徐亦淳

上海電力股份有限公司

煤電企業(yè)降低煤耗技術(shù)措施探討

徐亦淳

上海電力股份有限公司

供電煤耗是衡量發(fā)電廠經(jīng)濟性的最重要指標之一, 根據(jù)《煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃（2014—2020年）的通知》文件精神，現(xiàn)役燃煤發(fā)電機組要加快推進節(jié)能降耗工作。通過對現(xiàn)存主流燃煤發(fā)電機組現(xiàn)狀進行分析，尋找可節(jié)能的空間和方向，提出了從設(shè)備改造、運行方式優(yōu)化、節(jié)能新技術(shù)運用、控制改進等方面降低供電煤耗的技術(shù)措施。

煤電企業(yè)；供電煤耗；技術(shù)措施；經(jīng)濟效益

近年來，由于電力市場需求減緩以及清潔能源爆發(fā)式增長，燃煤發(fā)電機組利用小時數(shù)與負荷率逐年下降，以及大量環(huán)保設(shè)備改造投入，這都給供電煤耗下降帶來不利因素。國家三部委聯(lián)合印發(fā)的《煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃（2014～2020年））的通知》（發(fā)改能源[2014]2093號），提出加快燃煤發(fā)電升級與改造，重點對30萬kW和60萬kW等級亞臨界、超臨界機組實施綜合性、系統(tǒng)性節(jié)能改造，要求到2020年現(xiàn)役燃煤發(fā)電機組改造后平均供電煤耗低于310 g/kWh。這要求現(xiàn)存燃煤發(fā)電機組要挖掘降煤耗潛力，大力開發(fā)和推廣節(jié)能減排新技術(shù)，積極開展優(yōu)化運行方式和設(shè)備技術(shù)改造。

1 降低汽輪機本體熱耗

（1）汽輪機通流改造

目前我國300 MW～600 MW等級亞臨界煤電機組，多采用80至90年代的設(shè)計制造，存在通流效率低、熱耗率高等普遍問題，部分機組熱耗率與設(shè)計值相差高達300 KJ/kWh以上，嚴重影響機組的經(jīng)濟性。汽輪機通流部分改造，是提高機組效率、降低煤耗的有力措施。目前國內(nèi)大型汽輪機制造廠都有自身特點的汽輪機通流改進技術(shù)，大都采用新型葉片可以提高葉片效率、降低汽封損失、優(yōu)化機組低壓通流氣動性能、消除汽輪機部件磨損、優(yōu)化回熱系統(tǒng)、改進原先設(shè)計不合理等技術(shù)。通流整體改造后機組效率一般可提高3%以上，熱耗率下降250 kJ/kWh以上，出力可增加5%以上，效益顯著。

（2）低壓缸排汽通道優(yōu)化

部分國產(chǎn)引進型300 MW、600 MW汽輪機結(jié)構(gòu)較為緊湊，其低壓缸排汽在凝汽器內(nèi)分布不合理，造成凝汽器冷卻管熱負荷不均勻，熱交換能力未被充分發(fā)揮，造成凝汽器壓力、端差以及汽輪機排汽壓力均高于設(shè)計值。而低壓缸排汽通道優(yōu)化改造是解決該結(jié)構(gòu)缺陷的廣泛有效的手段，該技術(shù)通常對排汽通道蒸汽流場進行模擬研究，計算得到的原有結(jié)構(gòu)下凝汽器管束入口蒸汽流場分布情況，有針對性地在凝汽器喉部的適當位置，采取安裝導(dǎo)流裝置的辦法，引導(dǎo)排汽汽流，減少排汽渦流、均勻排汽流速，使低壓缸排汽流場趨于合理、凝汽器換熱管的熱負荷更均勻、熱交換能力能夠更好發(fā)揮，從而提高凝汽器真空。采用低壓缸排汽通道優(yōu)化的機組一般能提高真空0.3kPa，對應(yīng)降低煤耗0.7 g/kWh以上。

（3）汽封改造優(yōu)化技術(shù)

傳統(tǒng)的梳齒型汽封是現(xiàn)代火電廠通常采用的汽輪機汽封形式，維修方便但密封效果較差，隨著機組運行時間和啟停次數(shù)影響，汽封容易磨損造成間隙增大，使得大量蒸汽做功能力降低，嚴重影響汽輪機經(jīng)濟性。目前許多火電廠采用各種新型汽封取代原設(shè)計的傳統(tǒng)汽封，隨著汽封技術(shù)的不斷發(fā)展，其型式多種多樣，典型如布萊登汽封、刷式汽封、蜂窩式汽封等，主要通過增加齒數(shù)、減小間隙、增加阻力，來提高密封效果，減小漏汽所造成的損失。多數(shù)企業(yè)的試驗表明：根據(jù)自身的技術(shù)特點，結(jié)合汽輪機的結(jié)構(gòu)和實際運行狀況，因地制宜的使用各種新型汽封，均能夠達到較好的效果，減少了汽輪機內(nèi)部及外部的漏汽損失，提高機組熱效率較為顯著。

2 提高凝汽器真空

（1）蒸汽噴射真空技術(shù)

凝汽器真空泵在設(shè)計選型時，為保證初建真空的時間，真空泵和配套電機余量均過大，造成正常運行時，真空系統(tǒng)電耗大。水環(huán)真空泵性能、出力受制于工作液溫度的變化，夏季高溫時，水環(huán)真空泵性能、出力下降，會導(dǎo)致凝汽器真空下降，造成機組經(jīng)濟性降低。在原抽真空系統(tǒng)抽氣母管上并接一套凝汽器蒸汽噴射真空系統(tǒng)，以少量輔汽作為動力蒸汽，通過動力噴嘴以超音速射流，產(chǎn)生真空，抽吸混合氣體，蒸汽冷凝成水回收熱井，并加裝一臺小功率水環(huán)真空泵可維持真空。通過去除抽氣余量、降低水環(huán)真空泵的電負荷來實現(xiàn)節(jié)能，某廠4臺300 MW煤電機組通過技改，年平均可提高機組真空約0.2 kPa左右，降低煤耗0.45g/ kWh。

（2）冷端優(yōu)化技術(shù)

火電廠冷端設(shè)備和系統(tǒng)對經(jīng)濟性的影響可歸結(jié)為兩類，一類是影響排汽壓力進而影響機組的出力；另一類是耗能設(shè)備如循環(huán)水泵、真空泵、凝結(jié)水泵等耗功影響廠用電。冷端優(yōu)化技術(shù)以冷端系統(tǒng)為研究對象，既考慮凝汽器壓力變化對機組出力的影響, 還考慮冷端系統(tǒng)內(nèi)泵功的變化對廠用電的影響，從冷端系統(tǒng)整體的角度出發(fā), 確定最佳真空、循泵運行方式、真空泵運行方式和循環(huán)水量, 提高冷端系統(tǒng)的運行經(jīng)濟性，進而提高整個機組的經(jīng)濟性。冷端優(yōu)化系統(tǒng)通過合理地調(diào)配循泵運行方式，保證在機組出力增加的同時廠用電盡可能的降低，使循泵運行在最經(jīng)濟的運行方式，從而提高機組的經(jīng)濟性。冷端優(yōu)化技術(shù)已經(jīng)在多家300 MW、600 MW、1000 MW火電機組上采用，總體供電煤耗下降約0.5 g/kWh以上，節(jié)電效果也較為明顯。

（3）冷卻塔優(yōu)化改造

在不影響冷卻塔結(jié)構(gòu)的情況下，通過使用換熱性能更高的噴嘴和填料，優(yōu)化淋水構(gòu)架，增大有效淋水面積，實現(xiàn)各區(qū)均勻配水，有效提升冷卻塔的冷卻性能，從而降低冷卻塔的出水溫度，提高凝汽器的真空。根據(jù)幾家實施冷卻塔優(yōu)化改造的電廠的應(yīng)用數(shù)據(jù)，改造后冷卻塔出塔水溫比改造前降低1℃，真空可提高0.4 kPa，降低供電煤耗0.9 g/kWh。

（4）加強循環(huán)水系統(tǒng)膠球和濾網(wǎng)的管理

膠球系統(tǒng)重點監(jiān)視收球率，投入膠球時盡量利用循環(huán)水流量較大的時機，采用合適的膠球。循環(huán)水二次濾網(wǎng)應(yīng)采用定期投入與壓差管理相結(jié)合的方式，及時清污和排污。

3 降低排煙溫度

（1）煙氣余熱利用

燃煤鍋爐排煙設(shè)計溫度一般為120～130℃，目前隨著低低溫電除塵器的應(yīng)用能夠有效提高除塵效率，降低煙塵排放，拿低低溫電除塵器設(shè)計進口煙溫90℃來設(shè)計，煙氣余熱就有約30℃的利用空間。目前煙氣余熱利用技術(shù)較多，以系統(tǒng)較為簡單的在電除塵前加裝煙氣/凝結(jié)水換熱裝置為例，利用鍋爐尾部煙氣余熱提高凝結(jié)水溫度，減少低壓加熱器抽汽量來降低汽耗，同時煙氣溫度降低使體積流量減小，鍋爐引風機、增壓風機的電耗降低，并提高了電除塵效率。經(jīng)改造完成了某電廠測算，電除塵進口煙氣溫度降低30℃，使煙氣體積流量約降低10%，提高除塵效率約0.05%，供電煤耗降低1.35 g/kWh以上，目前在國內(nèi)也已有不少電廠采用了煙氣余熱利用技術(shù)。

（2）空預(yù)器密封改進

采用全向柔性密封技術(shù),降低空預(yù)器漏風率至5%以內(nèi)，降低風機耗電率，熱風溫度及鍋爐效率也相應(yīng)提高。

4 降低未完全燃燒損失

（1）提高磨煤機出口溫度

一般磨煤機出口風溫在80℃以下，在燃用低熱值經(jīng)濟煤種時磨煤機出口溫度會進一步下降而且一次風量會加大，煤粉干燥不夠和在爐膛燃燒時間縮短會影響灰渣含碳量升高。在磨煤機安全運行的前提下，通過加大熱風量，或者加裝一次風加熱器，提高磨煤機出口溫度，提高鍋爐燃燒效率，有效降低灰渣含碳量。

（2）加裝磨煤機動態(tài)分離器

燃煤電廠燃用與設(shè)計煤種偏差比較大的煤種，磨煤機出口煤粉細度往往非該煤種能易燃盡的煤粉細度。通過在磨煤機出口加裝動態(tài)分離器，可以在線自動調(diào)節(jié)磨煤機出口煤粉細度，對鍋爐燃燒不同煤種時，通過動態(tài)分離器調(diào)節(jié)最佳煤粉細度。

5 運行控制優(yōu)化

（1）機組整體協(xié)調(diào)控制優(yōu)化

通常從機組運行的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)出發(fā)，采用耗差分析法辨識鍋爐主要可控耗差，對鍋爐燃燒風量監(jiān)測裝置、制粉系統(tǒng)運行方式、鍋爐燃燒運行方式等逐一進行了試驗和參數(shù)優(yōu)化，并設(shè)置進機組整體協(xié)調(diào)控制中。在安全運行的基礎(chǔ)上，提高機組變負荷性，消除汽溫偏差，提高受熱面的安全性，提高了鍋爐效率和蒸汽參數(shù)。此種技術(shù)對新建機組和進行過重大技改的機組有較大的提升效果。

（2）凝水調(diào)頻技術(shù)

對于純反動式汽輪機組，利用的是汽機回熱/加熱系統(tǒng)中蓄能的變化，是指機組變負荷時，在凝汽器和除氧器允許的水位變化范圍內(nèi)，調(diào)整凝泵出口調(diào)門的開度，改變凝結(jié)水流量，從而改變抽汽量，暫時獲得或釋放一部分機組的負荷。用此方法，可使主調(diào)門全開，消除汽輪機進汽節(jié)流損失，機組的加（減）負荷速率和一次調(diào)頻能滿足電網(wǎng)要求，該技術(shù)降低供電煤耗約1.2 g/kWh以上。

（3）低負荷閥點控制技術(shù)

對于調(diào)節(jié)級汽輪機組，在低負荷退出AGC階段，采用取消調(diào)門重疊度和調(diào)門節(jié)流的閥點運行方式，與負荷匹配的調(diào)門全開，其它調(diào)門全關(guān)，此時為調(diào)節(jié)級效率最高的最佳經(jīng)濟點，并做好投退AGC運行方式的切換邏輯，保證機組切換閥點控制方式的安全運行，采用低負荷閥點控制技術(shù)的低負荷運行時段可以降低煤耗0.8 g/kWh以上。

（4）優(yōu)化吹灰方式

鍋爐吹灰“過吹”易出現(xiàn)耗汽增多，受熱面磨損,汽溫過低等情況；“欠吹”易出現(xiàn)結(jié)焦，影響鍋爐受熱面?zhèn)鳠嵝Ч⑸踔翣t管局部過熱等情況，經(jīng)濟型都比較差。目前隨著現(xiàn)代燃煤鍋爐在線測溫點越來越多，采用在線采集鍋爐運行數(shù)據(jù)在專用傳熱模型上進行計算，計算出各段受熱面的清潔度系數(shù)，提出受熱面優(yōu)化吹灰的判斷結(jié)果，開發(fā)出在線吹灰優(yōu)化軟件，為運行人員執(zhí)行吹灰操作提供指導(dǎo)意見，減少吹灰次數(shù)，提高解決受熱面“過吹”和“欠吹”現(xiàn)象。

6 降低啟停損失

（1）啟動凈壓上水

不啟動給水泵、靜壓狀態(tài)下的鍋爐上水及不點火的熱態(tài)水沖洗。這種水沖洗技術(shù)不用啟動給水泵，也不用點火加熱，節(jié)約了大量的燃料和廠用電，并且操作簡單，可控性好。

（2）鄰爐加熱

鍋爐點火前，利用臨近鍋爐的蒸汽對給水進行加熱，提高鍋爐進水溫度，作為鍋爐啟動初期的加熱源。可以減少了啟動過程中的燃油、燃煤量和廠用電消耗，也大大縮短了啟動時間。由于沖洗的水溫高，且整個被沖洗受熱面內(nèi)的沖洗介質(zhì)均處于汽水兩相流，極大地改善了沖洗效果。對超臨界鍋爐而言，由于鍋爐加熱初期的溫度可控，緩解了啟動初期的氧化皮剝落和生成。

（3）減少啟停損失

制定機組啟停的標準操作卡。根據(jù)啟停要求的時間，規(guī)范各系統(tǒng)、輔機啟動、點火、升溫升壓、沖轉(zhuǎn)并網(wǎng)的操作步序和時間控制，避免輔機多余運行和燃料多余消耗，節(jié)省啟停損失。

7 結(jié)語

對于燃煤電廠而言，燃煤消耗量占發(fā)電成本的60%～70%，節(jié)能降耗不僅有利于不可再生資源的綜合有效利用，更能降低發(fā)電企業(yè)生產(chǎn)成本，增加自身市場競爭力的重要手段之一。燃煤電廠要把降低供電煤耗作為降低發(fā)電成本、提高經(jīng)濟效益重要任務(wù)來抓。

Study on Reducing Coal Consumption Technical Measures Measures of Coal-Electricity Enterprise

Xu Yichun
Shanghai Electrical Power Co.,Ltd

Supplying electricity and consuming coal is one of the most important index to evaluate power plant economy. According to 〈Notification of Coal Electricity Energy Saving and Emission Reduction Upgrading and Renovation Action Plan (2014-2020)〉 document spirit, we should accelerate energy conservation and consumption reducing work on existing coal-fired power generation units. Through analysis current condition of existing mainstream coal-fired power generation units, the author looks for feasible room and direction for energy conservation. It puts forward several technical countermeasures to reduce electricity supply coal consumption, including equipment modification, operation mode optimization, new energy saving technologies application and control improvement.

Coal Electricity Enterprise, Electricity Supply Coal Consumption, Technical Measures, Economic Benefits

10.13770/j.cnki.issn2095-705x.2017.01.010

徐亦淳：（1979-），男，工程師，本科，從事發(fā)電技術(shù)節(jié)能管理工作。