300MW火电机组辅机设备厂用电优化研究

张天贺

（国家能源菏泽发电有限公司，山东 菏泽 274032）

随着电力企业改革的不断深入和发展，电力企业正逐步从生产型向经营型转变。节约能源，减少排放和提高电厂效率成为当前火电厂改革的重要工作。在国家节能减排的思想指导下，我国的火电厂正在投入大量的研究和实践以减少电厂的能耗。这不仅是新时代促进资源高效利用的必行之路，也是火电厂在市场竞争中得以制胜的强大法宝，更是火电厂必须履行的一项基本社会义务。如何减少火电厂的功耗是一个复杂的系统性问题，而本文旨在研究影响火电厂厂用电的因素，并在此基础上提出降低厂用电的可行性措施。

1 研究背景

随着我国经济的快速发展，电力改革不断深化，火电企业面临着越来越多的困难和挑战。竞价上网、大用户直供电迫使火电企业从生产型向经营型转变；新能源的快速发展和特高压输电线路的快速建设，正在缩减火电企业的生存空间，火电机组的利用小时数大幅下降，加之能耗指标、成本管理和安全环保约束各种限制，企业的经营压力更为困难。如果说污染物达标排放是火电企业生存必须满足的首要条件，那么节能降耗、降低成本则是火电企业可持续发展的必要条件。火电企业为了达到目的，尽管已经开展了很多工作，并且积累了相对丰富的实践经验，但是，降低厂用电仍是一个最直接、最有效的节能方式，厂用电率每降低1%就会减少3.8g/KWh的供电煤耗，具备很大的挖掘潜力，是企业提高经济效益贯彻始终的一项重要工作。

2 原因分析

厂用电是指发电厂厂用设备耗用的电量，包括生产过程中电动机、变压器、照明、采暖通风以及其他控制、保护装置等所耗用的电量，是发电过程中所必须的。就火电厂而言，厂用电主要消耗在锅炉及汽机系统的6kV、380V辅机上，例如，磨煤机、引风机、送风机、电动给水泵，循环水泵、润滑油泵、空压机等设备。其中，磨煤机、风机和水泵等高压辅助设备消耗的电能约占厂用电的70%～75%，可以看出，主要高压辅助设备是降低厂用电的关键点。以某300MW机组为例，其辅机设备配置如表1所示。

表1 某300MW机组主要辅机设备

2.1 主要辅机设备功率配置高

火力发电机组的兼容效率低，主电机和辅助电动机在功率匹配方面存在一定问题。许多辅助电动机都遵循主机的额定功率输出，其额定功率通常高于实际运行功率，加上目前机组负荷率低，辅机出力偏离高效区较远，实际运行效率偏低。从理论上讲，当主机功率输出降低时，辅机功率也应随之降低。但是，在目前的工作中，很多辅机设备不具备这种线性调节能力，这种现象在许多发电厂中都存在。因此，电动机功率高是导致厂用电高的的一个主要因素。

2.2 辅机设备运行方式不合理

机组在正常运行中，参数控制不当或者调整不及时会使辅机设备运行效率低下，造成厂用电的浪费。比如，炉膛负压设定值偏高，造成吸风机出力增大电耗升高，厂用电增加；氧量设定值偏高，造成送风机出力增大电耗升加，厂用电增加；磨煤机料位控制不合理，造成磨煤机电流大，制粉系统电耗升高，厂用电增加；真空值偏高，却不及时切换低速循环水泵，造成循环水泵电耗高，厂用电增加。

机组在启动和停止过程中，由于平均负荷低，甚至不带负荷，辅机设备相对运行时间长，而且有相当一部分辅机设备工频定速驱动，其电机容量是固定不变的，设备一旦启动运行其功耗也是基本不变的，运行工况点偏离高效点，运行效率降低，必然增大机组厂用电。

2.3 辅机设备未进行优化治理

火电厂的现场环境相对恶劣，设备运行一段时间后容易发生部件老化、滴冒跑漏等现象。比如，空预器长期存在堵灰漏风现象，不能及时有效地处理就会引起吸风机电耗增加；系统阀门内漏等汽水系统缺陷，不能及时有效地处理就会引起热力设备电耗增加；锅炉各受热面吹灰器故障造成的受热面积灰堵灰现象，不能及时有效地处理就会引起吸送风机电耗增加。设备存在的种种缺陷，都会造成厂用电的浪费。

综上所述，火电厂厂用电高的主要原因是辅机设备功率高、运行方式不够合理造成的功耗的浪费和辅机设备长期未进行优化治理效率低下造成的电耗的浪费。对此，本文提出了加强运行管理、优化运行方式、加强设备治理和升级改造4条措施。

3 优化措施

3.1 加强运行管理，确保各项参数处于最佳状态

在火电机组的正常运行中，所有参数都在合理范围内，但是，如果要更高效地运行，则必须确保所有参数都处于最佳状态。首先，尽最大努力提高机组运行负荷率，负荷率越高，厂用电率越低，机组运行越经济。其次，加强运行调整，提高运行人员监盘质量，及时发现参数异常，积极做好运行分析和调整。升降负荷时加强磨煤机料位调整，及时启停磨煤机，保持磨煤机最经济出力运行，降低制粉系统单耗；季节环境温度变化时及时切换高低速循环水泵运行方式，维持最佳真空，降低循环水泵单耗；严格控制氧量，尽量使送风机运行在高效区域附近，降低送风机单耗。再次，严格执行每日定期工作，使设备处于最佳运行状态，使设备可控在控。加强空预器和各受热面吹灰，防止积灰，减少烟气阻力，降低引风机电耗。加强设备巡回检查及定期切换，发现缺陷及时通知检修处理，保证设备健康运行和良好备用。

3.2 优化启停运行方式，减少辅机设备的运行时间

在安全运行前提下，合理安排启动和停止过程中辅机设备的运行方式，辅机设备需要启动时再启，达到停运条件后就停，尽量缩短辅机设备运行时间，是降低厂用电的有效措施。在启停机组的整个过程中，利用科学的管理方法，对逐个系统、逐个设备的启动停止时机进行分析和论证，优化辅机设备的运行方式，挖掘节约厂用电的潜力。

火电机组启动过程中，点火前采用凝输泵或者除氧循环泵向锅炉上水至最低水位，汽包起压、准备投高低压缸旁路前启动汽泵向锅炉上水，可以大幅减少电泵运行时间；启动初期还可以采用单侧引、送风机运行，并网前再启动另一侧引、送风机并入运行，既满足了锅炉风量需要，又避免了厂用电的浪费。

火电机组停止过程中，合理提前停运辅机。根据机组真空情况，及时调整循环水泵和真空泵运行方式：保留一台循环水泵和真空泵运行，另一台停运备用。根据机组负荷降低情况，逐步减少磨煤机运行台数，适时停运一侧送、引风机运行。在机组负荷下降的过程中，及时将小机汽源切为辅汽，通过调节小机进汽调门的开度，改变进汽量使汽泵转速缓慢降低，保持汽泵连续运行来完成停机过程，避免了电动给水泵的运行。

3.3 加强辅机设备治理，确保设备稳定可靠

加强设备治理，一是要利用停机时做好设备的维护和消缺工作，比如，锅炉受热面的积灰、堵灰检查和清理；空预器漏风治理和密封间隙调整；空预器水冲洗、凝汽器注水查漏、板式和管束式换热器水冲洗等，保证设备状态良好，降低不必要的状态损耗；二是要重视检修工艺，提高检修质量，保证设备健康运转，减少因设备缺陷而启停的次数，降低设备故障导致的电能损耗。

3.4 对高耗能辅机设备进行升级改造

发电厂的能源消耗过多与传统设备的效率低下以及整个发电系统中缺乏新设备、新技术的介入有一定的联系。火电机组的很多设备能耗都很高，全部进行更换的可行性非常低，可以选择性地进行低能耗变压器、高效电动机更换和变频、变速改造等，这是火电厂降低厂用电、提高运行效率行之有效的方法。

对不需要进行状态调节的辅机设备可以更换为高效电动机，高效电动机的工作效率要比标准电动机高出3%。比如，真空泵、闭式泵等，选择一台更换为高效电动机长期运行，另一台维持原状作为备用，避免了一台泵出力不足、两台泵同时运行时厂用电的浪费。

对工况不断变化、需要不断调节运行频率的设备可以进行变频改造，比如，一次风机、凝结水泵等。一次风机采用变频调节可有效提高风机在低负荷运行工况下的运行效率。凝结水泵采用变频调节可以根据除氧器水位不断调节变频器频率输出来满足凝结水压力的变化，使凝结水泵始终工作在高效区，工作效率大大提升。

4 结语

火电厂不能为了降低厂用电而忽略安全问题，保证人员和设备的安全是开展节能工作的前提条件。调节设备运行方式时应特别注意其功能参数，不能超过其额定功率过载运行，要留有适当的余量，避免事故的发生；另外，降低厂用电是一项系统工作，不能为了降低某个设备的能耗而增加了关联设备的能耗，要综合考虑取最优解。火电企业若想持续做好降低厂用电的工作，还需要培养大量的专业技术人才，组建科研团队，对火电厂整体降低厂用电进行实验分析，然后采用更安全、高效、成本低廉的技术手段，实现机组的安全经济运行。