600MW火电机组节能优化措施.pdf

第 3 4卷 第2期 2 0 1 2年 2月 华 电技 术 Hu a d i a n Te c hn o l o g y Vo 1 ． 3 4 No ． 2 F e b． 2 01 2 6 0 0 MW 火 电机 组节能优化措 施 杨成强， 杨建平 华电内蒙古能源有限公司包头发电分公司， 内蒙古 包头0 1 4 0 1 3 摘要 以华电内蒙古能源有限公司包头发电分公司6 0 0MW机组为例 ， 对循环水系统、 锅炉燃烧系统、 吹灰系统、 辅机 系统进行了全面分析， 实施了燃烧优化、 汽轮机滑压优化、 循环水系统优化、 凝结水泵电动机变频改造 、 汽封改造、 重新布 置疏水管道等优化 措施 ， 取得 了 良好 的节能效果 。 关键词 6 0 0 MW火电机组； 节能降耗 ； 优化措施 中图分类 号 T K 2 2 9 文献标 志码 B 文章编号 1 6 7 4 1 9 5 1 2 0 1 2 0 2 0 0 0 5 0 2 0 引言 华电内蒙古能源有限公 司包头发 电分公司 以 下简称华 电包头发电公 司 从基建期开始就把节能 技术改造工作放在很重要的位置 ， 机组投产后 ， 华电 包头发电公司加大节能减排投资力度 ， 摸索 出一套 成功的节能方案并实施 ， 经济和社会效益 良好。 1 6 0 0 MW 机组节能优化项 目及节能效果 1 ． 1 锅炉点火前利用其他水源作为辅机冷却水 华电包头发 电公 司在机组设计安装 阶段 ， 为 了 防止夏季循环水温太高造成闭式水温升高 ， 在 A闭 式冷却器冷却水门后加装一路深井水 ， 作为夏季降 低闭式冷却水 的备用水源。在锅炉上水打压阶段或 机组启动阶段 ， 投人该路冷却水 降低 闭式水温度或 将相邻运行机组循环水联络运行 ， 引入该机组循环 水系统 ， 关闭凝汽器进水侧 2个入 口门 ， 循环水直接 通过开式水泵后 ， 进入闭式水冷却器作为冷却水源， 回水直接进入该机水塔 ， 通过水塔联络 门进入相邻 运行机组水塔。该节能项 目实施后 ， 在锅炉水压试 验或机组启动阶段 ， 可不启动或推迟开式水泵 、 循环 水泵启动。 节能效果 锅炉一次汽、 二次汽打水压启动 1次 耗时 6 h ， 每小时可节电 3 1 8 5 k W h ， 共节约厂用电 1 9 1 1 0 k W h ； 机组冷态启动 1 次耗 时 1 0 h ， 每小 时 可节电 3 1 8 5 k W h ， 共节约厂用 电 3 1 8 5 0 k W - h 。 1 ． 2 无 电动给水泵锅炉冷态启动上水 该方案分 2个阶段完成 第 1阶段 ， 锅炉启动上 水初期至汽包压力达0 ． 6 MP a ， 用 1台汽动给水泵的 前置泵代替电动给水泵给锅炉上水 ； 第 2阶段 ， 主机 抽真空后， 利用汽动给水泵的备用汽源辅汽冲转汽 收稿 日期 2 0 1 I 一1 02 8 动给水泵 、 暖机 ， 汽包压力达 0 ． 6 M P a后 ， 与单独运 行的汽前泵并泵 ， 随后停运该汽前泵 ， 保持该汽动给 水泵组运行 ； 主机负荷达 1 0 0 M W 时， 另一 台汽动给 水泵用四段抽汽冲转 ， 在主机负荷达 2 4 0 MW 时 ， 该 汽动给水泵与前一 台汽动给水泵并泵接待负荷 ； 在 主机负荷达 3 6 0 MW 以上且机组运 行稳定时 ， 第 1 台投运的小机汽源由辅汽切换为四段抽汽 ， 保证 了 机组启动过程 中电动 给水泵一直处于备用状态 ， 节 电效果显著。由于该方案在机组停机 时， 可用辅汽 带 1台汽动给水泵 ， 电动给水泵也一直可备用。 节电效果 机组冷态启动 1次可节约厂用电 1 0 ． 0 万 k W h ， 停运 1 次可节约厂用电0 ． 6万 k W h 。 1 ． 3凝结水泵 电机工频改变频 华 电包头发电公司 2台 6 0 0 MW 机组均为调峰 机组 ， 自动发 电控 制 A G C ， 负荷在 3 5 06 0 0 MW 调整。低负荷时 ， 一方面会造成凝结水压力偏高 ， 凝 结水管道及除氧器上水调门振动大、 系统噪音大 ， 除 氧器上水调门线性变差 ， 除氧器调 门大幅波动使除 氧器上水流量和除氧器水位大幅波动 ， 威胁机组安 全 ； 另一方面 ， 凝结水系统节流损失大 ， 电能损耗大 ， 凝结水泵效率低 ， 经济性差。2 0 0 8年 5月 ， 对 1 ， 2 机组凝结水泵 电动机进行变频 改造。变频器采 用 “ 一 拖二” 的改造方式 ， 即 A， B凝结水泵共用 1台变 频器。机组运行 中采用变频凝结水泵运行 、 工频凝 结水泵备用的方式。当凝结水泵变频运行 时， 除氧 器上水调 门保持手动全 开状态 ， 利用变频器 自动调 节凝结水泵转速 ， 以控制除氧器水位 ； 当工频凝结水 泵运行时， 原方式不变 ， 采用除氧器上水调 门自动或 手动控制除氧器水位。 节能效果 不但消除了凝结水系统低负荷时压力 过高、 管道振动的现象， 而且厂用电率下降0 ． 1 2 ％ 。 1 ． 4 循环水泵电动机改造 内蒙古包头地 区每年 1 0月 1 5日至第 2年 4月 6 华 电技 术 第 3 4卷 1 5 13为采暖期 ， 环境温度较低且时 间长达 6个月 ， 在冬季单机单 台循环水泵运行方式下 ， 真空度最低 为 8 3 ． 0 k P a ， 最高为 8 9 ． 6 k P a ， 造成凝汽器人 口循环 水温度偏低 ， 水塔结冰严重 ， 2台机组循环水泵电耗 达厂用电的 1 ． 3 ％。2 0 0 9年 9月 ， 华 电包头发 电公 司分别对 1 ， 2机组的 2和 4循环水泵电动机进 行改造 ， 由原来 的 l 6级改造 为 1 8级 ， 功率 由 3 0 0 0 k W 降为 2 1 0 0 k W， 投入后运行正常。 节能效果 改造后循环水泵运行稳定 ， 全年节电 约 8 8 9 ． 9万 k W h ， 节约资金约 2 5 3 ． 5万元 。 1 ． 5 主 、 再热蒸汽管道疏水及高、 低压加热器疏水 改造及优化 由于主 、 再热蒸汽管道疏水气控 门以及高、 低压 加热器危机疏水气控 门内漏 ， 造成凝汽器热负荷增 加 ， 机组真空度降低 ， 经济性变差 ； 另外 ， 7 ， 8低 压加热器在负荷小 于 4 2 0 MW 时 ， 正常疏水 管道有 气阻 ， 造成疏水不畅 ， 危机疏水调 门全开 ， 也造成凝 汽器热负荷增加 ， 机组真空度降低。为此 ， 对主 、 再 热蒸汽管道及高 、 低压加热器危机疏水 门门头进行 研磨 ， 调整最低 限位 ； 对 5 ， 6低压加 热器正常疏 水管道弯头进行技术改造 ， 减少管道弯头 ， 重新布置 疏水管道 ， 减少系统 阻力 ， 关 闭主、 再热蒸汽 管道疏 水气控 门前手动门。 节能效果 通过此项技术改造 ， 不但 降低 了凝汽 器热负荷 ， 而且凝汽器真空度提高 了 0 ． 5 k P a ， l ， 2机组煤耗下降 了 1 ． 2 5 g ／ k W h ， 机组经 济性 增加 。 1 ． 6 主机汽封改造 华电包头发 电公 司 1 ， 2机 组于 2 0 0 6年 1 0 月 、 1 1月投产 ， 但 2 0 0 8年 4月和 2 0 0 9年 2月机组热 耗率超过 设计 值。利 用 1 ， 2机组 大 修机 会 ， 将 1 ， 2机组高 、 中压缸汽封和阻汽片改造为布莱登 汽封 ， 汽封改造 3 1圈 ， 阻汽片改造 7 9圈。 节能效果 改造后机组运行 良好 ， 1 ， 2机组热 耗率分别下降 1 5 0 k J ／ k W h 和 1 6 0 k J k W h ， 1 ， 2机组煤耗下降 2 ． 5 k W h 左右。 1 ． 7优化 1 ， 2机组滑压 曲线 针对华 电包头发 电公 司 1 ， 2机组 在 5 0 ％ ～ 9 0 ％负荷 中投入滑压 曲线后 ， 负荷调整时 ， 主蒸汽超 压 、 再热器温度超 温、 调 阀阀点位 置不合适 、 节 流损 失大等问题 ， 通过对滑压 曲线 的理论研究 ， 现场收集 试验参数并与中国华 电集 团公司动力技术研究 中心 热力试验数据进行分析 比较 ， 根据机组真空度 变化 情况定出 1 ， 2机组不 同季节时的最佳滑压曲线。 节能效果 该曲线投入后不但安全 ， 配合了锅炉 燃烧系统先进过程控制 A P C A d v a n c e d P r o c e s s C o n t r o 1 的 投 入 ， 而 且 经 济 性 较 好 ， 平 均 降 低 煤 耗 2 ． 0 g ／ k W h ， 提高了机组 的经济性 ， 获得了较好 的经济效益 。 1 ． 8 循环水 系统运行方式优化 华电包头发 电公司 1 ， 2机组循环水 系统为 联络运行方式 ， 机组运行后没有 调试 ， 1 ， 2机组 循环水分开运行 ， 造 成春 、 秋季机组 真空度偏低 ， 2 台机组 4台循环水泵均运行 ， 机组运行不经济且厂 用 电率高。根据循环水系统联络运行设计方 案 ， 对 该系统进行研究后 ， 2 0 0 9年春季成功实现 “ 两机三 泵” 运行方式 ； 2 0 0 9年 1 1月 ， 华 电包头发电公 司在 “ 两机三泵” 运行方式的基础上积极探索 ， 在对安全 性 、 可行性分析调研后 ， 大胆试验“ 两机一泵 ” 运行 方式 ， 试验取得成功 ， 机组安全 、 经济运行 4个多月 ， 开创了国内湿冷火 电机组循环水系统运行方式节能 优化的先河。 节能效果 春、 秋季循 环水系统为 “ 两机 三泵” 运行方式 ， 每年可节 电 1 2 0万 k W h ， 节约资金 3 6 万元 ； 冬季循环水 系统为“ 两机一 泵” 运行 方式 ， 每 年可节电 6 1 0万 k w h ， 节约资金 1 8 0万元。 1 ． 9 采用等离子点火， 实现无油点火 华 电包 头发 电公司机组设计 有等离子点 火系 统 ， 机组调试 阶段为 了赶工期 ， 只对等离子点火系统 初步调试 ， 锅炉启动有时仍采用油枪点火 ， 不但造成 燃油消耗量较大 ， 而且威胁锅炉的安全 。华 电包头 发 电公司成立攻关小组 ， 对等离子点火 系统进行优 化治理 ， 2 0 0 8年 l 2月 ， 在 1机组启 动时， 成功实现 了等离子无油点火 ， 现 已全面推广和应用 。 节能效果 每年可节约燃油 6 0 0t ， 节约资金 4 2 0 万元 。 1 ． 1 0锅炉燃烧 系统、 吹灰系统优化 为了适应机组加负荷响应速率 、 提高锅炉效率 ， 华电包头发电公司引进美国英维斯公 司燃烧技术 ， 对 1 ， 2机组进行燃烧 系统 和吹灰系统的优化 ， 经 过近半年 的调 整试验 ， 圆满完成 A P C燃烧 系统 试 验 ， 成功投运 。 节能效果 机组加负荷速率 由原来 的5 MW／ mi n 增加至 1 5 M W／ mi n ， 锅炉效率达 9 3 ． 6 ％。 2 结论 华 电包头发电公 司积极探索节能挖潜技术 ， 于 2 0 0 8年全面启 动节 能挖潜 工作 ， 取 得 了满意 的效 果 。2 0 1 0年第 1 季度 ， 华 电包头发 电公司供 电煤耗 为 3 0 8 ． 1 8 g ／ k W h ， 折算 对标煤耗值 为 2 9 9 ． 3 7 g ／ k W h ， 综合厂用电率为 5 ． 6 8 ％。华 电包头发 电 公司将继续加大节能资金投入力 下转第 1 0页 l 0 华 电技 术 第 3 4卷 经过 1个多月的运行 ， 煤发热量计算工作正常 ， 同工业分析数据相吻合 ， 动态特性较好 ， 能实时反映 燃料发热量变化。主要 问题是升 、 降负荷时发热量 计算结果存在波动 ， 这主要是锅炉热惯性造成 的。 氧量在线软测量系统工作正常 ， 氧量计算误差与 目前氧量计显示值的绝对误差小于 0 ． 5 ％W O ， 在 负荷变动时动态响应 明显优于氧量计。在燃料发热 量发生变化时， 经过热量信号修正后 ， 计算氧量 的响 应速度也达到要求。 锅炉散热损失 、 锅炉未完全燃烧损失 、 锅炉排烟 损失 、 锅炉效率 、 机组发 电效率 、 机组发 电煤耗计算 采用锅炉热力试验规程推荐方法计算 ， 在原始信号 正常情况下 ， 最终得 到的机组发 电煤耗计算误差小 于 5 g 。 氧量软测量系统存在的附加误差 1 锅炉 吹灰 。系统风 量采 用送 风侧 流量 计 算 ， 当锅炉受热面采用蒸汽吹灰时 ， 由吹灰系统进入 烟气中的水蒸气会 导致氧化锆 氧量表测量 氧量下 降， 而软测量氧量保持不变 。根据观察数据 ， 实测测 量氧量一般偏低 0 ． 2 ％左右 。系统风量如采用 引风 侧流量计算 ， 在吹灰时氧化锆氧量表和软测量 氧量 保持一致 。空气预热器吹灰不产生影响。 2 负荷 。在低 负荷下 ， 系统一些参 数测量 精 度变差。当负荷低于 5 0 ％时 ， 软测量 氧量要考虑附 加误差。 3 风量测量装置故障。软测量所用风量采用 送风侧风量 ， 在其他机组系统应用 问题集 中在热一 次风测量装置出现飞灰堵塞或磨损 ， 测量精度下降。 偶有二次风测量装置出现类似故障。如果测量装置 不发生问题 ， 风量测量漂移一般在机组正常运行 1 个月后可达到稳定状态。 上接 第 6页 度 ， 在全公司开展“ 节能为我 ， 我为节 能” 的活动 ， 争取更好 的节能效益 ， 全面提高华 电包 头发 电公司的企业竞争力 。 参考文献 [ 1 ] 华东六省一市电机工程学会． 6 0 0 MW 汽轮机设备及其 系统 [ M] ． 北京 中国电力出版社 ， 2 0 0 6 ． [ 2 ] 王宁玲， 张勇， 杨勇平 ， 等． 6 0 0MW 火电机组节能降耗分 析与优化措施[ J ] ． 中国电力 ， 2 0 0 9 9 5 55 7 ． [ 3 ] 刘武林， 刘复平 ， 胡雄辉 ， 等． 热工自动控制对 6 0 0MW 火 电机组节 能降 耗 的影 响 [ J ] ． 中 国电力 ， 2 0 1 0 1 0 4 4 4 7． [ 4 ] 陈晓东， 项广陆． 循环水系统和送风机的节能优化改造 [ J ] ． 华电技术， 2 0 1 1 ， 3 3 6 7 5 7 7 ． 7 结论 1 锅炉效率提高带来 的收益。锅炉排烟氧量 测量准确后 ， 控制系统能更容易地将 控制在最优 值附近 ， 使得锅炉效 率提高。按照锅炉效率平 均提 高 0 ． 2 ％ 计 算 ， 则 可 以 降 低 标 准 煤 耗 约 0 ．6 g ／ k W h 。 2 送引风机节能带来 的收益 。O t 的优化控制 降低送风机 、 引风机 耗 电量 ， 按照通 风量平均 降低 2 ％计算 ， 折合降低煤耗 2 g ／ k W h 。 3 锅炉安全运行带来的收益 。锅炉排烟氧量 测量准确后 ， 可以降低因通风不足带来的炉膛结焦 、 尾部烟道二次燃烧等事故的概率 。另外 ， 当氧化锆 氧量计故障时， 可以提供给运行人员一个有效 的信 号用以调整燃烧 ， 从而获得相关 的安全效益 。 4 增加燃料发热量在线计 算功 ， 可使控制 系 统或运行人员根据实 际情况更好地优化燃烧 ， 这对 经常处于低负 荷和变负荷工况 下运行 的机组尤 为 重要 。 参考文献 [ 1 ] 冯英山， 周立群． 可门电厂 6 0 0MW机组锅炉燃烧调整试 验[ J ] ． 福建电力与电工， 2 0 0 7 ， 2 7 3 3 8 4 1 ． [ 2 ] 华东 六 省一 市 电机工 程 学会 ． 锅 炉 设 备及 系统 [ M] ． 2 版． 北京 中国电力 出版社 ， 2 0 0 1 ． 编辑 白银 雷 作者简介 周立群 1 9 7 8 一 ， 男 ， 黑龙 江依 安 人 ， 工 程 师 ， 工 学 硕 士， 从事 电厂运 行方 面的工作 E ma i l l i q u n z h o u 1 2 6 ． c o m 。 [ 5 ] 侯昭湖 ， 杨建平， 石振勤． 循环水系统节能改造及运行方 式优化[ J ] ． 华电技术 ， 2 0 1 0 ， 3 2 3 7 3 7 6 ． [ 6 ] 金晏海 ， 阚洪． 循环水泵的运行方式及节能分析[ J ] ． 华 电技术 ， 2 0 1 1 ， 3 3 7 7 7 7 8 ． [ 7 ] 邓元凯， 张永和， 李明， 等． 具有高节能减排潜力的炉 内 非线性过程双尺度优化技术 [ J ] ． 华电技术， 2 0 0 8 ， 3 0 5 6 46 9 ． 编辑 刘 芳 作者简介 杨成强 1 9 8 1 一 ， 男 ， 陕西宝鸡人 ， 助理工程师 ， 从事电 厂汽机运行管理和节能管理方面的工作。 杨建平 1 9 7 4 一 ， 男 ， 陕西宝鸡人 ， 工程师 ， 从事电厂汽 机运行管理方面的工作 E m a i l y j p 8 0 8 1 2 6 ． c o rn 。