低负荷运行时降低火电发电机组厂用电率的措施

发表时间:2020/9/8   来源:《中国电气工程学报》2020年4期   作者:牛金建 李亚斌
[导读] 受国际、国内经济下行影响,电力供大于求的矛盾日趋突出,火电厂年利用小时数年不断降低
        摘要:受国际、国内经济下行影响,电力供大于求的矛盾日趋突出,火电厂年利用小时数年不断降低,导致火电厂长期处于低负荷运行状态。这样的背景下,节能降耗是火力发电机组提高经济效益的主要途径。同样也是提升自身优势,在激烈的竞争中保持不败之地的手段。汽轮机辅机运行工况的优劣,将对火电机组节能降耗产生很大影响。
        关键词:火电厂;厂用电;循环水;凝结水
        引言
        随着国家经济的飞速发展,人们生活水平的提高,生产生活对电能的需求量也不断提升。随着对电力需求的提升,燃煤资源也在飞速的消耗,作为一种不可再生资源,不能提高电能生产对燃煤的利用效率,减少电能生产过程中对电能的消耗,必须注重火力发电中的节能降耗工作。为了促进电力企业的进一步发展,提高电力企业经济效益,减少燃煤的过度消耗,必须对火力发电过程中发电机组的用电率进行控制,加强对发电机组的节能降耗改进,有利于提高资源的利用效率,这符合电力企业未来的发展趋势。
1降低火电发电机组厂用电率的重要意义
        目前电力行业的形势不容乐观:一方面火电机组的增长与电力需求持续放缓,国家统计局数据显示,2018年底中国火电装机容量为1143.67GW[1],煤电投资规模大幅下降,国内电力市场正处于供大于求的状态;另一方面,可再生能源装机容量和发电量的持续增速,为了优先消耗这部分发电量,火电机组需适应电网灵活性深度调峰。二者决定了火力发电参与调峰且长期低负荷运行是未来必然趋势。循环流化床锅炉由于其自身特性,具有不错的负荷调节性能,在现阶段及以后均会在深度调峰中发挥重要作用。长期低负荷运行与年运行时间的减少使得企业需尽可能全面优化循环流化床锅炉的设备与运行,以实现更高的盈利;降低厂用电率,进一步提高能源转化率则显得尤为重要。
2火力发电厂中机组用电率较高的相关因素
        2.1辅机运行效率
        在机组运行过程中,泵与风机等辅机也同时需要运行,运行过程中产生的流体会与管道发生摩擦,进而产生阻力,同时动部分与静部分之间的微小缝隙,也会引起机器性能的丧失,进而使其容积大大降低,影响辅机运行效率,最终就大大提升了辅机的耗电率。
        2.2操作因素
        生产人员在日常操作方面的精细化程度、主辅设备在使用过程中的维护保养情况等因素都对发电厂厂用电率有着很大的影响。
        2.3节流阀门对用电率的影响
        目前,在火力发电厂中,多采用节流调节来实现对辅机流量的控制,但节流阀达到一定程度时,其灵敏性会受到影响,调节出现延后就加大了设备的负荷,负荷的变化也会导致挡板与阀门之间不断需要调整,这就加快了挡板与阀门的磨损速度,从而更易引起设备故障。挡板、阀门的失灵会直接导致整个机组无法正常运行,但如果在机组中不加入流量调节装置,就不能实现对机组负荷状态的随时调整,降低了整个机组的自动化程度,因为调整水平的下降,也会加大发电厂的用电率,增加电力损耗。
        2.4设备问题
        制粉系统设备选型的变化及风烟系统的流程变更也将分别对厂用电量造成0.1%~1.8%的影响。如:在燃用相同煤质的条件下,采用钢球磨相比中速磨将增加约0.1%的厂用电量。各主辅生产系统中需要通过电气设备进行驱动和控制的设备,其型式选取也会对发电厂厂用电量产生一定的影响。


3循环水泵的运行优化措施
        3.1凝结水泵的运行优化
        凝结水泵是火电机组中另1个高耗能的辅助设备,其作用是通过除氧器上水主、副调节门向除氧器提供足够的凝结水,保证除氧器及给水系统正常运行和凝结器处于正常水位运行。巡检司公司两台机组配备有电压等级为6kV的4台1000kW的凝结水泵,并进行了一拖二的变频改造。在机组正常运行时,保持变频凝结水泵运行,工频凝结水泵备用。因变频改造是机组长期处于高负荷运行,凝结水泵转速、流量需求高,调节方式为除氧器上水主、副调门主调手段、变频器副调手段,凝结水泵保持高转速运行、频率输出高、耗电率高。而随着机组发电负荷逐步降低,并长期保持在低负荷运行。上述运行方式下,凝结水系统就存在较大的节流损失。为了减少凝结水系统的节流损失,降低凝结水泵耗电率。
        3.2排粉机耗电量的降低措施
        在机组运行过程中,排粉机的耗电量也相对较高,排粉机密封性不好,存在漏风的问题,这就会严重降低排粉效率,减少排粉机的漏风问题,可以降低排粉机的耗电量。在保证排粉机容量与电动机兼容性的基础之上,选择高效率电动机,有利于提高排粉效率,减少对电能的消耗。对排粉机进行变频调控,减少设备的开启与关闭频次,也能减少开启阶段对电能的损耗。
        3.3生产区域建筑合理化布置
        辅控生产区(包括水处理车间、辅机间冷塔、尿素热解车间等)、烟气提水区、空压机房、主机循环水泵房等主要生产建筑围绕主厂房集中布置,使得厂区内各车间位置布置更加合理,减少了室外管道、沟道和电缆长度,使得管道内工质损失、线廊内电缆线损进一步降低,减小了能耗和运行费用。
        3.4对水泵耗电率的降低方法
        在机组运行过程中,水泵的运行是影响用电率的主要设备之一,因此,要对机组的水泵部分进行改进。对水泵水管道内部阀门以及零部件进行精简,减少不必要的部分,特别是异形部件或弯头部件,这类部件都会加大阻力,让整个流动过程产生更多的摩擦,进而加大阻力导致电力的多余消耗。另外,在水泵的出口部分,应该在满足运行标准的前提现,减小压力,这有利于降低用电量。对水泵内部结构方面,应该根据实际情况对内部间隙做出合理调整,这有利于提升工作效率。最后还应该对水泵的原始节流调整方式做出改进,选择更加先进的调节方式,也能提升水泵工作效率,降低电力消耗。
        3.5设备选型的优化
        (1)给水泵组:借鉴行业先进设计理念,采用1×100%汽动泵配置,2台机共用1台启动用电动给水泵,节省电动给水泵功率5500kW。同时,汽动前置泵与汽动给水泵采用同轴布置方式,节省了1台前置泵电动机的电耗。(2)除尘器:胜利发电厂1号机组采用双室五电场静电除尘器+湿式电除尘器,使除尘效率从往常的≥99.6%上升到99.9%的同时功率大幅下降,从约1600kW降低到500kW,但由于采用静电除尘器+湿式电除尘器设置,使烟气侧系统阻力提高了500~800kPa,需相应增加风机功率约800kW,综合计算静电除尘器+湿式电除尘器除尘系统仍节约电耗约300kW。(3)空气预热器:采用豪顿华公司生产的密封性能更加成熟的三分仓回转空预器,大大降低了系统漏风损失和空预器积灰,间接使引风机电机功率下降约130kW(按照空预器漏风率7%降至4%估算)。
结束语
        综上所述,影响机组用电率的主要因素有许多,针对这些影响因素,在工作中加强对这些设备组件的维护与技术改进,有利于提升设备的工作效率,减少设备故障的发生率,进而达到节能降耗的最终目的。
参考文献
[1]邓爱忠.某发电公司CFB空冷机组厂用电率优化及实施[J].节能,2018,37(12):22-23.
[2]李煜.火电厂降低厂用电率的方法研究[J].自动化应用,2018(11):130-131.
[3]阴世泽.厂用电运行方式优化[J].中国设备工程,2018(19):83-84.
[4]曹沂,杨希刚,王双童.燃煤机组节能降耗综合提效技术研究及应用[J].电力科技与环保,2018,34(04):45-48.
[5]潘宇斌.300MW机组火力发电厂降低厂用电率的方法研究[J].决策探索(中),2018(07):59-60.
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