提高火电大机组辅机效率的途径.ppt

1、1,提高火电大机组辅机效率的途径,中国电力企业联合会科技中心 尧国富 01068516592,2,0.概述 随着现代火电机组单机容量的不断提高，单元机组接线方式被大量采用，厂用电由本机接带，其中主要的辅机设备包括汽机的电动给水泵、凝结水泵、循环水泵、锅炉的引风机、送风机、磨煤机等均属6kV辅机。6kV辅机用电率占去了全部厂用电的80以上，所以提高6 kV辅机的运行效率，对降低厂用电有明显的效果。机组低负荷运行时6kV辅机的效率比额定负荷运行时低的多，因此重视机组在低负荷期间6kV辅机的效率，是降低厂用电率的关键。,3,早期的高压机组、超高压机组由于容量较小，泵与风机没

2、有变速装置，厂用电率比较高，大都在7%8%的水平。从引进型300MW600MW亚临界机组开始，在设计上重要的水泵由50%容量的2用1备逐渐设计成100%容量的1用1备、给水采用汽动给水泵、液力偶合变速等装置，厂用电率降低到了5%的水平（如果上脱硫要增加0.8%1%左右）。 随机选取2008年度300MW级厂用电率指标见表1； G公司所属电厂6000MW机组2008年度厂用电率指标见表2。 直接空冷机组在此基础上要增加4.5%的水平，主要是凝结水泵耗电率和空冷岛的冷却风机群耗电率的增加。,5,表1 300MW机组厂用电率指标,6,表2 600MW机组的综合厂用电率,7,近两年在600MW1000

3、MW超临界、超超临界机组设计中由于采取了进一步的优化设计，主要是取消了电动给水泵（用邻机的备用汽源采取汽动给水泵冷态启动机组）、凝结水泵采用变频、双速循环水泵等优化设计，厂用电率降低到了4%的水平，极大地提高了机组的经济性。,8,1. 厂用电率 火电机组的发电厂用电率取决于辅助旋转机械的系统设计、设备选型、驱动方式、综合效率等各方面因素。虽然在火电机组规划设计中并没有对各种辅助转动设备的单耗及耗电率做出明确的规定，但在机组的可研报告以及初步设计中对“厂用电率”这个综合指标都给出一个确切的数值。而且作为业主来说总是希望将厂用电率设计在一个可以接受的水平，以提高机组的经济效益。,随着现代化火电机组

4、单机容量的不断提高，单元机组接线方式被大量采用，厂用电由本机接带，其中主要的辅机设备包括汽机的电动给水泵、凝结水泵、循环水泵、以及锅炉的引风机、送风机、磨煤机等，均属6kV辅机转动设备。6kV辅机转动设备用电率占去了全部厂用电的80以上，降低厂用电率必须首先降低6 kV辅机转动设备用电量及耗电率。为此提高6 kV辅机转动设备的运行效率，对降低厂用电有着直接的影响。而低负荷时6kV辅机转动设备的效率比高负荷时低的多，因此重视机组在低负荷期间6kV辅机转动设备的效率，是降低厂用电率的关键。,9,考核辅助旋转机械效率有三个指标： （1）辅机效率：转动设备的设计效率，单位是%； （2）辅机单耗：是指转

5、动设备或系统每提供1t或1m3（水、煤粉、烟风）等介质所消耗的电量，单位是kWh/t； （3）辅机耗电率：是指统计期内转动设备所消耗的电量与机组发电量的百分比，单位是%。,10,常规火电机组的厂用电率主要是消耗在诸如磨煤机（占厂用电的25.4%）、引风机（占厂用电的11.1%）、送风机（占厂用电的5.5%）、排粉机（占厂用电的5.1%）、给水泵（占厂用电的0.3%）、循环水泵（占厂用电的19%）、凝结水泵（占厂用电的7.1%）等转动设备上，共占厂用电的82%左右；电除尘、化学制水、除灰除渣、输煤系统、其它转动设备占厂用电的15%左右；电厂照明、办公用电、维修用电占厂用电的3%左右。所以旋转设备

6、的效率基本上决定了厂用电率的水平。 近几年类火电机组开始上脱硫脱销环保设备，厂用电率在原有的基础上又增加了1%。 年发电量为80亿kWh，厂用电率为5.4%，全年消耗的厂用电量在4.32亿kWh，年度各主要转动设备电量消耗及占厂用电的百分比见下表：,11,12,从表4中可以看出，磨煤机年消耗电量在1亿kWh以上，循环水泵年消耗电量也在8000万kWh以上，所以，对于大型发电厂来讲，如何采取措施，提高转动设备的效率，是降低厂用电量的重要工作内容。,13,2. 设备选型对耗电率的影响 2.1 送风机 600MW机组送风机耗电率为0.2%。 送风机实际运行效率与送风机的选型有关。送风机选型合适的话，

7、在满负荷运行时， 送风机的工作点处于高效率区，送风机运行效率最高。如果送风机选型偏大，则在满负荷实际运行时，送风机偏离高效率区工作点运行，实际送风机运行效率低。从表5 中可以看出，超临界F厂、直接空冷E厂送风机设备选型偏大，在机组满负荷运行时，送风机效率未达到设计值。 亚临界D厂、亚临界C厂、亚临界A厂、亚临界B厂的送风机选型合适，在机组满负荷运行时，送风机效率较高。,14,15,16,从下表可以看出，华能沁北、汕头和太仓电厂由于设计较早，送风机耗电率普遍高于G公司所属电厂的亚临界机组，这与锅炉的空器预热器漏风率较低以及运行氧量的水平相关。 华能600MW超临界机组送风机、引风机、一次风机、耗

8、电率（没有脱硫）,2.2 引风机 600MW机组引风机耗电率为0.6%。 同送风机一样，引风机实际运行效率与引风机的选型有关，引风机选型合适，则满负荷时， 引风机的工作点处于高效率区，引风机运行效率高。如果风机选型偏大，则在满负荷实际运行时，引风机运行工作点偏离高效引区，实际风机运行效率低。从表6中可以看出，亚临界C厂采用了动叶可式调轴流引风机，各运行负荷下的效率都可达到较好的水平。在部分负荷运行时，动叶可调轴流风机的运行效率高于静叶可调式，因而亚临界C厂的引风机耗电率小于其它5个电厂。,17,亚临界直接空冷E电厂引风机选型偏大，在机组满负荷运行时，引风机节流损失大。亚临界D电厂、亚临界A厂、

9、亚临界B厂的引风机选型合适，在机组满负荷运行时，引风机效率较高。 华能沁北、汕头及太仓600MW超临界机组锅炉引风机配备了上海鼓风机厂生产的静叶调节式离心风机，引风机的耗电率见表7。华能沁北、汕头和太仓电厂与G公司所属5个电厂的引风机耗电水平基本相当。,18,2.3 一次风机 600MW机组一次风机耗电率为0.4%。 华能沁北、汕头和太仓600MW超临界机组锅炉的一次风机配备的上海鼓风机厂生产的离心式风机，在部分负荷运行时，离心式一次风机的节流损失大，风机效率较低，因而华能沁北、汕头和太仓600MW机组锅炉的一次风机的耗电率远高于G公司所属6个电厂的动叶可调式一次风机的耗电率。,19,2.4磨

10、煤机 600MW机组磨煤机耗电率为0.4%，制粉单耗8kWh/t。 磨煤机设备选型主要性能指标有煤粉细度、最大出力、保证出力、磨煤单耗等指标。根据磨煤机性能考核试验，上重生产的 HP983 磨煤机的实际磨煤电耗均超过了设计保证值，亚临界D厂、亚临界C厂曾对磨煤机进行过调整试验，制粉电耗依然超过了设计保证值。 直接空冷E厂的 HP1003、亚临界A厂 MPS 磨的磨煤电耗基本达到了设计保证值。 厂家的磨煤电耗保证值是理论计算值，缺乏工程以及运行依据，因而该项保证实际无法满足。,20,21,性能试验磨煤单耗,华能600MW超临界机组磨煤机同样存在着磨煤机实际电耗高于设计保证值的情况。 华能汕头电厂

11、3 号 600MW 机组设计煤种为神府东胜煤， 配备了上海重型机械厂生产的 HP1003磨煤机，磨煤单耗设计保证值为 7.9kWh/t。根据该锅炉 A、B 磨磨煤机性能试验的结果：A 磨煤机额定出力时磨煤单耗9.50kWh/t；最大出力时磨煤单耗9.64kWh/t。B磨煤机额定出力时磨煤单耗9.37kWh/t；最大出力时磨煤单耗 9.25kWh/t，都超出了性能保证值。 制造厂家的磨煤机单耗保证值是理论计算值，缺乏工程实践数据以及运行数据的支持，因而该项保证实际运行中往往是无法保证的。,22,23,2.5提高制粉系统效率 制粉系统的厂用电量占锅炉厂用电量的36.3%，占1/3还要多，见下表。因

12、此，降低制粉系统耗单耗对做好节能降耗工作具有重要意义。 锅炉厂用电量的百分比,24,一台300MW亚临界机组锅炉制粉单耗一直偏高，投产后从没有达到过原设计制粉系统单耗26.5kWh/t的要求，制粉系统平均单耗为28.96kWh/t。见下表。每磨制一吨煤粉多耗电2.46kWh，每天需磨制一万吨煤粉，多耗电2.46万kWh，导致厂用电率上升。 月份磨煤制粉耗电率,2.5.1制粉单耗搞得原因 （1） 排粉风机入口风门开度的影响 制粉系统运行时，排粉风机入口风门是全开的，通过试验发现制粉系统最佳通风量是小于最大通风量的，而且每套系统由于管道阻力不同，其最佳通风量也不同。排粉风机入口风门全开，导致系统风

13、量过大，粗粉分离器的离心分离力大，使回粉管中合格煤粉的比例达1012，大于5的设计值。因此，排粉风机入口风门开度是影响制粉电耗的一个主要原因。 （2） 磨煤机钢球配比的影响 磨煤机用钢球有三种规格，直径分别为40、50、60mm，设计配比是40：3、50：3、60：4。 通过对各磨煤机钢球直径进行实际测量发现，磨煤机钢球直径配比偏离标准，直径小于40mm的小钢球过多，增加了磨煤机负荷，制粉系统出力效率低，是影响制粉系统单耗的主要原因。,25,（3 ）磨煤机钢球装载量的影响 现有磨煤机钢球装载量符合设计要求，且经过试验验证，磨煤机的标准为：在磨煤机正常运行时，磨煤机电流维持在841A范围内。磨煤

14、机在长期运行中，钢球会磨损，钢球装载量会减少，表现为磨煤机电流减小。运行人员通过监视磨煤机电流，分析其变化来判断磨煤机钢球装载量是否合理，及时添加钢球。因此，对制粉单耗影响很小。,26,2.5.2排粉风机入口风门最佳开度（1）通过试验确定各排粉风机入口风门最佳开度 在四套制粉系统进行试验：在满足制粉系统通风量的情况下，逐渐关小排粉机入口风门，使回粉管中合格煤粉所占比例减至最小极限，此时排粉机入口风门开度即为最佳开度， 试验结果记录见下表：,27,从试验结果得出，在相应风门开度下，回粉管中合格煤粉所占比例小于5%的设计值，减少了回磨煤机重新磨制的合格煤粉数量。而且入口风门关小后，排粉风机电流相应

15、减小，降低了排粉风机电耗。 （2）重新进行钢球配比，并制定定期筛选钢球制度 对四台磨煤机的钢球进行筛选，将直径小于40mm的小钢球取出，并按设计配比40：3、50：3、60：4的比例，重新进行钢球配比。 磨煤机长期运行，钢球必然会磨损，如果不定期筛选小钢球，到了一定时间配比就会偏离设计值。过去筛选周期比较随意，只在机组大修时进行。为确定合理的筛选周期，通过试验和计算，并结合同类型磨煤机的情况，确定磨煤机运行达3000h筛选一次钢球较合理，制定出定期筛选钢球制度为3000h/次。 通过排粉风机入口风门的调整以及重新进行钢球配比的措施，制粉单耗由28.96kWh/t降至26.1kWh/t，下降了2

16、.86kWh/t。按耗煤量120t/h、每年运行7500小时计算，则每年节约电量257.4万kWh。,28,2.5.3 制粉系统综合效率 不论是中储式系统，还是直吹式系统都存在制粉单耗偏大的问题，而且电厂运行一般缺乏制粉系统经济性试验数据，开展这方面经济运行的技术基础不够。 （1）直吹式中速磨系统要尽最大可能使一次风机的容量与磨煤机相匹配，因为对一次风的参数要求稳定运行，所以设备选型一般多选离心风机定速驱动，这样风机的选型匹配就非常重要，一般对于余量超过15%的风机进行改造耗电下降30%。另外一次风母管风压不易要求过高，一般为了制粉系统调整的稳定性，往往在设计上要求一次风母管压力高于需要值15

17、%-20%，造成耗电增加20%以上，再有就是一次风量适当减小，一次风量以满足输送煤粉和燃烧挥发份所需氧量为依据，不能再高。在现场要靠严格的试验来确定，正确控制一次风量对锅炉燃烧和整体节电都是很重要的。,29,（2）钢球磨中间储藏式系统，要通过严格的制粉系统经济性试验，确定钢球装载量、通风量，对余量大的排粉机要进行改造，在确定了钢球装载量和通风量之后，安装磨煤出力自动控制装置会达到满意的效果。实践证明，如果电厂按照制造厂提供的技术资料运行是不可能达不到制粉系统最佳经济运行效果的。通过多数电厂的技术改造及现场试验证明，进行制粉系统技术改造措施可以是制粉系统耗电下降30%左右。,30,3烟风系统 影

18、响烟风系统电耗率的主要因素是烟风总量增大和风机装置效率低下的问题。 （1）烟风总量增大的问题 炉本体、处于负压的制粉系统、空气预热器的漏风，以及炉膛过剩空气系数控制水平都是造成系统烟风总量增大原因。烟风总量的增大在增加大了锅炉排烟损失的同时，还会导致风机耗电率的增大； （2）风机装置效率方面的问题 烟风系统节流压损大是造成装置效率降低的主要因素。从出现的问题看，设备选型配置问题是主要方面，而风机自身效率低是次要。解决这些问题的方法是，在试验的基础上可以考虑对叶轮进行改造。调峰时间较长的机组还可以考虑将定速驱动改为变速驱动。改造后的运行耗电可下降40%。,31,（3）驱动方式 驱动方式是导致装置效率低的一个重要因素。当前300MW、600MW机组的引风机一般都选取定速驱动、静叶可调的轴流风机的设计模式，较少直接采用变频或液力偶合器及液体电阻的变速驱动方式。定速驱动系统可以在一定程度上降低工程造价，但是在适应变工况运行