1000MW火力发电机组节能管理及节能技术应用

1000MW火力发电机组节能管理及节能技术应用

潘秀兰史泽渊朱婧斐

（安徽安庆皖江发电有限责任公司安徽安庆246008）

摘要：我国是能源大国，同时又是耗能大国，为了保证可持续发展，采取节能降耗措施是现阶段急需解决的问题之一。节能与环保需要协调发展，在有效改善环境的前提下，采取必要的节能降耗措施是各行各业得以发展的保证。火力发电企业是能源消耗大户，因此，优化机组运行方式，采用新的节能降耗技术，提高火力发电机组效率，降低单位能耗，能有效提高能源利用率。1000MW火力发电机组目前是国内较先进的机组，一般为超超临界机组，本文以安徽安庆皖江发电有限责任公司的1000MW机组为例，从设计到投产后的相关节能技术改造着手，研究超超临界1000MW机组节能管理策略，为其它同类型机组设计及运行中进行节能技术改造提供思路。

关键词：火力发电；超超临界；节能管理

1.引言

节能减排是我国“十三五”重点工作之一，如何有效进行有效的节能减排，一直以来是国家能源局及全国各行业探索的目标。对于全社会来说，能源的消耗电能占主要地位，我国电能的来源主要是火力发电，根据中国电力企业联合会统计2017年火力发电装机容量占我国发电装机容量的62.2%，所以火电企业对节能工作十分重视。1000MW火力发电机组目前是国内较先进的机组，一般为超超临界机组，本文以安徽安庆皖江发电有限责任公司的1000MW机组为例，从设计到后来的相关节能技术改造着手，研究目前超超临界1000MW机组节能管理策略，为其它同类型机组设计及运行中进行节能技术改造提供思路，希望有益于电力系统节能减应用，为节约资源和保护环境做贡献。

2.全国1000MW超超临界火力发电机组情况

2016年全国1000MW火力发电机组共78台，从锅炉生产厂分布情况看东方锅炉的机组占比46.2%，其次是上海锅炉厂占比29.5%，哈锅占比19%，三大锅炉厂占比94.7%；汽机分布主要是上海汽轮机厂生产的汽轮机占比56.4%，东汽占比30.8%，哈汽占比10.3%，三大汽轮机厂占比97.5%。根据以上数据，国内1000MW超超临界机组类型比较集中，研究本类型机组的节能管理能够有效应用于其它国产机组。

3.安徽安庆皖江发电有限责任公司1000MW机组情况介绍

安徽安庆皖江发电有限公司2x1000MW超超临界机组为一次中间再热纯凝湿冷闭式循环机组，三大主机分别是汽轮机为由上海汽轮机厂生产的汽轮机型号为N1000-28/600/620超超临界一次中间再热单轴四缸四排汽双背压凝汽式汽轮机；锅炉为东方锅炉厂生产的DG2910.12/29.15-II1超超临界变压运行直流炉，发电机为上海汽轮发电机有限公司生产的THDF125/67型发电机，额定功率是1000MW。

4.节能策略的管理角度研究

节能管理一般受制于管理者的重视程度，一个企业节能做的好不好，在于管理者的重视程度。对于火力发电企业需要重点关注的方面较多，比如安全、经济效益、节能以及环保等，而这些有部分是相互冲突的，比如节能和环保、安全与节能，如何平衡各方面的利益，对管理者来说是做出决策是比较困难的。当管理者重视节能管理时，节能工作就便于开展，资金等扶持政策也会相对较优。

节能管理范围是一个不易定义的范畴，对于不同的行业有不同的内容，对于火力发电企业业说，节能管理范围不仅限于厂内，可以拓延到上下游产业链，比如上游的煤炭的采购、运输中的各个环节，下游的变压器损耗及输配电的线损等。

5.节能策略的技术角度研究

节能管理中重要的一环是技术，投产前采用先进的节能设计、投产后进行不断更新的技术改造以及日常生产中的优化运行都是从技术层面进行的节能工作。技术方面的节能工作，占节能工作中最重要也是收益最明显的一部分。

目前1000MW机组的节能技术主要有提高主蒸汽温度压力、二次再热技术、三个双流低压缸设计、十级回热、增加低压缸末级叶片的长度、等离子点火技术、汽轮机通流改造、汽动引风机、空预器柔性密封、回热系统外置蒸汽冷却器、高位冷却塔技术、循泵和开式循环泵合一、循泵变频改造或双速改造、引增合一和小汽轮机驱动改造、两级低温省煤器、开式水泵增加旁路、凝结水泵深度变频、电除尘高频电源改造等。

5.11000MW机组节能设计

节能设计是节能工作是最重要的一环，也是避免重复投资的最重要手段，所以重视节能设计是十分必要的事，但是由于目前很多新的项目上马时，都过于重视单位容量投资导致设计中节能工作得不到重视，最后机组上来后，进行了很多节能改造，造成重复投资和浪费现象。但是部分企业却做的很好，比如安徽安庆皖江发电有限责任公司两台1000MW机组在设计阶段采用了很多节能最新技术。具体如下：

1、选用先进的主机设备，包括高效率锅炉，高参数、低背压汽轮机，公司选用东方锅炉厂，汽机选用上海汽轮机，发电机选用上海汽轮发电机厂生产的发电机，这种配置基本是最合理的国产机组配置方案。

2、提高设计参数：将主机参数提升至“28MPa/600℃/620℃”，发电煤耗降低1.77克/千瓦时。

3、采用高位冷却塔技术：高位收水冷却塔和大型立式蜗壳型循环水泵，噪声降低8.5dB，降低厂用电率0.379%，降低发电煤耗1克/千瓦时。

4、增加外置式蒸汽冷却器：#3高加设有外置式蒸汽冷却器，使发电煤耗降低约0.48克/千瓦时。

5、优化汽轮机回热系统：采用9级回热，包括三台高压加热器，1台除氧器，5台低压加热器，降低发电煤耗约0.34克/千瓦时。

6、采用烟气余热利用技术：脱硫塔入口设置烟气余热利用装置，通过锅炉的排烟加热凝结水，降低热耗33kJ/kWh，提高全厂效率约0.25%，降低发电煤耗1.65克/千瓦时，同时每台炉减少脱硫系统耗水量45t/h。

7、采用高效旋汇耦合湿法脱硫技术，高频电源控制三室五电场静电除尘器+高效脱硫除尘除雾一体化管束式除尘器，使烟气污染物实现了近零排放。每年可节约标煤13.30万吨，减少二氧化碳排放32.88万吨，减少二氧化硫排放1.12万吨，减少NOX排放8387吨。

8、优化主、再热蒸汽管道阻力，在额定工况下，主蒸汽管道压降控制在汽轮机进汽压力的5%以内，再热系统压降不大于7%高压缸排汽压力，提高了机组运行的经济性。

9、采用微油点火装置，大幅度降低调试、启动及低负荷稳燃用油。

10、取消电动给水泵：汽动给水泵前置泵与主泵同轴布置，由小汽轮机驱动，正常运行厂用电关系少0.15%；取消电动给水泵，机组启动阶段减少厂用电消耗。

11、凝泵采用变频调整速方式，减少低负荷时的厂用电消耗。

12、脱硫取消增压风机，采用三合一风机，并取消GGH。烟气阻力降低约1300Pa，每台炉引风机功率减少2400kW。

13、除尘器采用高频电源，可有效降低除尘耗电。

虽然该公司在设计阶段进行了很多的节能方面的优化，但在投产后仍发现许多问题及节能空间，如凝泵变频在运行时受制于汽泵密封水压力限制达不到效果等问题。在投产后进行的两年时间里又进行了多项节能改造及节能优化运行。

5.21000MW机组节能技术改造

最经济最优的节能管理是在设计阶段进行优化设计，节能技术改造主要是对设计的缺陷补救及对新的节能技术的应用。所以很多电厂的节能改造也是针对上面那些节能技术进行的改造，原因是设计阶段没进行这些优化设计。

安徽安庆皖江发电有限责任公司由于进行了设计优化，所以大多数节能技术均已采用，但还有一部分设计不到位的地方，在投产后进行了一些技术改造。

5.2.1凝汽器深度变频改造

由于设计时汽泵密封水系统用水取自凝泵出口，该用水量很小，但需求压力却较高，为了满足汽泵密封水系统压力，凝泵变频常常不能得到充分的应用，导致凝泵耗电浪费。改造的方案是将密封水系统采用单独供水系统，实现凝结水泵变频的充分利用。实现深度变频后，厂用电率下降0.15%。

5.2.2送风机、一次风机入口优化

由于环保要求越来越高，为了环保牺牲节能现象在电厂中较为普遍，空预器堵、低温省煤器堵等现象也比较普遍，甚至出现送风机、一次风机以及引风机出力不足，为了解决三大风机出力不足问题，降低送风机、一次风机入口压力，可以采取对送风机及一次风机入口消音器进行了优化，具体操作是把消音器风帽由原来的800mm抬高至1600mm，并对消音器本体优化。经过优化后在满负荷时单侧引风机电流下降75A、送风机电流下降40A、一次风机电下降17A。

5.2.3弹性回热改造

弹性回热项目是外高桥电厂的技术专利，主要是通过增加一级加热器，实现在低负荷投脱硝并同时达到节能效果的一种手段。方案是将原补汽阀至高压缸第五级处反向接出作为#0段抽汽，增加一台#0高加，改造后效果能达到50%负荷时供电煤耗下降3g/kwh，实现30%负荷投脱硝。

5.2.4开式泵加旁路

1000MW采用高位收水塔循环水冷系统，循环水进水母管压力相对较高，冬季环境温度低时开式循环水用户用水量较小，利用循环水泵送过来的循环水压力就可以满足开式循环水要求，这时开一台开式循环水泵也很浪费。为了在气温相对较低时节约开式循环水泵用电，可能通过增加开式循环水泵旁路，在环境温度较低季节停运开式循环水泵，这样除夏季外，开式循环水泵都可以停运，平均每天可节约用电3500kWh。

5.2.5真空泵改造

火电厂辅机系统中真空泵是主要耗能设备之一，真空泵配置的是否合理，将会从经济性与安全性两方面直接影响机组。目前，应用较广的凝器式汽轮发电机组的抽真空设备主要是水环式真空泵，设计时以快速建立真空和最大的漏气量作为设计原则。而随着对机组泄漏的深入治理，真空严密性基本都达到优良水平，一般都小于200Pa/min，有的机组真空严密性小于100Pa/min，因此现有的水环真空泵在正常运行时，抽气量的设计裕量偏大，具有较大的节能降耗空间。

为了降低能耗，节约厂用电，对于上汽1000MW机组真空系统改造方案，是通过在两台凝汽器各设置一套真空泵组，高效真空泵组中由罗茨真空泵与小型液环真空泵串联组成，罗茨泵是一种可以承受高压差、高压缩比的可在较宽压力范围内运行的真空泵，应用该泵后可以配置较小的液环泵，极限真空可达300Pa左右，在机组启动过程中仍使用原来的真空泵，在机组正常运行后切换成高效真空泵组，达到节能的作用。改造后高效真空泵组运行电流只有44A左右，而原来的真空泵电流在170A左右，节能效果明显，预计不到2年可以收回投资。

5.31000MW机组节能优化运行

1000MW机组的节能优化运行包括磨煤机优化运行、电除尘器优化运行以及循泵优化运行、调门优化调整以及燃烧优化调整等，优化运行的内容从小的设备到大的系统，均有可优化的空间。优化运行往往是收益投资比最大的一种节能技术，因此如何运行优化是各个企业都在积极采取的一种节能手段。

比如安徽安庆皖江发电有限责任公司采用的深度燃烧优化调整，经过优化后，锅炉效率提高了0.2%，再热汽温达到设计值。

需解决的问题：再热汽温由于A、B两侧壁温偏差以及局部壁温高点值接近报警值，只能到达600℃～605℃，离设计值623℃有较大的差距。

采取的措施：通过制粉系统、燃烧系统摸底测试，分析造成壁温偏差粉侧、风侧的因素，进行燃烧器、燃尽风拉杆的调整以及燃尽风挡板区别化调整、磨煤机组合方式、煤种调整试验。

取得的效果：锅炉效率提高0.2%，再热汽温达620℃。

结束语

综上所述，在当前节能环保和力推可持续发展的大形势下，火力发电厂必须与时俱进，将生产状况与国家的大政方针保持一致。在火力发电厂推动节能管理，不仅符合国家的发展政策，而且从企业自身生存来看，节能减排也是保证企业健康稳定发展的必由之路和大势所趋。所以，必须建立人与自然和谐发展，国家与企业利益相关的意识，才能够深入理解节能减排的重大意义，才能够将节能减排这一可持续发展的理念有效落实，从而促进我国火力发电事业的健康发展，也能使火力发电的工作环境得到有效改善。节能降耗对于火力发电厂的持续健康发展意义重大，电厂自身的发展涉及到生产运行的各个方面，唯有借助于科学有效的管理手段、现代化的科学技术，才能够确保其符合节能降耗的要求，才可以促进电厂经济效益的不断提升。

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