火電廠主要輔機能耗現(xiàn)狀與節(jié)能潛力分析_圖文

1、總第108期 電 站 輔 機 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)電廠運行性能指標與其設計水平存在較大差距,其中輔助設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,機組冷端經(jīng)濟性差;凝結泵、風機、制粉系統(tǒng)電耗高,生產(chǎn)廠用電率偏大;空氣預熱 囂漏風嚴重;暖風器選用過高品質的抽汽源等,累計影響電廠供電煤耗大于10(g/kWh。針

2、對機組輔機存在的諸 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,為以后輔機選型匹配、運行優(yōu)化、技術改造等提 供了一些參考。關鍵詞:凝汽囂;凝結泵;風機;制粉系統(tǒng);暖風器;節(jié)能;降耗中圖分類號:TM621.7文獻標識碼: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 著火電機組設計和運行技術的不斷進步和完善,機 組的運行水平不斷提高。相對而言,火電廠主要輔 機存在的問題較多,其運行對火電機組

7、安全、經(jīng)濟運收稿日期: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師,教授級高級工程師,從事汽輪機及輔助設備的性能分析、故障 診斷、狀態(tài)檢修等方面的研究。1行有著重要影響,但未能得到應有的重視?，F(xiàn)針對 主要輔機在運行中出現(xiàn)的諸多問題進行分析,提出 解決問題的方法和途徑,以期引起各方對發(fā)電廠輔 機節(jié)能工作的重視。2凝汽器目前,國內發(fā)電機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,嚴重 影響了機組的經(jīng)濟運行。評價凝汽器性能的主要指 標是凝汽器壓力,針對影響凝汽器壓力的主要因素, 如凝汽器熱負荷、真空嚴密性、凝汽器清潔度等,進 行定性

8、、定鼉分析,改善凝汽器性能。2。1凝汽器熱負荷大凝汽器熱負荷大是凝汽器壓力偏高的主要原因之 一。目前,圍內凝汽器熱負荷普遍增加,其增加幅度多 為10%35%,影響發(fā)電煤耗1.53(g/kWh。熱負 荷增加有兩方面的因素:低壓缸排汽量增加(包括小 汽機排汽量增加;疏水系統(tǒng)等內漏所致。因此,提 高機組大修質量、完善疏水系統(tǒng),是降低凝汽器熱負 荷的根本途徑。2.2減少凝汽器熱負荷治理措施(1提高汽輪機通流效率。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 結構,嚴格控制啟、停機過程中的升、降負荷率以降 低機組振動幅度,大修中合理調整汽封間隙,以此保 證汽封間隙在合理的范圍之內,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 負荷。(2優(yōu)化疏水系統(tǒng)。對疏水系統(tǒng)進行優(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。(3減少閥門內漏。加強疏水閥門的檢修和運 行管理,對進入凝汽器的疏水和排汽閥門,應嚴格按 操作規(guī)程開、關,另外對有泄漏的閥門應及時處理或 者更換,消除系統(tǒng)內漏。2.3真空嚴密性差目前,國內發(fā)電機組真空嚴密性指標不合格仍 然不少,機組的嚴密性指標一般在0.11.0kPa/ min之間,某些電廠機組因為嚴密性差而一直無法 正常完成嚴密性試驗。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、僅改善真空嚴密性達到合格一項,機組真空平均可 2 以提高0.4o.8kPa,平均降低發(fā)電煤耗約1.o 2.O(g/kW.h。機組真空嚴密性不足的主要原因有二:一是低 壓缸(包括給水泵小汽機軸封間隙過大,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;二是負壓系統(tǒng)中某些部位不嚴密,導致空氣 漏入真空系統(tǒng)。解決系統(tǒng)真空嚴密性差的方法只有認真檢漏。 較常用的方法是:(1高位灌水查漏:在停機時進行 檢漏,將凝汽器灌水至低壓缸轉子下部凹窩處,觀察 系統(tǒng)有否外漏水的現(xiàn)象,據(jù)此發(fā)現(xiàn)漏點;(2氦質譜 檢漏:在運行中進行檢漏,將氦氣從可疑的漏點噴 人,當設置在真空泵排氣口的氦質譜檢漏儀上有氦 氣

11、顯示時,則表明該點存在泄漏。2.4凝汽器清潔度差凝汽器設計清潔度一般為0.8o.85,而目前 國內機組平均運行清潔度為0.6左右,某機組運行 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對于冷卻管內壁鈣垢層較厚的凝汽器進行 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,應根 據(jù)凝汽器實際運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 結凍而破碎,破碎后的填料碎片進入循環(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 常運行,所以,應安裝循環(huán)水二次濾網(wǎng)裝置。(4定期清理凝汽器水室。由于循環(huán)水水質欠 佳或者二次濾網(wǎng)運行質量的缺陷,造成凝汽器水室 雜物堆積,雜物卡在冷卻管內使膠球無法正常通行, 也會使冷卻水流量降低。3凝結水泵目前,我國發(fā)電廠大多數(shù)選用定速立式凝結水 泵,該型式的凝結水泵一般節(jié)流損失在0.35MPa 1.2MPa,造成能量大量浪費,效率極低。主要原因有:(1凝結水泵的設計容量比機組最大凝結水量 大8%-一11%;(2凝結水泵的設計揚程裕量較大;

13、(3凝結水精處理裝置失效,壓降要由凝結水 調節(jié)閥來消耗;(4我國發(fā)電廠負荷率普遍在75%左右,使凝 結水的流量低于最大凝結水流量,凝結水泵揚程高, 凝結水調節(jié)閥承受更大的壓降。綜上所述,凝結水泵不在設計點運行、泵的效率 低、電耗多,機組帶部分負荷時,這些問題更突出,因 此,很有必要對凝結水泵進行節(jié)能改造。目前,凝結 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,降低設計揚程;(2采用變頻 技術改造。表1是凝結水泵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%。機組在300MW以下 負荷運行時,方案(1仍存在節(jié)流損失;方案(2在 200MW300Mw任意工況運行都不存在節(jié)流損 失,可無級調速。表1凝結水泵2種方案改造節(jié)約電能的比較發(fā)電機功率 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鍋爐風機4.1我國電廠所使用的離心風機,絕大多數(shù)已采用 了高效離心風機,其最高效率均在80%以上,但實 際運行效率并不高,原因有:(1鍋爐通風

15、系統(tǒng)的管 網(wǎng)阻力設計計算與實際偏離太大。因空氣流道側向 煙氣道側漏氣,空氣沿程流過對流過熱器、省煤器、 空氣預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)電機組普遍負荷率低, 送、引風機需周期性的在較長時間內處于低負荷工 況下運行,造成大量節(jié)流損失。4.2提高風機運行效率途徑(1提高風機和水泵的管網(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),避免運行工況偏 離設計額定工況,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)域寬廣特性的新 型風機。值得推薦的是動葉可調軸流式通風機,最 高內效率為

16、0.85,而且可以通過調節(jié)轉子葉片的安 裝角,擴大高效率區(qū)域的范圍。(3改造風機時,應考慮增設變轉速的調節(jié)設 備,保證各種運行工況都在高效率區(qū)域內,可獲得更 高的節(jié)能效果。5空氣預熱器改造我國發(fā)電機組空預器漏風率普遍在8% 15%。漏風增加使送、引風機和一次風機的耗電量 增加;嚴重時還會影響燃燒和鍋爐負荷;同時空預器 的漏風會造成鍋爐排煙熱損失的增加,致使鍋爐熱 效率降低。為了降低空預器漏風,近幾年國內一些 電廠對空預器進行了改造,取得了良好效果。目前, 空預器改造的方式主要有3種:(1采用VN型回轉 式空預器,整體更換空預器;(2采用新型雙密封系 統(tǒng)對空預器密封系統(tǒng)進行改造;(3采用局部改進

17、現(xiàn) 有密封方式的方法。一般進行空氣預熱器改造,可 以使漏風率下降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:(1效率高、能 耗低。磨煤單耗為6"-9kWh/t(比鋼球磨煤機小 1.52倍;(2可靠性較高,工作穩(wěn)定,操作設備臺 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。在煤質可以采 用中速磨系統(tǒng)的條件時,應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)中速磨煤機直吹式制粉系統(tǒng)的經(jīng)濟性較好,但 也存在著煤粉細度粗等問題。建議加強通風量、煤

18、粉細度、風環(huán)流速、分離器擋板等調整試驗,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 的一次風分配明顯不均,將影響爐內的燃燒工況,造 3電站輔機總第108塑!塑!蔓魚:!成火焰偏斜、爐膛熱負荷和汽溫偏差,嚴重時甚至引 起高溫腐蝕、爆管等問題。新型的雙可調煤粉分配 器是1種改善一次風粉的分配特性的裝置,通過結 構獨特的煤粉濃縮裝置,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構 的濃相和稀相調節(jié)機構,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)相應的煤粉管道引至燃燒 器。通過恰當調節(jié)濃相與稀相調節(jié)裝置,就可在各 煤粉管道內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,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行調整和控制。工 程應用實績表明,該裝置可基本消除大容量燃煤鍋 爐與一次風粉分配特性有關的各種問題。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)調研,國內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70%以上。傳統(tǒng) 的粗粉分離器內部氣流速度較低而且貼近內筒壁流 動,不但使氣流攜帶煤粉的能力

20、減弱,造成分離效率 低,而且增加了內筒的磨損。(2磨煤機維護不足。由于不能定期進行甩鋼球 試驗,再加上鋼球大小不能按優(yōu)化比例添加,當鋼球 過大時,其充滿系數(shù)下降,導致磨煤機研磨能力降低。 (3系統(tǒng)漏點多。主要存在于各道鎖氣器、冷熱風 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改進制粉系統(tǒng)的建議(1系統(tǒng)全面消缺、查漏。建議在停機之前即進 行全面檢查,特別是制粉系統(tǒng)各處鎖氣器,磨損較嚴 重的管道,要查出漏點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,以保證磨煤機內的鋼球充滿系數(shù)。在加鋼 球期間,應進行磨煤機鋼球裝載量與電機電流的特 性試驗,即分別在磨煤機空轉及每加球10t時轉動 磨煤機,測試磨煤機的電流;(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,提高磨煤機出力,降低 制粉單耗。試驗結果表明,如使制粉系統(tǒng)在最經(jīng)濟工況下 運行,一般可使制粉單耗降低3kWh/t5kwh/t 以匕。7暖風器暖風器是布置在空氣預熱器進口風道中的帶翅 片的汽一氣熱交換器,它用汽輪機的抽汽預先加熱空 氣,使進入空氣預