600MW級火電機組已成為我國主力發(fā)電機組。開展600MW機組節(jié)能降耗對策研究，提高機組的經(jīng)濟運行水平和綜合競爭力是發(fā)電集團面臨的重要課題。以河南華潤首陽山有限公司600MW2號機組為案例，對鍋爐燃燒及制粉系統(tǒng)、汽輪機及熱力系統(tǒng)、輔機系統(tǒng)等進(jìn)行全面分析，實施了燃燒優(yōu)化、汽輪機滑壓優(yōu)化、順序閥控制優(yōu)化、通流部分間隙調(diào)整和軸封改造等綜合優(yōu)化措施，取得了良好的節(jié)能降耗效果。

關(guān)鍵詞：600MW火電機組；節(jié)能降耗；優(yōu)化措施；發(fā)電煤耗

1、概述

面對可持續(xù)發(fā)展和氣候變化兩大全球核心問題，加上經(jīng)濟危機的沖擊，世界能源戰(zhàn)略的轉(zhuǎn)型已勢在必行。能否通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化和技術(shù)進(jìn)步滿足能源與環(huán)境的雙重約束，將成為包括電力行業(yè)在內(nèi)的能源工業(yè)轉(zhuǎn)型期的主要課題。600MW級火電機組已成為我國主力發(fā)電機組。研究并實施600MW機組的節(jié)能降耗措施，將對提高機組的經(jīng)濟運行水平和綜合競爭力起到很好的作用。

2、600MW火電機組節(jié)能分析

在凝汽式機組中，供電煤耗可較全面地反映機組經(jīng)濟性。因此選擇供電煤耗作為機組經(jīng)濟性評價準(zhǔn)則。影響供電煤耗的主要因素有設(shè)計水平、負(fù)荷、煤質(zhì)、設(shè)備健康狀況及操作人員的運行水平等。鍋爐效率、汽輪機熱耗、廠用電率直接影響機組供電煤耗指標(biāo)。

本文采用耗差分析方法，在鍋爐燃燒及制粉系統(tǒng)、汽輪機及熱力系統(tǒng)、輔機系統(tǒng)3個層面進(jìn)行系統(tǒng)分析和節(jié)能潛力診斷．確定各因素對機組供電煤耗的影響。爐側(cè)參數(shù)主要采用公式法進(jìn)行分析，主蒸汽和排汽參數(shù)主要根據(jù)汽輪機廠家提供的熱耗修正曲線進(jìn)行分析，對于影響熱力系統(tǒng)的各種因素根據(jù)等效熱降法進(jìn)行計算，缸效率的影響主要采用小偏差分析法。

3、600MW機組節(jié)能降耗優(yōu)化措施與實施

本文以河南華潤首陽山有限公司600MW超臨界2號機組為典型案例，重點開展了燃燒優(yōu)化、汽輪機滑壓優(yōu)化、順序閥控制優(yōu)化、通流部分間隙調(diào)整和汽封改造等綜合優(yōu)化措施的研究與實施。

3.1案例機組概況

2號機組鍋爐為本公司采用哈爾濱鍋爐廠的超臨界參數(shù)變壓運行帶內(nèi)置式再循環(huán)泵啟動系統(tǒng)的本生直流鍋爐，單爐膛、一次再熱、平衡通風(fēng)、露天布置、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)、Π型鍋爐。鍋爐型號為：HG-1987/25.4-YM1型，鍋爐設(shè)計效率為93.71％。汽輪機為一次中間再熱、單軸、三缸四排汽、雙背壓純凝汽式汽輪機，型號為N600—24．2／538／566．設(shè)計熱耗為7747kJ／(kW˙h)。

3.2鍋爐燃燒及制粉系統(tǒng)優(yōu)化

影響鍋爐效率的因素有排煙溫度、飛灰可燃物、爐膛出口煙氣含氧量、空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率、爐底灰渣可燃物、鍋爐保溫等。鍋爐燃燒調(diào)整應(yīng)考慮鍋爐飛灰和爐渣含碳量等因素進(jìn)行綜合優(yōu)化。2號機組煤質(zhì)較穩(wěn)定運行效率較高，可通過調(diào)整鍋爐最佳氧量進(jìn)一步提高鍋爐效率。分別在600MW、480MW、360MW負(fù)荷下進(jìn)行試驗，保持其他參數(shù)不變。調(diào)整送風(fēng)機擋板開度，改變一、二次風(fēng)量和不同負(fù)荷下的鍋爐氧量．確定氧量變化對鍋爐燃燒效率、蒸汽溫度及其他運行參數(shù)的影響，得到鍋爐最佳氧量曲線。試驗結(jié)果表明．通過鍋爐氧量調(diào)整優(yōu)化．可降低發(fā)電煤耗約1．5g，(kW˙h)。本廠再熱蒸汽溫度偏低約3～5℃，運行經(jīng)濟性較差。通過不斷地摸索和試驗研究，實施了多方面的優(yōu)化措施，較好地完成了優(yōu)化調(diào)整工作．提高了鍋爐效率，降低了煤耗。(1)鍋爐左右側(cè)主汽溫度偏差調(diào)整。調(diào)整試驗前，右側(cè)主汽溫度高于左側(cè)，需投入較多減溫水。試驗調(diào)整表明：在鍋爐長期運行中，工況穩(wěn)定后，任三臺制粉系統(tǒng)運行（共四套），運行制粉系統(tǒng)二次風(fēng)擋板全開，氧量在最佳曲線內(nèi)，燃盡風(fēng)開度為15%時，左右側(cè)主汽溫度偏差較小。(2)再熱蒸汽溫度調(diào)整。400MW負(fù)荷下，再熱器煙氣擋板以70％、80％、90％、100％開度時，當(dāng)煤種、工況不變時，改變?nèi)急M風(fēng)的大小，對再熱汽溫影響較大。經(jīng)分析得到，燃盡風(fēng)在20%-30%，煙氣擋板在80%-100%區(qū)間內(nèi)控制再熱汽溫相對穩(wěn)定，且汽溫壁溫好控制。建議燃盡風(fēng)開度在30％以下運行，盡量利用二次風(fēng)量的匹配來調(diào)整爐內(nèi)燃燒，增加再熱汽溫。

3.3鍋爐系統(tǒng)的改造優(yōu)化

1、低溫省煤器改造：鍋爐排煙熱損失是鍋爐各項熱損失中最大的一項，影響排煙熱損失的主要因素是排煙溫度，一般排煙溫度每升高12-15℃，排煙熱損失將提高1%，通過在空預(yù)器出口豎直煙道增加低溫省煤器，平均排煙溫度由改造前的160℃可降到到105℃左右，降低達(dá)50多度，節(jié)能效果非常明顯。運行中控制低溫省煤器進(jìn)水溫度70℃以上，低溫省煤器出口煙溫100℃以上，防止受熱面發(fā)生低溫腐蝕。

2、空預(yù)器漏風(fēng)改造：我廠的每臺三分倉式空預(yù)器分別配置了一臺空預(yù)器漏風(fēng)回收風(fēng)機，分別將空預(yù)器一次風(fēng)側(cè)，二次風(fēng)側(cè)的冷熱端徑向、軸向漏風(fēng)回收，經(jīng)過回收風(fēng)機將其送至二次風(fēng)箱，從而保證了空預(yù)器的漏風(fēng)率≤3.5%的性能指標(biāo)。

3.4汽輪機及熱力系統(tǒng)優(yōu)化

影響汽輪機熱耗的主要因素有主蒸汽、再熱蒸汽、回?zé)?、排汽參?shù)，系統(tǒng)外漏、內(nèi)漏和汽封間隙等。在案例機組上實施的具體優(yōu)化措施包括：(1)進(jìn)行主汽壓力(定滑壓運行)優(yōu)化試驗，確定不同負(fù)荷時最佳主汽壓力；(2)盡可能使汽輪機汽封安裝間隙保持設(shè)計值．或采用布萊登汽封和蜂窩汽封進(jìn)行汽封改造；(3)將汽輪機的單閥運行方式切換為順序閥方式，從而降低節(jié)流損失，提高汽輪機效率；(4)減少汽輪機內(nèi)的蒸汽泄漏，有效提高汽輪機運行經(jīng)濟性。

本廠2號機組于2008年10月10日實施順序閥切換工作。負(fù)荷為400MW．切換后．主汽流量由1202t／h下降為1176t／h。降低約2．2％．機組發(fā)電煤耗降低約2．0g／(kW˙h)，同比降低1．5g／(kW˙h)，節(jié)能效果顯著。

表1所示為對機組進(jìn)行間隙調(diào)整和布萊登汽封改造后．利用耗差分析確定的不同工況下汽輪機熱耗和煤耗變化情況。


另根據(jù)大修后熱力考核試驗數(shù)據(jù)并進(jìn)行修正計算．在360～600MW日常調(diào)峰負(fù)荷范圍內(nèi)．機組的發(fā)電熱耗平均降低182kJ／(kW˙h)．達(dá)2％左右。發(fā)電煤耗平均降低5.69／(kW．h)：滿負(fù)荷600MW下，大修后熱耗降低234kJ／(kW．h)，降低3％。發(fā)電煤耗平均降低6.5g／(kW˙h)，降低3.2％。

3.5輔機系統(tǒng)方面實施的節(jié)能優(yōu)化措施主要包括：

1、循環(huán)水泵優(yōu)化運行：通過循環(huán)水泵的高低速改造，實現(xiàn)冷端系統(tǒng)的運行優(yōu)化，降低設(shè)備能耗，節(jié)約廠用電率。

2、調(diào)整給水泵小汽輪機的軸封間隙。治理系統(tǒng)泄露，減少工質(zhì)損失，降低能耗，提高機組效率。

3、高能耗輔機的變頻改造：通過變頻控制，降低設(shè)備能耗，降低廠用電率。對比凝結(jié)水泵分別運行在工頻和變頻工況下30天的節(jié)能效果。結(jié)果顯示，凝結(jié)水泵改為變頻運行后的用電量儀為改造前工頻運行時的34．26％．影響發(fā)電煤耗1g／(kW．h)左右，節(jié)能效果顯著。

4、結(jié)語

本文系統(tǒng)地研究了600MW級火電機組的節(jié)能降耗對策，通過對所選機組實施鍋爐燃燒及制粉系統(tǒng)、汽輪機及熱力系統(tǒng)、輔機系統(tǒng)幾個層面的綜合優(yōu)化措施，取得了良好的節(jié)能降耗效果。河南華潤電力首陽山有限公司兩臺機組全年的發(fā)電煤耗由2011年的296.61g／(kW˙h)下降為2014年的291.58g／(kW˙h)，下降5.03g／(kW˙h)；節(jié)能效果顯著。