360MW引进火力电站节能降耗分析和探讨

系统现状和节能原因
　　
    华能珞璜电厂四台360MW单元机组是由法国STEIN公司制造的亚临界、中间再热、强制循环、双拱炉膛、固态排渣、W型火焰、燃烧无烟煤汽包锅炉；汽轮机是由法国STG公司制造的亚临界参数、中间再热、单轴、三缸双排汽、四低加、二高加、一除氧冲动凝汽式汽轮机组；发电机是由法国STG公司制造的水-氢-氢360MW发电机。

    在同等负荷需求下，节约能源将极大的降低发电厂的供电成本，同时降低设备的损耗，延长设备运行寿命，创造经济效益。同时，随着“厂网分开，竞价上网”的逐步实施，节能降耗，为电厂的电价提供了极大的竞争力。电厂策划人员分析华能珞璜电厂360MW机组的节能因素，主要集中在以下几个方面：1、锅炉空预器漏风率问题。珞璜电厂容壳式三分仓空预器漏风率一直偏高，为15％左右，降低空预器漏风率，对提高锅炉热效率，降低能源消耗帮助最大。2、降低厂用电率也是节约能源的一个重要方面。电厂策划人员通过系统统计和分析发现，控制系统的控制策略存在缺陷，在机组低负荷下，系统必须运行两台电动给水泵的设计增加了厂用电的消耗，同时两台循环水泵也需要同时运行，以保证供水的稳定，不必要的增加了电厂的厂用电。电厂人员在充分了解机组辅机性能的情况下，综合考虑了设备的安全性，经济性，合理性后，提出了可行的节能方案和技术措施。采用在低负荷下，通过锅炉给水系统使用单台电动给水泵运行方式，以及增加循环水泵联锁运行方式来实现，机组的低负荷稳定运行，并节约设备的消耗，减少电厂厂用电的节能功能。

1. 系统分析及方案实施

1.1. 三分仓空预器漏风问题

    从国内对空预器的漏风系数与锅炉效率的影响关系看，锅炉空预器热端漏风系数每变化0.01个百分点，锅炉效率变化为0.024个百分点；空预器冷端漏风系数每变化0.01个百分点，锅炉效率变化量为0.0065个百分点。因此锅炉空预器的漏风直接影响到锅炉的效率变化，空预器漏风对锅炉效率的影响程度依次为，空预器热端最大，空预器冷端次之[1]。

    华能珞璜电厂锅炉采用容克式三分仓空预器，一期工程两台360MW机组的空预器密封控制系统在引进时采用的是机械探针式的密封控制方式。实际密封效果不很理想，在空预器密封控制系统不投入的情况下，机组满负荷时，空预器漏风率最大要达到18％左右，极大的提高了发电成本。

    2002年及2004年，华能珞璜电厂分别在＃1机组和＃2机组上投入新型的空预器密封控制系统，采用的是耐高温腐蚀和磁感应线圈的方式来测量密封挡板和转子的间隙，并根据闭环动态的跟踪密封挡板和转子之间的距离来调节的方案，保证密封挡板和转子之间的密封间歇不大于3mm，并辅助以电机过电流调节，极大的降低了空预器的热漏风，在密封挡板改造后的空预器漏风测试中，将空预器的漏风率从平均的15％左右，降低到9.5％左右，直接降低能源的消耗，降低了机组发电煤耗，提高了机组的经济性。

1.2. 给水泵单泵运行及相关燃烧系统优化

    华能珞璜电厂汽包水位调节系统包括三台电动给水泵，汽包，一个主给水调门和一台旁路给水调门等等主要设备。华能珞璜电厂的锅炉汽包给水的闭环调节控制采用机组启，停，运行过程的分段控制，在机组启动过程中，采用给水旁路启动供水，在机组运行中采用主给水回路供水运行。在机组启动时，汽包给水采用旁路给水调门单冲量控制，在蒸汽流量达到第一定值后，切换为旁路给水调门三冲量控制，在蒸汽流量达到第二定值后，如果机组的运行参数达到设定参数，旁路给水切换为主给水供水，并采用三冲量调节。在机组低负荷运行中，如果机组给水泵单泵运行，设备存在给水回路主从回路切换频繁的问题，给水泵汽蚀保护出现的问题，汽包给水受限的问题，同时，在锅炉负荷返航系统中，出现负荷返航指令，从而引起锅炉燃烧不稳定，需投油助燃等等问题。

1.2.1. 汽包水位调节系统控制分析

    在实施单台电动给水泵运行，进行汽包水位调节方式节能时，影响给水调节的因素有以下几点：

1． 单台电动给水泵的性能参数

    首先，电动给水泵的技术参数满足机组负荷的给水要求，华能珞璜电厂的电动给水泵设计容量较大，满足机组负荷220MW以下的锅炉汽包供水。为节能方案的实施提供了可能。

珞璜电厂电动给水泵的技术参数如下：

2． 电动给水泵的汽蚀保护和给水调节的主从旁路切换

    在华能珞璜电厂机组负荷变化过程中，给水调节将在主从给水回路之间切换，切换条件包括：蒸汽流量大于25%满负荷蒸汽流量，给水母管压力与汽包压力之差大于20Mpa,给水主电动门开启。在单台给水泵运行的方式下时，机组给水调节系统中，设计有电动给水泵的“汽蚀”保护功能，即给水泵单泵给水流量和给水压力存在一定的曲线比例参数，以保证给水泵不受汽蚀的影响。在给水泵单泵运行下，在蒸汽流量在400T/H到660T/H时，由于给水泵单泵运行，给水泵单泵给水流量较大，给水调门在汽蚀保护作用下，将保持一定的开度，不会随锅炉负荷的增加而开大，这时，为了保证汽包的给水，给水母管压力将波动变化，从而使给水调门前后压差变化较大，而给水调节门前后压差为给水主电动门开关条件，因此导致给水主电动门自动开关动作频繁，引起给水旁路和主路切换频繁，影响机组安全。

    我们在设计允许的条件下，调整部分的函数比例曲线，即在给水泵汽蚀保护简图中，通过计算，调整对应的F（X）函数整定曲线，给水泵单泵流量较大时，给水压力的设定减小，以保证给水调门的开度能随着锅炉负荷的变化而变化，以减少给水调门压差的变化，减少给水调门的波动，防止了给水主从回路的不正常切换。在节能措施投运后，单台给水泵运行下，给水系统调节性能良好，主从给水调门工作正常，电动给水泵汽蚀现象不存在，设备动作正常。 

1.2.2. 负荷返航控制系统和燃烧系统控制系统分析和优化

    华能珞璜电厂的一台机组的燃烧系统有18台9组给粉机，在锅炉炉膛双侧布置，W型火焰。在只有一台给水泵运行时，按照控制系统的控制策略，设计有负荷返航60%保护，总燃料给定也设定在一个较小的值，燃烧系统A，I组给粉机也要退出运行。因此在给水泵单泵运行的条件下，由于总燃料给定的限制,锅炉的负荷最大出力限制在蒸汽流量500T/H左右，机组负荷限制在180MW。在给水系统两台给水泵投入运行后，燃烧系统才允许机组正常带高负荷运行。由于华能珞璜电厂的电动给水泵设计容量较大，设计流量为706.48m3/h，在单泵运行时，能带较高的负荷进行机组的给水调节，因此存在较大的调整空间。综合分析机组性能的情况和实际试验的情况分析，认为锅炉蒸汽流量660T/H可以作为确定锅炉负荷返航的一个重要判据，对单台给水泵运行的负荷返航进行分段控制，即在机组锅炉蒸汽流量在660T/H以下时，单台给水泵能满足锅炉的给水调节的需求及保证锅炉运行的安全，不需要负荷返航的保护，同时燃烧系统的A,I给粉机可以投入运行，以保证锅炉燃烧的稳定性，在机组锅炉蒸汽流量在660T/H以上时，单台给水泵不能满足锅炉的给水调节的需求及保证锅炉运行的安全，需要投入负荷返航的保护。同时分析相应的总燃料量的给定曲线，确定了相应的负荷返航的总燃料的给定值。从而使机组给水泵单泵运行的最大负荷从最大限制的180MW变为可以达到220MW，从而保证了机组启停全程控制的安全性和厂用电的节能可行性。

1.2.3. 循环水系统控制系统分析 

    在机组辅机的控制策略中，设计在负荷180MW以上时，使用两台循环水泵同时运行，以保证凝结器的供水，因此两台循环水泵没有设计联锁功能。在机组带低负荷运行时，凝结器给水需求相对较小，单台循环水泵供水出力可以满足机组的需要，但如果循环水泵没有联锁功能，在运行的循环水泵故障时，备用循环水泵不会自动启动，降低了机组设备的自动联锁性能，如果操作人员没有及时的启动备用泵的话，将影响机组的安全。因此，我们设计对循环水泵增加联锁保护功能 ，保证机组循环水泵单台运行的安全性,实际应用效果良好。

2. 经济效益分析
　　
    华能珞璜电厂分别在2002年、2004年投入＃1机组和＃2机组的空预器密封控制系统，锅炉空预器的漏风率下降明显，漏风率平均从投入前的15％下降到9.5％左右。极大的节约了能源，明显提高了的锅炉效率。

    2000年，厂用电节能改造前，珞璜电厂机组的厂用电率平均在9.5%左右。2000年7月起，投入了一期二台360MW机组的相关的改造项目，低负荷下单台给水泵运行，循环水泵联锁功能投入等等节能项目，2001年全年，电厂厂用电率平均为8.5 %比改造前下降近1%（见珞璜电厂节能项目实施前后厂用电率统计图），在2002年，节能项目全部投入后，厂用电率再降0.8%，达到平均厂用电率降低为7.5%。以珞璜电厂2001年全年发电量48.96亿度计算，全年节约厂用电近5200万度，折合人民币近500万元，并且，机组在低负荷时，机组给水泵双泵运行切换为单泵运行,降低了设备的损耗，提高了设备的等效可用系数。同时在机组低负荷下，优化了燃煤的锅炉燃烧的稳定性，降低了燃油的使用，降低了供电成本，提高了电厂的市场竞争力。尤其值得一提的是，以上产生的经济效益，均是在没有设备和资金投入的情况下取得的。可以说是以零成本，创造极大的经济效益。

3. 节能实践结论
　　 
    随着“厂网分开，竞价上网”的进一步落实，要求电厂机组的性能必须有较高的运行水平和生产指标，才能在市场经济中有竞争力。华能珞璜电厂节能实践中，结合机组设备的实际情况，通过设备整治和更改，降低空预器的漏风率，提高锅炉效率，并采用改变主要辅机在特定工况下的运行方式，即，低负荷下给水泵单泵运行和循环水泵联锁运行的手段，挖掘设备潜力，通过对系统控制策略的优化，达到了降低电厂厂用电的节能目的，降低了设备的损耗，产生了较好的经济效益，同时极大的降低了供电成本，使电厂在市场经济中更具竞争力。