火電廠主要輔機(jī)能耗現(xiàn)狀與節(jié)能潛力分析_圖文

1、總第108期 電 站 輔 機(jī) VoL 108 2009年3月第1期Power Station Auxiliary Equipment Mar.2009No.1文章編號:16720210(200901:0001,04火電廠主要輔機(jī)能耗現(xiàn)狀與節(jié)能潛力分析于新穎,王浩(西安熱工研究院有限公司。陜西西安710032摘要:目前,我國發(fā)電廠運(yùn)行性能指標(biāo)與其設(shè)計水平存在較大差距,其中輔助設(shè)備的缺陷是主要障礙之一。存在 的問題主要有:凝汽器壓力偏高,機(jī)組冷端經(jīng)濟(jì)性差;凝結(jié)泵、風(fēng)機(jī)、制粉系統(tǒng)電耗高,生產(chǎn)廠用電率偏大;空氣預(yù)熱 囂漏風(fēng)嚴(yán)重;暖風(fēng)器選用過高品質(zhì)的抽汽源等,累計影響電廠供電煤耗大于10(g/kWh。針

2、對機(jī)組輔機(jī)存在的諸 多問題.分析了問題產(chǎn)生的原因.并提出對其節(jié)能降耗的具體意見,為以后輔機(jī)選型匹配、運(yùn)行優(yōu)化、技術(shù)改造等提 供了一些參考。關(guān)鍵詞:凝汽囂;凝結(jié)泵;風(fēng)機(jī);制粉系統(tǒng);暖風(fēng)器;節(jié)能;降耗中圖分類號:TM621.7文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B Status of Energy Consumption and Analysis of Its PotentialEnergy Saving of Major Auxiliary Equipment in Thermal Power PlantYU Xinyin。WANG Hao(xian Thegnlal Power Research Institute

3、Co.,Ltd.,Xian,Shannxi,710032,ChinaAbstract:There are large different parameters between the operating performance and design level of power plant in China and the defect of auxiliary equipment is one of major obstacles.There are major problems as follows:higher pressureof condenser;poor economy of c

4、old end of power wnithigher energy consumption of condensate pump,fans and coal powder pulverizing system;larger house-service power serious leakage of air from preheater and larger quantity of steam extraction for air heater,ecL,which havemade coal consuption in the power plant larger than 10 (g/kW

5、h.Reasons have been analyzed against those existing problems in auxiliang equipment and countermeasures have been put forward for energy saving 80as to make the reference tO future selection of auxiliary equipment and optimum operation.Key WOI'凼:condenser;condensate pump;fan;coal powder pluveriz

6、ing system;air heater;energy saving;consumption reduce.1概述隨著電力體制改革的深化,各電廠的節(jié)能降耗 工作越來越受重視。節(jié)能降耗不僅可以降低生產(chǎn)成 本,提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益,同時節(jié)約能源,減少環(huán)境 污染。2007年我國電力工業(yè)全國平均供電煤耗為 356(g/kW.h,比2006年下降了11(g/kW-h,但比 國際先進(jìn)水平(1999年還要高20-V30(g/k.Wh,這 表明我國火電廠節(jié)能的潛力是巨大的。近年來,隨 著火電機(jī)組設(shè)計和運(yùn)行技術(shù)的不斷進(jìn)步和完善,機(jī) 組的運(yùn)行水平不斷提高。相對而言,火電廠主要輔 機(jī)存在的問題較多,其運(yùn)行對火電機(jī)組

7、安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)收稿日期:2009-0222作者簡介:于新穎(1955一,男.西安熱工研究院碩士研究生導(dǎo)師,教授級高級工程師,從事汽輪機(jī)及輔助設(shè)備的性能分析、故障 診斷、狀態(tài)檢修等方面的研究。1行有著重要影響,但未能得到應(yīng)有的重視?，F(xiàn)針對 主要輔機(jī)在運(yùn)行中出現(xiàn)的諸多問題進(jìn)行分析,提出 解決問題的方法和途徑,以期引起各方對發(fā)電廠輔 機(jī)節(jié)能工作的重視。2凝汽器目前,國內(nèi)發(fā)電機(jī)組凝汽器壓力普遍偏高13 kPa,造成發(fā)電煤耗升高2.57.5(g/kWh,嚴(yán)重 影響了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。評價凝汽器性能的主要指 標(biāo)是凝汽器壓力,針對影響凝汽器壓力的主要因素, 如凝汽器熱負(fù)荷、真空嚴(yán)密性、凝汽器清潔度等,進(jìn) 行定性

8、、定鼉分析,改善凝汽器性能。2。1凝汽器熱負(fù)荷大凝汽器熱負(fù)荷大是凝汽器壓力偏高的主要原因之 一。目前,圍內(nèi)凝汽器熱負(fù)荷普遍增加,其增加幅度多 為10%35%,影響發(fā)電煤耗1.53(g/kWh。熱負(fù) 荷增加有兩方面的因素:低壓缸排汽量增加(包括小 汽機(jī)排汽量增加;疏水系統(tǒng)等內(nèi)漏所致。因此,提 高機(jī)組大修質(zhì)量、完善疏水系統(tǒng),是降低凝汽器熱負(fù) 荷的根本途徑。2.2減少凝汽器熱負(fù)荷治理措施(1提高汽輪機(jī)通流效率。汽封間隙增加是通 流部分效率降低的主要原因。通過選用合理的汽封 結(jié)構(gòu),嚴(yán)格控制啟、停機(jī)過程中的升、降負(fù)荷率以降 低機(jī)組振動幅度,大修中合理調(diào)整汽封間隙,以此保 證汽封間隙在合理的范圍之內(nèi),使通

9、流效率長期穩(wěn) 定在較高水平,減少低壓缸的排汽量,降低凝汽器熱 負(fù)荷。(2優(yōu)化疏水系統(tǒng)。對疏水系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改造, 合理利用有效能,合并減少疏水閥門以簡化熱力系 統(tǒng),減少泄漏點(diǎn)。(3減少閥門內(nèi)漏。加強(qiáng)疏水閥門的檢修和運(yùn) 行管理,對進(jìn)入凝汽器的疏水和排汽閥門,應(yīng)嚴(yán)格按 操作規(guī)程開、關(guān),另外對有泄漏的閥門應(yīng)及時處理或 者更換,消除系統(tǒng)內(nèi)漏。2.3真空嚴(yán)密性差目前,國內(nèi)發(fā)電機(jī)組真空嚴(yán)密性指標(biāo)不合格仍 然不少,機(jī)組的嚴(yán)密性指標(biāo)一般在0.11.0kPa/ min之間,某些電廠機(jī)組因為嚴(yán)密性差而一直無法 正常完成嚴(yán)密性試驗。一般真空下降速度降低0.1 kPa/min。其真空提高約0.1kPa左右。由此可知,

10、僅改善真空嚴(yán)密性達(dá)到合格一項,機(jī)組真空平均可 2 以提高0.4o.8kPa,平均降低發(fā)電煤耗約1.o 2.O(g/kW.h。機(jī)組真空嚴(yán)密性不足的主要原因有二:一是低 壓缸(包括給水泵小汽機(jī)軸封間隙過大,正常的軸 封蒸汽壓力不足以起到密封作用,或者軸封蒸汽壓 力偏小;二是負(fù)壓系統(tǒng)中某些部位不嚴(yán)密,導(dǎo)致空氣 漏入真空系統(tǒng)。解決系統(tǒng)真空嚴(yán)密性差的方法只有認(rèn)真檢漏。 較常用的方法是:(1高位灌水查漏:在停機(jī)時進(jìn)行 檢漏,將凝汽器灌水至低壓缸轉(zhuǎn)子下部凹窩處,觀察 系統(tǒng)有否外漏水的現(xiàn)象,據(jù)此發(fā)現(xiàn)漏點(diǎn);(2氦質(zhì)譜 檢漏:在運(yùn)行中進(jìn)行檢漏,將氦氣從可疑的漏點(diǎn)噴 人,當(dāng)設(shè)置在真空泵排氣口的氦質(zhì)譜檢漏儀上有氦 氣

11、顯示時,則表明該點(diǎn)存在泄漏。2.4凝汽器清潔度差凝汽器設(shè)計清潔度一般為0.8o.85,而目前 國內(nèi)機(jī)組平均運(yùn)行清潔度為0.6左右,某機(jī)組運(yùn)行 凝汽器清潔度甚至低于0.5,僅此影響發(fā)電煤耗3 (g/kWh之多。提高凝汽器清潔度的主要方法 有:(1對于冷卻管內(nèi)壁鈣垢層較厚的凝汽器進(jìn)行 酸洗。(2正常投入凝汽器膠球清洗裝置。對于膠球 清洗裝置所選用的膠球,其直徑、硬度和重度,應(yīng)根 據(jù)凝汽器實際運(yùn)行情況并參考專家意見分析確定。 有條件的可根據(jù)清潔度實現(xiàn)凝汽器的自動清洗。 (3設(shè)置循環(huán)水二次濾網(wǎng)。在采用開式循環(huán)的電 廠,由于近年來河流、湖泊污染程度的日益加重,循環(huán) 水中夾帶大量雜物;在采用閉式循環(huán)的北方

12、地區(qū),冬 季時間長,氣溫低,循環(huán)水冷卻塔中的淋水填料會因 結(jié)凍而破碎,破碎后的填料碎片進(jìn)入循環(huán)水系統(tǒng),從 而阻塞冷卻管及凝汽器水室,影響膠球清洗裝置的正 常運(yùn)行,所以,應(yīng)安裝循環(huán)水二次濾網(wǎng)裝置。(4定期清理凝汽器水室。由于循環(huán)水水質(zhì)欠 佳或者二次濾網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量的缺陷,造成凝汽器水室 雜物堆積,雜物卡在冷卻管內(nèi)使膠球無法正常通行, 也會使冷卻水流量降低。3凝結(jié)水泵目前,我國發(fā)電廠大多數(shù)選用定速立式凝結(jié)水 泵,該型式的凝結(jié)水泵一般節(jié)流損失在0.35MPa 1.2MPa,造成能量大量浪費(fèi),效率極低。主要原因有:(1凝結(jié)水泵的設(shè)計容量比機(jī)組最大凝結(jié)水量 大8%-一11%;(2凝結(jié)水泵的設(shè)計揚(yáng)程裕量較大;

13、(3凝結(jié)水精處理裝置失效,壓降要由凝結(jié)水 調(diào)節(jié)閥來消耗;(4我國發(fā)電廠負(fù)荷率普遍在75%左右,使凝 結(jié)水的流量低于最大凝結(jié)水流量,凝結(jié)水泵揚(yáng)程高, 凝結(jié)水調(diào)節(jié)閥承受更大的壓降。綜上所述,凝結(jié)水泵不在設(shè)計點(diǎn)運(yùn)行、泵的效率 低、電耗多,機(jī)組帶部分負(fù)荷時,這些問題更突出,因 此,很有必要對凝結(jié)水泵進(jìn)行節(jié)能改造。目前,凝結(jié) 水泵節(jié)能改造主要有2種方案:(1采用車削葉輪或 取消富余的一級葉輪,降低設(shè)計揚(yáng)程;(2采用變頻 技術(shù)改造。表1是凝結(jié)水泵2種方案改造節(jié)約電能 的比較,這2種方案的節(jié)能效果顯著,變頻改造的節(jié) 電效果優(yōu)于車削葉輪改造。車削葉輪使各工況的單 位電耗都相應(yīng)下降約20%;變頻改造,在300M

14、W 工況"-200MW工況,單位電耗下降依次約為20%、 23%、34%、39%、40%、50%。機(jī)組在300MW以下 負(fù)荷運(yùn)行時,方案(1仍存在節(jié)流損失;方案(2在 200MW300Mw任意工況運(yùn)行都不存在節(jié)流損 失,可無級調(diào)速。表1凝結(jié)水泵2種方案改造節(jié)約電能的比較發(fā)電機(jī)功率 MW 300260230200車削葉輪耗功下降值 kW 158.3156.5154.7160.1變頻改造耗功下降值 kW 263.1298.9305.2367.9 4鍋爐風(fēng)機(jī)4.1我國電廠所使用的離心風(fēng)機(jī),絕大多數(shù)已采用 了高效離心風(fēng)機(jī),其最高效率均在80%以上,但實 際運(yùn)行效率并不高,原因有:(1鍋爐通風(fēng)

15、系統(tǒng)的管 網(wǎng)阻力設(shè)計計算與實際偏離太大。因空氣流道側(cè)向 煙氣道側(cè)漏氣,空氣沿程流過對流過熱器、省煤器、 空氣預(yù)熱器時都有空氣泄漏。雖然在計算空氣量時 也考慮到了漏氣量,但是并沒有考慮漏氣對系統(tǒng)管 網(wǎng)阻力的影響。(2我國發(fā)電機(jī)組普遍負(fù)荷率低, 送、引風(fēng)機(jī)需周期性的在較長時間內(nèi)處于低負(fù)荷工 況下運(yùn)行,造成大量節(jié)流損失。4.2提高風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率途徑(1提高風(fēng)機(jī)和水泵的管網(wǎng)系統(tǒng)阻力計算的可 靠性。降低流量和壓力的富裕系數(shù),避免運(yùn)行工況偏 離設(shè)計額定工況,偏離最高效率區(qū)域;及時消除流程 中的漏氣、漏水故障。(2選擇具有高效率、高效率區(qū)域?qū)拸V特性的新 型風(fēng)機(jī)。值得推薦的是動葉可調(diào)軸流式通風(fēng)機(jī),最 高內(nèi)效率為

16、0.85,而且可以通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子葉片的安 裝角,擴(kuò)大高效率區(qū)域的范圍。(3改造風(fēng)機(jī)時,應(yīng)考慮增設(shè)變轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)設(shè) 備,保證各種運(yùn)行工況都在高效率區(qū)域內(nèi),可獲得更 高的節(jié)能效果。5空氣預(yù)熱器改造我國發(fā)電機(jī)組空預(yù)器漏風(fēng)率普遍在8% 15%。漏風(fēng)增加使送、引風(fēng)機(jī)和一次風(fēng)機(jī)的耗電量 增加;嚴(yán)重時還會影響燃燒和鍋爐負(fù)荷;同時空預(yù)器 的漏風(fēng)會造成鍋爐排煙熱損失的增加,致使鍋爐熱 效率降低。為了降低空預(yù)器漏風(fēng),近幾年國內(nèi)一些 電廠對空預(yù)器進(jìn)行了改造,取得了良好效果。目前, 空預(yù)器改造的方式主要有3種:(1采用VN型回轉(zhuǎn) 式空預(yù)器,整體更換空預(yù)器;(2采用新型雙密封系 統(tǒng)對空預(yù)器密封系統(tǒng)進(jìn)行改造;(3采用局部改進(jìn)

17、現(xiàn) 有密封方式的方法。一般進(jìn)行空氣預(yù)熱器改造,可 以使漏風(fēng)率下降8%左右,發(fā)電煤耗普遍下降 l(g/kWh左右,節(jié)能效果顯著。6制粉系統(tǒng)制粉系統(tǒng)分為直吹式和中儲式兩大類,中速磨 直吹式與中儲式相比具有以下優(yōu)點(diǎn):(1效率高、能 耗低。磨煤單耗為6"-9kWh/t(比鋼球磨煤機(jī)小 1.52倍;(2可靠性較高,工作穩(wěn)定,操作設(shè)備臺 數(shù)少,成套磨煤裝置緊湊,其占地面積比鋼球磨小; (3研磨部件磨損輕;(4噪音較低。在煤質(zhì)可以采 用中速磨系統(tǒng)的條件時,應(yīng)選擇中速磨直吹式制粉 系統(tǒng)。6.1中速磨宣吹式制粉系統(tǒng)中速磨煤機(jī)直吹式制粉系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性較好,但 也存在著煤粉細(xì)度粗等問題。建議加強(qiáng)通風(fēng)量、煤

18、粉細(xì)度、風(fēng)環(huán)流速、分離器擋板等調(diào)整試驗,尋求解 決問題途徑。直吹式制粉系統(tǒng)各燃燒器一次風(fēng)分配均勻性是 決定鍋爐燃燒優(yōu)劣的重要因素之一。若各燃燒器間 的一次風(fēng)分配明顯不均,將影響爐內(nèi)的燃燒工況,造 3電站輔機(jī)總第108塑!塑!蔓魚:!成火焰偏斜、爐膛熱負(fù)荷和汽溫偏差,嚴(yán)重時甚至引 起高溫腐蝕、爆管等問題。新型的雙可調(diào)煤粉分配 器是1種改善一次風(fēng)粉的分配特性的裝置,通過結(jié) 構(gòu)獨(dú)特的煤粉濃縮裝置,首先將待分配的煤粉氣流 分裂為濃相和稀相兩股氣流,分別引入濃相空間和 稀相空間,濃相空間和稀相空間均布置有不同結(jié)構(gòu) 的濃相和稀相調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu),每個空間可按需要引出若 干支管(通常為4根,濃相引出支管與稀相引出支

19、 管在分配器出口匯合,經(jīng)相應(yīng)的煤粉管道引至燃燒 器。通過恰當(dāng)調(diào)節(jié)濃相與稀相調(diào)節(jié)裝置,就可在各 煤粉管道內(nèi)得到均勻的或者所需要煤粉量和空氣 量,這樣就可實現(xiàn)雙可調(diào),即對每根通往燃燒器的輸 粉管道的煤粉及空氣流量分別進(jìn)行調(diào)整和控制。工 程應(yīng)用實績表明,該裝置可基本消除大容量燃煤鍋 爐與一次風(fēng)粉分配特性有關(guān)的各種問題。6.2中間儲倉式鋼球磨制粉系統(tǒng)鋼球磨中儲式制粉系統(tǒng)存在的問題主要有: (1粗粉分離器效率低,回粉量中合格粉量大。 經(jīng)調(diào)研,國內(nèi)粗粉分離器的分離效率一般在53.7%, 而較好的粗粉分離器的效率可達(dá)70%以上。傳統(tǒng) 的粗粉分離器內(nèi)部氣流速度較低而且貼近內(nèi)筒壁流 動,不但使氣流攜帶煤粉的能力

20、減弱,造成分離效率 低,而且增加了內(nèi)筒的磨損。(2磨煤機(jī)維護(hù)不足。由于不能定期進(jìn)行甩鋼球 試驗,再加上鋼球大小不能按優(yōu)化比例添加,當(dāng)鋼球 過大時,其充滿系數(shù)下降,導(dǎo)致磨煤機(jī)研磨能力降低。 (3系統(tǒng)漏點(diǎn)多。主要存在于各道鎖氣器、冷熱風(fēng) 門等處。由于長時間的磨損,有些管道_口T能已經(jīng)穿透。 6.3改進(jìn)制粉系統(tǒng)的建議(1系統(tǒng)全面消缺、查漏。建議在停機(jī)之前即進(jìn) 行全面檢查,特別是制粉系統(tǒng)各處鎖氣器,磨損較嚴(yán) 重的管道,要查出漏點(diǎn)并在大修中全部消除;(2甩鋼球。加球比例建議為D60:D40:D30 -4:3:3,以保證磨煤機(jī)內(nèi)的鋼球充滿系數(shù)。在加鋼 球期間,應(yīng)進(jìn)行磨煤機(jī)鋼球裝載量與電機(jī)電流的特 性試驗,即分別在磨煤機(jī)空轉(zhuǎn)及每加球10t時轉(zhuǎn)動 磨煤機(jī),測試磨煤機(jī)的電流;(3通過粗粉分離器特性試驗研究,確定分離器 選型正確、有良好的分選特性。目前的軸向型分離 器和旋轉(zhuǎn)分離器,可以很好滿足不同煤種的要求,必 要時對粗粉分離器實施改造,提高磨煤機(jī)出力,降低 制粉單耗。試驗結(jié)果表明,如使制粉系統(tǒng)在最經(jīng)濟(jì)工況下 運(yùn)行,一般可使制粉單耗降低3kWh/t5kwh/t 以匕。7暖風(fēng)器暖風(fēng)器是布置在空氣預(yù)熱器進(jìn)口風(fēng)道中的帶翅 片的汽一氣熱交換器,它用汽輪機(jī)的抽汽預(yù)先加熱空 氣,使進(jìn)入空氣預(yù)