600 MW循环流化床机组设计厂用电率分析

刘 洋，王治金，田顺强

(1.西南电力设计院有限公司，四川 成都 610021；2.四川白马循环流化床示范电站有限责任公司，四川 内江 641100；3.贵州金元黔西发电有限责任公司，贵州 毕节 404100)

600 MW循环流化床机组设计厂用电率分析

刘 洋1，王治金2，田顺强3

(1.西南电力设计院有限公司，四川 成都 610021；2.四川白马循环流化床示范电站有限责任公司，四川 内江 641100；3.贵州金元黔西发电有限责任公司，贵州 毕节 404100)

本文结合四川白马600 MW循环流化床机组厂用电负荷特点，对比分析一般600 MW煤粉炉机组的厂用电负荷，提出了600 MW循环流化床机组较600 MW常规煤粉炉机组设计厂用电率高约0.25%～0.30%左右的特点。

600 MW；循环流化床; 设计厂用电率。

1 概述

火力发电厂设计厂用电率(以下简称厂用电率)为设计阶段的估算值，是在工程设计阶段用以衡量为了满足整个发电工艺流程而配置的全厂工艺系统辅机和其他辅助设备的自用电能消耗量的年度平均值指标。作为电厂建设技术经济的考核指标之一，厂用电率直接影响到电厂长期运行的经济效益。

随着国家对环境保护的重视越来越高，国家科技部明确提出煤电技术的发展趋势是“大型、高参数、洁净”，并将高参数、新型CFB燃煤锅炉列为煤电四大重要发展方向之一。由于其参数高、蒸汽循环效率高，且脱硫、脱硝过程全都在炉床内进行，在充分燃烧劣质煤的同时，减少了二氧化硫和氮氧化物的排放，让其在国内及世界范围内成为极为推崇的一项技术，而一些重要技术经济指标(如厂用电率等)在《火电工程限额设计参考造价指标》中却无参考值。本文将结合四川白马600 MW循环流化床示范电站锅炉岛辅机电耗进行分析，并与相关工程比对，探索超临界循环流化床锅炉岛与常规煤粉炉锅炉岛部分厂用电率差异的大致范围，希望能给类似工程提供一些参考。

2 厂用电负荷特点

四川白马600 MW循环流化床示范电站是采用了世界首台单机容量最大的CFB(Circulating Fluidized Bed)锅炉、在燃煤发电领域拥有完全自主知识产权的示范工程，其特点兼备了CFB燃烧技术和超临界蒸汽循环的优点。由于该工程采用四川宜宾地区高灰分无烟煤作为锅炉燃烧用煤，而该煤煤质较差(灰份高，发热量低)，常规煤粉锅炉难以燃烧，故采用循环流化床锅炉(CFB)。该工程已于2013年4月14日顺利通过168 h并投入商业运行。

分析厂用电率，首先我们要了解其厂用电负荷。循环流化床发电技术是洁净煤燃烧发电技术的一种，脱硫、脱硝过程全都在炉床内进行，理论上无需再单独设脱硫、脱硝装置就能达到排放要求，(随着国家环保要求的提高或国产锅炉的技术水平，最近工程也有再单独设脱硫、脱硝装置的情况)，而常规煤粉炉则必须加脱硫、脱硝装置才能达到国家环保排放要求，但与煤粉炉不同的是在锅炉运行时还需要向炉膛掺烧石灰石粉，多一套石灰石制粉和输送系统，而石灰石柱磨机就是起到将石灰石磨制成燃烧用成品粉作用，然后通过气力输送系统将该成品粉送至炉膛燃烧，因此每台CFB锅炉较煤粉炉要多3～4台石灰石输送用螺杆式空压机。

另外由于循环流化床锅炉给煤系统是将煤仓中粒度小于10 mm 的煤粒按照锅炉负荷的要求，将适量的煤直接送入燃烧室燃烧。而常规煤粉炉的给煤系统是将煤仓中粒度小于30 mm的煤粒送入磨煤机磨制成微米级的煤粉，再通过送粉系统送入炉膛。因此在循环流化床机组的运煤输送系统里需多增设1套二级碎煤系统对煤再次进行破碎后方可达到炉膛燃烧要求，而无需再设磨煤机，但每台锅炉需增设5台(4运1备，锅炉左侧3台，右侧2台)向外置床热交换器、回料器、灰道等提供流化空气的高压流化风机，高压流化风经各自的流量调节风门后分别接入锅炉两侧母管进入锅炉各用风点。在CFB锅炉燃烧系统中，一次风机主要用作炉膛的一次燃烧用风、外置床返回炉膛回料腿的流化风、给煤机密封风以及炉膛给煤口吹扫密封风用；二次风机主要是作为燃料燃烧的助燃风用，而常规煤粉炉一次风机主要用于制粉系统的干燥和输送煤粉，同时还提供磨煤机和给煤机的密封风；送风机用于燃料的燃烧。其他负荷性质和用途与常规煤粉炉基本一致，此处不再赘述。

3 设计厂用电率分析

通过工艺系统方案优化，工艺设备布置优化及合理选择主、辅机系统及参数，四川白马600 MW循环流化床示范电站施工图设计厂用电率计算值约为6.58%，相对《火电工程限额设计参考造价指标》(2015年水平)600 MW级常规超临界燃煤机组平均设计厂用电率6.3%(含脱硫)略为偏高，其主要区别来源于循环流化床机组锅炉岛和石灰石系统辅机电耗的差异。

为便于直观说明循环流化床锅炉与常规煤粉锅炉在厂用电负荷方面的差别，准确了解该类型机组的负荷特点和厂用电率情况，现将同为燃烧宜宾地区高灰分无烟煤的四川中电福溪电厂、四川华电珙县电厂和四川白马600 MW CFB电厂锅炉岛有关的主要负荷进行比较，详见表1。

根据表1分析：四川白马600 MW CFB锅炉与常规煤粉炉设计厂用电率高约0.28%～0.33%左右。事实上，根据多个工程实践经验来看，循环流化床机组与常规燃煤机组加脱硫岛的电负荷大致相当，600 MW常规超临界燃煤机组脱硫岛的设计厂用电率一般在1.1%左右，低热值煤在1.3%左右。另外由于四川白马600 MW循环流化床示范电站为国内自主开发设计CFB锅炉示范工程，且仅为1台机，其公用负荷在计算厂用电率时就相当于机组负荷，而在建设常规燃煤机组时，一般情况下均为2台机，其公用负荷在计算厂用电率时是均匀分摊至2台机组上的，单元制负荷与1台机情况相同，因此建设单台机组也是造成四川白马600 MW循环流化床示范电站设计厂用电率稍偏高的一个原因。如果同时建设2台600 MW CFB机组，需增加同等容量的2台石灰石柱磨机、8台除灰用螺杆式空压机和2台二级碎煤机，同时碎煤机容量稍加大一些，上述负荷变化后再把全厂公用负荷分摊到机组上折算成厂用电率约降低0.03%，因此600 MW CFB锅炉机组较常规煤粉炉机组设计厂用电率高约0.25%～0.30%左右。

表1 循环流化床锅炉与常规煤粉锅炉厂用电负荷比较

4 结论

由于四川白马600 MW循环流化床机组采用了世界首台单机容量最大的CFB锅炉，在厂用电负荷和厂用电率方面还缺少一些经验数据，通过本文的分析，希望能对600 MW CFB机组提供一些参考资料，同时通过数据对比也了解到600 MW CFB锅炉机组较常规煤粉炉设计厂用电率高约0.25%～0.30%左右。

[1]DL/T 5153—2014，火力发电厂厂用电设计技术规程[S].

[2]电力规划设计总院.火电工程限额设计参考造价指标(2015年水平)[M].北京：中国电力出版社，2016.

[3]毛建雄.大容量循环流化床技术的发展方向及最新发展[J].电力建设，2009，30(11).

[4]刘林波.国内300 MW及以上容量大型循环流化床电站锅炉发展及应用[J].湖北电力，2014，(08).

Analysis of Design Auxiliary Power Ratio in 600MW CFB Units

LIU Yang1,WANG Zhi-jin2,TIAN Shun-qiang3
(1.Southwest Electric Power Design Institute Co,.Ltd.,Chengdu 610021,China;2.Sichuan Baima CFB Demonstration Power Plant Co,.Ltd.,Neijiang 641100,China;3.Guizhou Jinyuan Qianxi Power.,Ltd.,Bijie 404100,China)

This paper mainly considered the auxiliary loads' characteristics of Sichuan Baima 600MW CFB unit power plant,comparatively analysed these characteristics of conventional 600 MW coal-fired powers,and drew the conclusion that the design auxiliary power ratio of 600MW CFB unit is higher of about 0.25% ～ 0.30% than that of 600MW conventional coal-fired power units.

600 MW; circulating fluidized bed; design auxiliary power ratio.

TM621

B

1671-9913(2017)05-0030-03

2016-07-17

刘洋(1975- )，男，四川成都人，高级工程师，从事火力发电厂电气设计工作。