660MW超超临界高参数机组的节能降耗综合优化分析

夏一峰

【摘 要】随着我国电力体制改革的深入，电力企业逐步由生产型向经营型发生转变，提高效益，降低成本将是其长期的发展目标。近些年虽然新能源、核能和水电的市场份额有所上升，但依然无法动摇火力发电的主导地位。本文主要对660MW超临界高参数机组运行现状进行充分分析，并提出优化策略，对其实施综合优化。

【关键词】660MW超超临界；高参数机组；节能降耗；综合优化

近年来，我国整体用电量增长速度较快，发电装机的容量不断加大，不断加快对结构的调整，装备技术的水平又上新台阶，节能减排也取得了最新阶段性的进展。发电厂660MW机组是近期投产的国产高参数超超临界火力发电机组，该工程厂用电率的综合优化设计和总结，对单机容量660MW及以上规模的大型机组的节能减排具有一定意义。

一、660MW超临界高参数机组耗能影响因素分析

1.锅炉储水罐调节阀耗能

调节阀是机组阀门之一，其工作条件较为恶劣，特别容易出现故障，而该类阀门在实际工作中会因汽化对阀门本身及其他系统造成损害。超临界机组中锅炉储水罐调节阀因为工作环境差，常因高压临界流流场特性变化而造成耗能，所以必须对其进行优化改进。

2.给水控制系统耗能

给水控制系统是直流锅炉最重要的部分，其是否稳定且正常运行，关系到整个耗能的大小，因此必须进一步改良给水控制系统，有效减少耗能。

3.锅炉给水前置泵耗能

锅炉给水前置泵耗能主要体现在以下几个方面：（1）冷却腔的两侧开面容易泄漏，而且一旦泄漏非常严重，不但机组安全受到威胁，影响运行效率，而且造成能源损失。（2）处于低负荷状态时，转子抖动窜轴的振动幅度大，造成能源耗损。（3）经济性差问题。经济性差是指可用的汽蚀余量过大造成的损失，既不安全又花费较大，所以必须加以改进。

4.直流锅炉烟气耗能

直流锅炉的烟气排放使得锅炉热能量耗损严重，一般占到总燃料燃热量的最高达8%，因此必须采取必要措施降低排烟损失，提高能量利用率。

5.自动控制系统耗能

经济发展已经耗费大量能源，所以国家提倡节能降耗，火力发电厂作为国家主要供电与能源耗损单位，如何提升其能源有效利用率已成为电厂工作的重点内容之一。

二、660MW超临界高参数机组优化策略

1.锅炉储水罐调节阀优化

通过加装匀流板的方式降低介质速度，使得管配流道的流场流动趋于均匀化，从而有效降低流场最大速度，含汽总量也最大化降低，最终达到将储水罐调节阀中的流场趋于均匀化的目的，有效降低汽化，缓解阀门及其他系统的损坏，实现节能降耗。对储水罐加装匀流板的作用已被相关学者通过实验所证实，所以是具有可实施性的。

2.给水控制系统优化

给水控制系统优化需从以下几个方面入手：

2.1优化给水流量：

采取设计补偿回路的方式，帮助调整动态过程中给水流量与煤量的配比，使其维持在合理范围之内，燃水比上下变化不大。补偿量需事先做好计算，首先对锅炉蒸汽热输出流量与给煤热输入量进行对比，得到的差值就是要补偿的热量，补偿方式采用热量积分器给予。比如，当煤的发热值很高时，积分器就要减少煤的供给。其次，为了更好地控制燃料供给，需要增设燃料指令的前馈信号，尽最大努力解决给水控制跟不上燃料变化的问题，提高给水调节对燃料供给的响应。

2.2为了更好地处理紧急事故，特别是因高加发生故障引起的水温变化，对此增设省煤器出口设计焓值与实际焓值差值，通过这两个值的差值计算出正确的焓值修正量，它能够通过水温的变化情况来更改炉膛焓的增需求值，从而有效控制给水量，确保机组稳定运行，降低能耗。

3.锅炉给水前置泵优化

3.1通过增大横截面对原两道氛橡胶密封圈从新设计，转变为依据特定形状而成的异型氟橡胶圈。

3.2处理原泵体、泵盖中开面部分，实施行车削加工处理办法；

3.3保证低负荷安全稳定性运行措施：

3.3.1削减扬程；

3.3.2实施磨削以减小叶片出口角，使得叶片区域均布对称性；将叶片出口端磨削成薄片以提高叶轮出口流动的稳定性。

3.3.3另外，建议调整弥补叶轮车削后泵的工作效率效率，改造叶轮、蜗壳的通流部分。

4.直流锅炉烟气优化

优化直流锅炉烟气的办法：首先考虑到锅炉使用的燃煤为低热值煤，具有低硫分与低灰分、高水分与高挥发分的特点，所以建议除尘器前的烟气温度设置为110℃，并且将前置式烟气的换热器布置于预热器的入口烟道处，总体来看，就是在脱硝烟道的出口下方区域范围内。并建议在磨煤机热一次风基础上，再增加一个蒸汽换热器，以便有效解决磨煤机运行时燃煤潮湿未完全干燥的问题。

5.自动控制系统优化

5.1首先实施统一化管理，将自动化系统纳入到DCS，建立集控室、自动化系统、电子设备统一控制体系，从而减少能耗。

5.2加强在线监测力度也非常重要，所以建议增加对保护出口线圈的监测。目前由于火电机组的出口线圈维修仍完全依赖检修人员，而且需要定期检查，才能保证其安全运行，但是不利于长期的安全与稳定，所以建议加强机柜口出线圈的监测，并对其增设自动报警装置，保证系统稳定运行。

5.3規范传感器冗余配置。目前由于大型机组的控制回路数量庞大，涉及到的逻辑计算较多，需要用到的传感器也比较多，这样就造成了冗余配置情况出现，所以必须制定一个统一的规范作为参照。通过以上方式减少对设备资源的投资消耗，同时也能减少维修人员的工作量，增强机组运行速率，提高安全性。

5.4实施煤质的在线检测。我国目前的煤炭资源非常紧张，而锅炉入炉煤与设计煤种的实际偏差非常大，因为煤质的变化很容易造成给水与主汽温自动系统的调节品质出现问题。建议首先通过对煤质进行分析，特别是对其应用基的各种成分变化的分析，加之对发热量变化的分析，可有效控制煤质变化所带来的煤水比干扰，提高机组优质调节速率。

结束语

目前，关于660MW超临界高参数组的耗能量问题一直是被关注的重点内容，因为其结构较为复杂，涉及到自身能量消耗问题，除此还包括一些部件的能源消耗，包括锅炉储水罐、给水控制系统、锅炉给水前置泵、直流锅炉烟气、自动控制系统等都存在耗能情况，如何进行综合优化，还需要今后的进一步研究，对于本文所提建议是否可行，仍需在实践中验证。

参考文献：

[1]陈宗法.优化：新时期火电发展主基调[N].中国能源报.2013-04-15（019）

[3]西安热工研究院编著.发电企业节能降耗技术[M].北京：中国电力出版社.2010：40-66

（作者单位：国家能源集团宿迁发电有限公司）