe 机组给水泵为电动调速泵 在60 100 负荷范围 内 实现两台电动调速泵并列运行 给水泵随负荷 变化线性调节 相互协调 同步调节 控制两台给 水泵负荷偏差在允许范围内都保持在高效区运行 提高给水泵运行经济性 在50 60 负荷范围内 停 止一台电动调速给水泵 实现单台运行 降低给水 13 吕 喆 国华电力发电机组厂用电率现状分析及探讨第 1 期 泵耗电率0 02 4 真空系统优化 根据循环水入口温度 机组 负荷等寻找凝汽器运行的最佳真空 最佳真空是通 过机组微增出力试验和机组循环水泵耗功试验优化 得到 具体方法如下 通过机组微增出力试验 得出机组在不同负 荷下 微增出力与真空的关系 由试验可以得出当前循环水温度条件下 凝 汽器真空与循环水流量的关系 当循环水温度改变 时 由凝汽器变工况特性予以修正 通过改变循环水泵的运行方式 得出循环水 泵一机二泵 两机三泵和一机一泵运行时循环水流 量与其耗功的关系 最佳运行真空是以机组功率 循环水温度和 循环水流量为变量的目标函数 在量值上为机组功 率的增量与循环水泵耗功增量之差最大时的凝汽器 真空 5 减少机组启动和停止后的辅机电耗 机组 启动辅助设备启动应进行规定 机组停止后 根据 设备的状态 及时停止相应的辅助设备 尤其是循 环水泵等 减少机组停止后的辅机耗电 单机运行 时 用运行设备冷却停止设备 减少厂用电消耗 例如两台机闭冷水联络管 开冷水联络管等 3 4 大力进行设备治理 1 提高辅助设备的效率 在辅助设备运行优 化的同时 必须努力提高辅助设备效率 例如水泵 叶轮车削 去掉一级叶轮 叶型改进 风机叶轮车 削 叶型改进等 使泵或风机在高效区运行 避免 大马拉小车 现象 太仓发电公司两台机组闭冷 泵设计出力偏大 为此对叶轮进行车削 电流下降 8A 改造简单且效果很好 定洲公司对凝结水泵叶 轮进行改造 即去除一级叶轮 降低扬程 保持流 量不变 减少运行时凝结水系统的节流损失 这种 方案节能效果有限 但投资少 简单易行 运行安 全可靠 将原来的五级叶轮改为现在的四级叶轮 凝结水泵平均电流降低约43 5A 降低厂用电率约 0 09 折合降低供电煤耗率约0 30g kWh 准格 尔公司 4锅炉一次风机设计出力过大 将叶轮切割 60mm 电流下降30A 2 强化检修工艺 提高设备检修质量 提高 汽动给水泵投入率 减少电动给水泵耗电率 空压 机系统进行综合治理 减少漏气 避免泵再循环内 漏 减少电能消耗 中速磨煤机合理更换磨辊 空 气预热器漏风治理 双速风机实现高低速之间的自 动切换 提高机组A B C D检修质量 制订机组大 修后连续运行120天的考核目标 减少机组非计划停 机 减少厂用电的消耗 3 5 加强非生产用电和外购电量的管理 1 加强非生产用电的管理 综合厂用电率与直 接厂用电率偏差过大应进行分析 必须按照正确的 统计方法进行处理 因历史原因 生活区用电接到 厂用电系统 要按照非生产用电正确方法统计 扣 除生活区用电 分析变压器损耗与设计值偏差 2 加强外购电量的管理 目前神木发电公司因 水源地与一期共用电源的影响 有外购电量 准格 尔发电公司因启动电源及锅炉燃油泵电源从一期接 入 机组运行 备用 启动都有外购电量 主要是 系统设计与一期共用 发电公司机组启停和备用都 存在着外购电量 因此减少机组非停可有效控制外 购电量 3 6 积极推进技术改进 1 大力推进变频和调速技术应用 从动力设 备能耗分析 由于设计选型容量普遍偏大 加之实 际运行工况经常小于额定工况 常规的工艺系统 采用挡板或阀门进行工况控制 造成能耗大量消耗 在挡板和阀门上 从风机 泵特性曲线看出 当工 况变化时 采用挡板和阀门控制系统能耗变化不 大 造成非额定工况能耗依然较高 为此 实现动 力设备变速运行是很有节能潜力的措施 现在动力 设备实现变速运行的手段有 采用双速电机 液力 偶合器和调速离合器调速 内反馈电机调速 变频 调速等 其中变频调速容量可满足电站所有容量的 需要 优先选用 通过技术研究中心对国华电力所 属发电公司机组调研运行数据看 各个发电公司实 施变频改造均有一定的潜力 从电站实际应用工况 看 可以实施中压变频改造的设备有引风机 送风 机 一次风机 或排粉机 凝结水泵 给水泵 供水泵等 一次风机和凝结水泵由于有最低压力限 制 排粉机有安全输粉的要求 风量要保证一定的 数值 国华电力可组织利用1 3年时间完成六个发电 公司变频技术改造工作 厂用电率可降低1 2 目 前太仓 准格尔公司凝结水泵变频改造正在进行 2 提高对电动机软启动的认识 电动机软启动 具有按照负荷自动调节电流的功能 较常规启动和 运行方式可以节约15 的电能 实现软启动 软停 止 加速和减速时间可以按照实际要求进行设定 更可以消除逆止阀的冲击现象 因此可节省更换部 14 电力技术第 19 卷 件所消耗的费用以及维护费用 对于频繁启动的辅 助设备可以考虑使用 软启动系统改造简单 比较 变频改造 软启动设备相对较少 节省空间 并且 不涉及整流逆变 因此不存在变频器带来的谐波污 染 三河发电公司消防稳压系统改造 在低压消防 泵系统的稳压泵电动机动力回路串接一套软启动装 置 即电动机与开关之间加装软启动装置 该系列 软启动装置的技术规范如下 型号XLC 4 N 最大电 流18A 额定电压380V 额定功率7 5kW 利用该启 动装置功能彻底改善启动和停止特性 投入使用五 年左右 运行正常 未发生任何故障 达到了预期 效果 3 螺杆膨胀动力机节能新设备 我国1983年开 始工业余热及新能源动力回收与发电研究 研制成功 了汽液两相全流螺杆膨胀动力机 江苏天生港 江西 新余等电厂利用锅炉连排或蒸汽余压的螺杆膨胀动力 机工程已投产运行 取得了很好的效果 螺杆膨胀动 力机的相对内效率达到65 75 可取代电动机驱动灰 浆泵或给水泵 降低厂用电率 螺杆膨胀动力机工作 原理 蒸汽 热液或汽液两相流体先进入机内螺杆齿 槽 推动螺杆转动 随着螺杆转动 齿槽旋转逐渐加 长 容积增大 流体降压降温膨胀 或闪蒸 做功后 从齿槽排出 功率从主轴阳螺杆输出 亦可通过同步 齿轮从阴螺杆输出 驱动风机 压缩机 水泵或驱动 发动机发电 其工作过程分为进汽过程 膨胀过程 排汽过程 主要性能指标 介质压差0 3 0 8MPa 介质流量3 25t h 介质温度140 250 输出功 率100 700kW 额定转速1500 3000r min 内效率 65 75 汽耗率小于1 6kg kWh 4 结论 通过分析国华电力所属发电公司机组厂用电率 现状 指出了节能潜力和存在的问题 从基本建 设 管理 运行 检修 技术改造等方面提出了改 进措施 将有效提高机组的经济性 实现节能减排 的目标 参 考 文 献 1 西安热工研究院有限责任公司和北京国华电力技术研究中