煤电企业降低煤耗技术措施探讨

徐亦淳

上海电力股份有限公司

煤电企业降低煤耗技术措施探讨

徐亦淳

上海电力股份有限公司

供电煤耗是衡量发电厂经济性的最重要指标之一, 根据《煤电节能减排升级与改造行动计划（2014—2020年）的通知》文件精神，现役燃煤发电机组要加快推进节能降耗工作。通过对现存主流燃煤发电机组现状进行分析，寻找可节能的空间和方向，提出了从设备改造、运行方式优化、节能新技术运用、控制改进等方面降低供电煤耗的技术措施。

煤电企业；供电煤耗；技术措施；经济效益

近年来，由于电力市场需求减缓以及清洁能源爆发式增长，燃煤发电机组利用小时数与负荷率逐年下降，以及大量环保设备改造投入，这都给供电煤耗下降带来不利因素。国家三部委联合印发的《煤电节能减排升级与改造行动计划（2014～2020年））的通知》（发改能源[2014]2093号），提出加快燃煤发电升级与改造，重点对30万kW和60万kW等级亚临界、超临界机组实施综合性、系统性节能改造，要求到2020年现役燃煤发电机组改造后平均供电煤耗低于310 g/kWh。这要求现存燃煤发电机组要挖掘降煤耗潜力，大力开发和推广节能减排新技术，积极开展优化运行方式和设备技术改造。

1 降低汽轮机本体热耗

（1）汽轮机通流改造

目前我国300 MW～600 MW等级亚临界煤电机组，多采用80至90年代的设计制造，存在通流效率低、热耗率高等普遍问题，部分机组热耗率与设计值相差高达300 KJ/kWh以上，严重影响机组的经济性。汽轮机通流部分改造，是提高机组效率、降低煤耗的有力措施。目前国内大型汽轮机制造厂都有自身特点的汽轮机通流改进技术，大都采用新型叶片可以提高叶片效率、降低汽封损失、优化机组低压通流气动性能、消除汽轮机部件磨损、优化回热系统、改进原先设计不合理等技术。通流整体改造后机组效率一般可提高3%以上，热耗率下降250 kJ/kWh以上，出力可增加5%以上，效益显著。

（2）低压缸排汽通道优化

部分国产引进型300 MW、600 MW汽轮机结构较为紧凑，其低压缸排汽在凝汽器内分布不合理，造成凝汽器冷却管热负荷不均匀，热交换能力未被充分发挥，造成凝汽器压力、端差以及汽轮机排汽压力均高于设计值。而低压缸排汽通道优化改造是解决该结构缺陷的广泛有效的手段，该技术通常对排汽通道蒸汽流场进行模拟研究，计算得到的原有结构下凝汽器管束入口蒸汽流场分布情况，有针对性地在凝汽器喉部的适当位置，采取安装导流装置的办法，引导排汽汽流，减少排汽涡流、均匀排汽流速，使低压缸排汽流场趋于合理、凝汽器换热管的热负荷更均匀、热交换能力能够更好发挥，从而提高凝汽器真空。采用低压缸排汽通道优化的机组一般能提高真空0.3kPa，对应降低煤耗0.7 g/kWh以上。

（3）汽封改造优化技术

传统的梳齿型汽封是现代火电厂通常采用的汽轮机汽封形式，维修方便但密封效果较差，随着机组运行时间和启停次数影响，汽封容易磨损造成间隙增大，使得大量蒸汽做功能力降低，严重影响汽轮机经济性。目前许多火电厂采用各种新型汽封取代原设计的传统汽封，随着汽封技术的不断发展，其型式多种多样，典型如布莱登汽封、刷式汽封、蜂窝式汽封等，主要通过增加齿数、减小间隙、增加阻力，来提高密封效果，减小漏汽所造成的损失。多数企业的试验表明：根据自身的技术特点，结合汽轮机的结构和实际运行状况，因地制宜的使用各种新型汽封，均能够达到较好的效果，减少了汽轮机内部及外部的漏汽损失，提高机组热效率较为显著。

2 提高凝汽器真空

（1）蒸汽喷射真空技术

凝汽器真空泵在设计选型时，为保证初建真空的时间，真空泵和配套电机余量均过大，造成正常运行时，真空系统电耗大。水环真空泵性能、出力受制于工作液温度的变化，夏季高温时，水环真空泵性能、出力下降，会导致凝汽器真空下降，造成机组经济性降低。在原抽真空系统抽气母管上并接一套凝汽器蒸汽喷射真空系统，以少量辅汽作为动力蒸汽，通过动力喷嘴以超音速射流，产生真空，抽吸混合气体，蒸汽冷凝成水回收热井，并加装一台小功率水环真空泵可维持真空。通过去除抽气余量、降低水环真空泵的电负荷来实现节能，某厂4台300 MW煤电机组通过技改，年平均可提高机组真空约0.2 kPa左右，降低煤耗0.45g/ kWh。

（2）冷端优化技术

火电厂冷端设备和系统对经济性的影响可归结为两类，一类是影响排汽压力进而影响机组的出力；另一类是耗能设备如循环水泵、真空泵、凝结水泵等耗功影响厂用电。冷端优化技术以冷端系统为研究对象，既考虑凝汽器压力变化对机组出力的影响, 还考虑冷端系统内泵功的变化对厂用电的影响，从冷端系统整体的角度出发, 确定最佳真空、循泵运行方式、真空泵运行方式和循环水量, 提高冷端系统的运行经济性，进而提高整个机组的经济性。冷端优化系统通过合理地调配循泵运行方式，保证在机组出力增加的同时厂用电尽可能的降低，使循泵运行在最经济的运行方式，从而提高机组的经济性。冷端优化技术已经在多家300 MW、600 MW、1000 MW火电机组上采用，总体供电煤耗下降约0.5 g/kWh以上，节电效果也较为明显。

（3）冷却塔优化改造

在不影响冷却塔结构的情况下，通过使用换热性能更高的喷嘴和填料，优化淋水构架，增大有效淋水面积，实现各区均匀配水，有效提升冷却塔的冷却性能，从而降低冷却塔的出水温度，提高凝汽器的真空。根据几家实施冷却塔优化改造的电厂的应用数据，改造后冷却塔出塔水温比改造前降低1℃，真空可提高0.4 kPa，降低供电煤耗0.9 g/kWh。

（4）加强循环水系统胶球和滤网的管理

胶球系统重点监视收球率，投入胶球时尽量利用循环水流量较大的时机，采用合适的胶球。循环水二次滤网应采用定期投入与压差管理相结合的方式，及时清污和排污。

3 降低排烟温度

（1）烟气余热利用

燃煤锅炉排烟设计温度一般为120～130℃，目前随着低低温电除尘器的应用能够有效提高除尘效率，降低烟尘排放，拿低低温电除尘器设计进口烟温90℃来设计，烟气余热就有约30℃的利用空间。目前烟气余热利用技术较多，以系统较为简单的在电除尘前加装烟气/凝结水换热装置为例，利用锅炉尾部烟气余热提高凝结水温度，减少低压加热器抽汽量来降低汽耗，同时烟气温度降低使体积流量减小，锅炉引风机、增压风机的电耗降低，并提高了电除尘效率。经改造完成了某电厂测算，电除尘进口烟气温度降低30℃，使烟气体积流量约降低10%，提高除尘效率约0.05%，供电煤耗降低1.35 g/kWh以上，目前在国内也已有不少电厂采用了烟气余热利用技术。

（2）空预器密封改进

采用全向柔性密封技术,降低空预器漏风率至5%以内，降低风机耗电率，热风温度及锅炉效率也相应提高。

4 降低未完全燃烧损失

（1）提高磨煤机出口温度

一般磨煤机出口风温在80℃以下，在燃用低热值经济煤种时磨煤机出口温度会进一步下降而且一次风量会加大，煤粉干燥不够和在炉膛燃烧时间缩短会影响灰渣含碳量升高。在磨煤机安全运行的前提下，通过加大热风量，或者加装一次风加热器，提高磨煤机出口温度，提高锅炉燃烧效率，有效降低灰渣含碳量。

（2）加装磨煤机动态分离器

燃煤电厂燃用与设计煤种偏差比较大的煤种，磨煤机出口煤粉细度往往非该煤种能易燃尽的煤粉细度。通过在磨煤机出口加装动态分离器，可以在线自动调节磨煤机出口煤粉细度，对锅炉燃烧不同煤种时，通过动态分离器调节最佳煤粉细度。

5 运行控制优化

（1）机组整体协调控制优化

通常从机组运行的基础数据出发，采用耗差分析法辨识锅炉主要可控耗差，对锅炉燃烧风量监测装置、制粉系统运行方式、锅炉燃烧运行方式等逐一进行了试验和参数优化，并设置进机组整体协调控制中。在安全运行的基础上，提高机组变负荷性，消除汽温偏差，提高受热面的安全性，提高了锅炉效率和蒸汽参数。此种技术对新建机组和进行过重大技改的机组有较大的提升效果。

（2）凝水调频技术

对于纯反动式汽轮机组，利用的是汽机回热/加热系统中蓄能的变化，是指机组变负荷时，在凝汽器和除氧器允许的水位变化范围内，调整凝泵出口调门的开度，改变凝结水流量，从而改变抽汽量，暂时获得或释放一部分机组的负荷。用此方法，可使主调门全开，消除汽轮机进汽节流损失，机组的加（减）负荷速率和一次调频能满足电网要求，该技术降低供电煤耗约1.2 g/kWh以上。

（3）低负荷阀点控制技术

对于调节级汽轮机组，在低负荷退出AGC阶段，采用取消调门重叠度和调门节流的阀点运行方式，与负荷匹配的调门全开，其它调门全关，此时为调节级效率最高的最佳经济点，并做好投退AGC运行方式的切换逻辑，保证机组切换阀点控制方式的安全运行，采用低负荷阀点控制技术的低负荷运行时段可以降低煤耗0.8 g/kWh以上。

（4）优化吹灰方式

锅炉吹灰“过吹”易出现耗汽增多，受热面磨损,汽温过低等情况；“欠吹”易出现结焦，影响锅炉受热面传热效果、甚至炉管局部过热等情况，经济型都比较差。目前随着现代燃煤锅炉在线测温点越来越多，采用在线采集锅炉运行数据在专用传热模型上进行计算，计算出各段受热面的清洁度系数，提出受热面优化吹灰的判断结果，开发出在线吹灰优化软件，为运行人员执行吹灰操作提供指导意见，减少吹灰次数，提高解决受热面“过吹”和“欠吹”现象。

6 降低启停损失

（1）启动净压上水

不启动给水泵、静压状态下的锅炉上水及不点火的热态水冲洗。这种水冲洗技术不用启动给水泵，也不用点火加热，节约了大量的燃料和厂用电，并且操作简单，可控性好。

（2）邻炉加热

锅炉点火前，利用临近锅炉的蒸汽对给水进行加热，提高锅炉进水温度，作为锅炉启动初期的加热源。可以减少了启动过程中的燃油、燃煤量和厂用电消耗，也大大缩短了启动时间。由于冲洗的水温高，且整个被冲洗受热面内的冲洗介质均处于汽水两相流，极大地改善了冲洗效果。对超临界锅炉而言，由于锅炉加热初期的温度可控，缓解了启动初期的氧化皮剥落和生成。

（3）减少启停损失

制定机组启停的标准操作卡。根据启停要求的时间，规范各系统、辅机启动、点火、升温升压、冲转并网的操作步序和时间控制，避免辅机多余运行和燃料多余消耗，节省启停损失。

7 结语

对于燃煤电厂而言，燃煤消耗量占发电成本的60%～70%，节能降耗不仅有利于不可再生资源的综合有效利用，更能降低发电企业生产成本，增加自身市场竞争力的重要手段之一。燃煤电厂要把降低供电煤耗作为降低发电成本、提高经济效益重要任务来抓。

Study on Reducing Coal Consumption Technical Measures Measures of Coal-Electricity Enterprise

Xu Yichun
Shanghai Electrical Power Co.,Ltd

Supplying electricity and consuming coal is one of the most important index to evaluate power plant economy. According to 〈Notification of Coal Electricity Energy Saving and Emission Reduction Upgrading and Renovation Action Plan (2014-2020)〉 document spirit, we should accelerate energy conservation and consumption reducing work on existing coal-fired power generation units. Through analysis current condition of existing mainstream coal-fired power generation units, the author looks for feasible room and direction for energy conservation. It puts forward several technical countermeasures to reduce electricity supply coal consumption, including equipment modification, operation mode optimization, new energy saving technologies application and control improvement.

Coal Electricity Enterprise, Electricity Supply Coal Consumption, Technical Measures, Economic Benefits

10.13770/j.cnki.issn2095-705x.2017.01.010

徐亦淳：（1979-），男，工程师，本科，从事发电技术节能管理工作。