600MW火電機組節能降耗分析與優化措施

摘要：600MW級火電機組已成為我國主力發電機組。開展600MW機組節能降耗對策研究，提高機組的經濟運行水平和綜合競爭力是發電集團面臨的重要課題。以河南華潤首陽山有限公司600MW 2號機組為案例，對鍋爐燃燒及制粉系統、汽輪機及熱力系統、輔機系統等進行全面分析，實施了燃燒優化、 汽輪機滑壓優化、順序閥控制優化、通流部分間隙調整和軸封改造等綜合優化措施，取得了良好的節能降耗效果。

1 概述

面對可持續發展和氣候變化兩大全球核心問題，加上經濟危機的沖擊，世界能源戰略的轉型已勢在必行。能否通過結構優化和技術進步滿足能源與環境的雙重約束，將成為包括電力行業在內的能源工業轉型期的主要課題。600MW 級火電機組已成為我國主力發電機組。研究并實施 600 MW機組的節能降耗措施，將對提高機組的經濟運行水平和綜合競爭力起到很好的作用。

2 600 MW火電機組節能分析

在凝汽式機組中，供電煤耗可較全面地反映機組經濟性。因此選擇供電煤耗作為機組經濟性評價準則。影響供電煤耗的主要因素有設計水平、負 荷、煤質、設備健康狀況及操作人員的運行水平等。 鍋爐效率、汽輪機熱耗、廠用電率直接影響機組供電煤耗指標。

本文采用耗差分析方法，在鍋爐燃燒及制粉系統、汽輪機及熱力系統、輔機系統3個層面進行系統分析和節能潛力診斷.確定各因素對機組供電煤耗的影響。爐側參數主要采用公式法進行分析，主蒸汽和排汽參數主要根據汽輪機廠家提供的熱耗修正曲線進行分析，對于影響熱力系統的各種因素根據等效熱降法進行計算，缸效率的影響主要采用小偏差分析法。

3 600 MW機組節能降耗優化措施與實施

本文以河南華潤首陽山有限公司600MW超臨界2號機組為典型案例，重點開展了燃燒優化、汽輪機滑壓優化、順序閥控制優化、通流部分間隙調整和汽封改造等綜合優化措施的研究與實施。

3.1案例機組概況

2號機組鍋爐為本公司采用哈爾濱鍋爐廠的超臨界參數變壓運行帶內置式再循環泵啟動系統的本生直流鍋爐，單爐膛、一次再熱、平衡通風、露天布置、固態排渣、全鋼構架、全懸吊結構、Π型鍋爐。鍋爐型號為：HG-1987/25.4-YM1型，鍋爐設計效率為93.71%。汽輪機為一次中間再熱、單軸、三缸四排汽、雙背壓純凝汽式汽輪機，型號為N600—24.2/538/566.設計熱耗為7 747 kJ/ kW˙h)。

3.2鍋爐燃燒及制粉系統優化

影響鍋爐效率的因素有排煙溫度、飛灰可燃物、爐膛出口煙氣含氧量、空氣預熱器漏風率、爐底灰渣可燃物、鍋爐保溫等。鍋爐燃燒調整應考慮鍋爐飛灰和爐渣含碳量等因素進行綜合優化。2號機組煤質較穩定運行效率較高，可通過調整鍋爐最佳氧量進一步提高鍋爐效率。分別在600 MW、480 MW、360 MW負荷下進行試驗，保持其他參數不變。調整送風機擋板開度，改變一、二次風量和不同負荷下的鍋爐氧量.確定氧量變化對鍋爐燃燒效率、蒸汽溫度及其他運行參數的影響，得到鍋爐最佳氧量曲線。試驗結果表明.通過鍋爐氧量調整優化.可降低發電煤耗約 1.5 g，(kW˙h)。本廠再熱蒸汽溫度偏低約3～5℃，運行經濟性較差。通過不斷地摸索和試驗研究，實施了多方面的優化措施，較好地完成了優化調整工作.提高了鍋爐效率，降低了煤耗。(1)鍋爐左右側主汽溫度偏差調整。調整試驗前，右側主汽溫度高于左側，需投入較多減溫水。試驗調整表明：在鍋爐長期運行中，工況穩定后，任三臺制粉系統運行(共四套)，運行制粉系統二次風擋板全開，氧量在最佳曲線內，燃盡風開度為15%時，左右側主汽溫度偏差較小。(2)再熱蒸汽溫度調整。400MW負荷下，再熱器煙氣擋板以70%、80%、90%、100%開度時，當煤種、工況不變時，改變燃盡風的大小，對再熱汽溫影響較大。經分析得到，燃盡風在20%-30%，煙氣擋板在80%-100%區間內控制再熱汽溫相對穩定，且汽溫壁溫好控制。建議燃盡風開度在30%以下運行，盡量利用二次風量的匹配來調整爐內燃燒，增加再熱汽溫。

3.3鍋爐系統的改造優化

1、低溫省煤器改造：鍋爐排煙熱損失是鍋爐各項熱損失中最大的一項，影響排煙熱損失的主要因素是排煙溫度，一般排煙溫度每升高12-15℃，排煙熱損失將提高1%，通過在空預器出口豎直煙道增加低溫省煤器，平均排煙溫度由改造前的160℃可降到到105℃左右，降低達50多度，節能效果非常明顯。運行中控制低溫省煤器進水溫度70℃以上，低溫省煤器出口煙溫100℃以上，防止受熱面發生低溫腐蝕。

2、空預器漏風改造：我廠的每臺三分倉式空預器分別配置了一臺空預器漏風回收風機，分別將空預器一次風側，二次風側的冷熱端徑向、軸向漏風回收，經過回收風機將其送至二次風箱，從而保證了空預器的漏風率≤3.5%的性能指標。

3.4汽輪機及熱力系統優化

影響汽輪機熱耗的主要因素有主蒸汽、再熱蒸汽、回熱、排汽參數，系統外漏、內漏和汽封間隙等。在案例機組上實施的具體優化措施包括：(1)進行主汽壓力(定滑壓運行)優化試驗，確定不同負荷時最佳主汽壓力;(2)盡可能使汽輪機汽封安裝間隙保持設計值.或采用布萊登汽封和蜂窩汽封進行汽封改造;(3)將汽輪機的單閥運行方式切換為順序閥方式，從而降低節流損失，提高汽輪機效率;(4)減少汽輪機內的蒸汽泄漏，有效提高汽輪機運行經濟性。

本廠2號機組于2008年10月10日實施順序閥切換工作。負荷為400MW.切換后.主汽流量由1202t/h下降為1176t/h。降低約2.2%.機組發電煤耗降低約2.0g/(kW˙h)，同比降低1.5 g/(kW˙h)，節能效果顯著。

表1所示為對機組進行間隙調整和布萊登汽封改造后.利用耗差分析確定的不同工況下汽輪機熱耗和煤耗變化情況。

另根據大修后熱力考核試驗數據并進行修正計算.在360～600MW日常調峰負荷范圍內.機組的發電熱耗平均降低182 kJ/(kW˙h).達2%左右。發電煤耗平均降低5.69/(kW.h)：滿負荷600MW下，大修后熱耗降低234kJ/(kW.h)，降低3%。發電煤耗平均降低6.5 g/(kW˙h)，降低3.2%。

3.5輔機系統方面實施的節能優化措施主要包括：

1、循環水泵優化運行：通過循環水泵的高低速改造，實現冷端系統的運行優化，降低設備能耗，節約廠用電率。

2、調整給水泵小汽輪機的軸封間隙。治理系統泄露，減少工質損失，降低能耗，提高機組效率。

3、高能耗輔機的變頻改造：通過變頻控制，降低設備能耗，降低廠用電率。對比凝結水泵分別運行在工頻和變頻工況下30天的節能效果。結果顯示，凝結水泵改為變頻運行后的用電量儀為改造前工頻運行時的34.26%.影響發電煤耗1 g/(kW.h)左右，節能效果顯著。

4 結語

本文系統地研究了600MW級火電機組的節能降耗對策，通過對所選機組實施鍋爐燃燒及制粉系統、汽輪機及熱力系統、輔機系統幾個層面的綜合優化措施，取得了良好的節能降耗效果。河南華潤電力首陽山有限公司兩臺機組全年的發電煤耗由2011年的296.61g/(kW˙h 下降為2014年的291.58g/(kW˙h)，下降5.03g/(kW˙h); 節能效果顯著。