系統(tǒng)現(xiàn)狀和節(jié)能原因 　　 華能珞璜電廠四臺360MW單元機(jī)組是由法國STEIN公司制造的亞臨界、中間再熱、強(qiáng)制循環(huán)、雙拱爐膛、固態(tài)排渣、W型火焰、燃燒無煙煤汽包鍋爐；汽輪機(jī)是由法國STG公司制造的亞臨界參數(shù)、中間再熱、單軸、三缸雙排汽、四低加、二高加、一除氧沖動凝汽式汽輪機(jī)組；發(fā)電機(jī)是由法國STG公司制造的水-氫-氫360MW發(fā)電機(jī)。 在同等負(fù)荷需求下，節(jié)約能源將極大的降低發(fā)電廠的供電成本，同時降低設(shè)備的損耗，延長設(shè)備運行壽命，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益。同時，隨著“廠網(wǎng)分開，競價上網(wǎng)”的逐步實施，節(jié)能降耗，為電廠的電價提供了極大的競爭力。電廠策劃人員分析華能珞璜電廠360MW機(jī)組的節(jié)能因素，主要集中在以下幾個方面：1、鍋爐空預(yù)器漏風(fēng)率問題。珞璜電廠容殼式三分倉空預(yù)器漏風(fēng)率一直偏高，為15％左右，降低空預(yù)器漏風(fēng)率，對提高鍋爐熱效率，降低能源消耗幫助最大。2、降低廠用電率也是節(jié)約能源的一個重要方面。電廠策劃人員通過系統(tǒng)統(tǒng)計和分析發(fā)現(xiàn)，控制系統(tǒng)的控制策略存在缺陷，在機(jī)組低負(fù)荷下，系統(tǒng)必須運行兩臺電動給水泵的設(shè)計增加了廠用電的消耗，同時兩臺循環(huán)水泵也需要同時運行，以保證供水的穩(wěn)定，不必要的增加了電廠的廠用電。電廠人員在充分了解機(jī)組輔機(jī)性能的情況下，綜合考慮了設(shè)備的安全性，經(jīng)濟(jì)性，合理性后，提出了可行的節(jié)能方案和技術(shù)措施。采用在低負(fù)荷下，通過鍋爐給水系統(tǒng)使用單臺電動給水泵運行方式，以及增加循環(huán)水泵聯(lián)鎖運行方式來實現(xiàn)，機(jī)組的低負(fù)荷穩(wěn)定運行，并節(jié)約設(shè)備的消耗，減少電廠廠用電的節(jié)能功能。 1. 系統(tǒng)分析及方案實施 1.1. 三分倉空預(yù)器漏風(fēng)問題 從國內(nèi)對空預(yù)器的漏風(fēng)系數(shù)與鍋爐效率的影響關(guān)系看，鍋爐空預(yù)器熱端漏風(fēng)系數(shù)每變化0.01個百分點，鍋爐效率變化為0.024個百分點；空預(yù)器冷端漏風(fēng)系數(shù)每變化0.01個百分點，鍋爐效率變化量為0.0065個百分點。因此鍋爐空預(yù)器的漏風(fēng)直接影響到鍋爐的效率變化，空預(yù)器漏風(fēng)對鍋爐效率的影響程度依次為，空預(yù)器熱端最大，空預(yù)器冷端次之[1]。 華能珞璜電廠鍋爐采用容克式三分倉空預(yù)器，一期工程兩臺360MW機(jī)組的空預(yù)器密封控制系統(tǒng)在引進(jìn)時采用的是機(jī)械探針式的密封控制方式。實際密封效果不很理想，在空預(yù)器密封控制系統(tǒng)不投入的情況下，機(jī)組滿負(fù)荷時，空預(yù)器漏風(fēng)率最大要達(dá)到18％左右，極大的提高了發(fā)電成本。 2002年及2004年，華能珞璜電廠分別在＃1機(jī)組和＃2機(jī)組上投入新型的空預(yù)器密封控制系統(tǒng)，采用的是耐高溫腐蝕和磁感應(yīng)線圈的方式來測量密封擋板和轉(zhuǎn)子的間隙，并根據(jù)閉環(huán)動態(tài)的跟蹤密封擋板和轉(zhuǎn)子之間的距離來調(diào)節(jié)的方案，保證密封擋板和轉(zhuǎn)子之間的密封間歇不大于3mm，并輔助以電機(jī)過電流調(diào)節(jié)，極大的降低了空預(yù)器的熱漏風(fēng)，在密封擋板改造后的空預(yù)器漏風(fēng)測試中，將空預(yù)器的漏風(fēng)率從平均的15％左右，降低到9.5％左右，直接降低能源的消耗，降低了機(jī)組發(fā)電煤耗，提高了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。 1.2. 給水泵單泵運行及相關(guān)燃燒系統(tǒng)優(yōu)化 華能珞璜電廠汽包水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括三臺電動給水泵，汽包，一個主給水調(diào)門和一臺旁路給水調(diào)門等等主要設(shè)備。華能珞璜電廠的鍋爐汽包給水的閉環(huán)調(diào)節(jié)控制采用機(jī)組啟，停，運行過程的分段控制，在機(jī)組啟動過程中，采用給水旁路啟動供水，在機(jī)組運行中采用主給水回路供水運行。在機(jī)組啟動時，汽包給水采用旁路給水調(diào)門單沖量控制，在蒸汽流量達(dá)到第一定值后，切換為旁路給水調(diào)門三沖量控制，在蒸汽流量達(dá)到第二定值后，如果機(jī)組的運行參數(shù)達(dá)到設(shè)定參數(shù)，旁路給水切換為主給水供水，并采用三沖量調(diào)節(jié)。在機(jī)組低負(fù)荷運行中，如果機(jī)組給水泵單泵運行，設(shè)備存在給水回路主從回路切換頻繁的問題，給水泵汽蝕保護(hù)出現(xiàn)的問題，汽包給水受限的問題，同時，在鍋爐負(fù)荷返航系統(tǒng)中，出現(xiàn)負(fù)荷返航指令，從而引起鍋爐燃燒不穩(wěn)定，需投油助燃等等問題。 1.2.1. 汽包水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制分析 在實施單臺電動給水泵運行，進(jìn)行汽包水位調(diào)節(jié)方式節(jié)能時，影響給水調(diào)節(jié)的因素有以下幾點： 1． 單臺電動給水泵的性能參數(shù) 首先，電動給水泵的技術(shù)參數(shù)滿足機(jī)組負(fù)荷的給水要求，華能珞璜電廠的電動給水泵設(shè)計容量較大，滿足機(jī)組負(fù)荷220MW以下的鍋爐汽包供水。為節(jié)能方案的實施提供了可能。 珞璜電廠電動給水泵的技術(shù)參數(shù)如下： 2． 電動給水泵的汽蝕保護(hù)和給水調(diào)節(jié)的主從旁路切換 在華能珞璜電廠機(jī)組負(fù)荷變化過程中，給水調(diào)節(jié)將在主從給水回路之間切換，切換條件包括：蒸汽流量大于25%滿負(fù)荷蒸汽流量，給水母管壓力與汽包壓力之差大于20Mpa,給水主電動門開啟。在單臺給水泵運行的方式下時，機(jī)組給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，設(shè)計有電動給水泵的“汽蝕”保護(hù)功能，即給水泵單泵給水流量和給水壓力存在一定的曲線比例參數(shù)，以保證給水泵不受汽蝕的影響。在給水泵單泵運行下，在蒸汽流量在400T/H到660T/H時，由于給水泵單泵運行，給水泵單泵給水流量較大，給水調(diào)門在汽蝕保護(hù)作用下，將保持一定的開度，不會隨鍋爐負(fù)荷的增加而開大，這時，為了保證汽包的給水，給水母管壓力將波動變化，從而使給水調(diào)門前后壓差變化較大，而給水調(diào)節(jié)門前后壓差為給水主電動門開關(guān)條件，因此導(dǎo)致給水主電動門自動開關(guān)動作頻繁，引起給水旁路和主路切換頻繁，影響機(jī)組安全。 [align=center]圖1：汽蝕保護(hù)原理簡圖在 Figure 1: principle for anti-cavitation protection[/align] 我們在設(shè)計允許的條件下，調(diào)整部分的函數(shù)比例曲線，即在給水泵汽蝕保護(hù)簡圖中，通過計算，調(diào)整對應(yīng)的F（X）函數(shù)整定曲線，給水泵單泵流量較大時，給水壓力的設(shè)定減小，以保證給水調(diào)門的開度能隨著鍋爐負(fù)荷的變化而變化，以減少給水調(diào)門壓差的變化，減少給水調(diào)門的波動，防止了給水主從回路的不正常切換。在節(jié)能措施投運后，單臺給水泵運行下，給水系統(tǒng)調(diào)節(jié)性能良好，主從給水調(diào)門工作正常，電動給水泵汽蝕現(xiàn)象不存在，設(shè)備動作正常。 1.2.2. 負(fù)荷返航控制系統(tǒng)和燃燒系統(tǒng)控制系統(tǒng)分析和優(yōu)化 華能珞璜電廠的一臺機(jī)組的燃燒系統(tǒng)有18臺9組給粉機(jī)，在鍋爐爐膛雙側(cè)布置，W型火焰。在只有一臺給水泵運行時，按照控制系統(tǒng)的控制策略，設(shè)計有負(fù)荷返航60%保護(hù)，總?cè)剂辖o定也設(shè)定在一個較小的值，燃燒系統(tǒng)A，I組給粉機(jī)也要退出運行。因此在給水泵單泵運行的條件下，由于總?cè)剂辖o定的限制,鍋爐的負(fù)荷最大出力限制在蒸汽流量500T/H左右，機(jī)組負(fù)荷限制在180MW。在給水系統(tǒng)兩臺給水泵投入運行后，燃燒系統(tǒng)才允許機(jī)組正常帶高負(fù)荷運行。由于華能珞璜電廠的電動給水泵設(shè)計容量較大，設(shè)計流量為706.48m3/h，在單泵運行時，能帶較高的負(fù)荷進(jìn)行機(jī)組的給水調(diào)節(jié)，因此存在較大的調(diào)整空間。綜合分析機(jī)組性能的情況和實際試驗的情況分析，認(rèn)為鍋爐蒸汽流量660T/H可以作為確定鍋爐負(fù)荷返航的一個重要判據(jù)，對單臺給水泵運行的負(fù)荷返航進(jìn)行分段控制，即在機(jī)組鍋爐蒸汽流量在660T/H以下時，單臺給水泵能滿足鍋爐的給水調(diào)節(jié)的需求及保證鍋爐運行的安全，不需要負(fù)荷返航的保護(hù)，同時燃燒系統(tǒng)的A,I給粉機(jī)可以投入運行，以保證鍋爐燃燒的穩(wěn)定性，在機(jī)組鍋爐蒸汽流量在660T/H以上時，單臺給水泵不能滿足鍋爐的給水調(diào)節(jié)的需求及保證鍋爐運行的安全，需要投入負(fù)荷返航的保護(hù)。同時分析相應(yīng)的總?cè)剂狭康慕o定曲線，確定了相應(yīng)的負(fù)荷返航的總?cè)剂系慕o定值。從而使機(jī)組給水泵單泵運行的最大負(fù)荷從最大限制的180MW變?yōu)榭梢赃_(dá)到220MW，從而保證了機(jī)組啟停全程控制的安全性和廠用電的節(jié)能可行性。 [align=center]圖2：負(fù)荷返航控制程序原理圖在 Figure 2: manipulative principle of run back[/align] 1.2.3. 循環(huán)水系統(tǒng)控制系統(tǒng)分析 在機(jī)組輔機(jī)的控制策略中，設(shè)計在負(fù)荷180MW以上時，使用兩臺循環(huán)水泵同時運行，以保證凝結(jié)器的供水，因此兩臺循環(huán)水泵沒有設(shè)計聯(lián)鎖功能。在機(jī)組帶低負(fù)荷運行時，凝結(jié)器給水需求相對較小，單臺循環(huán)水泵供水出力可以滿足機(jī)組的需要，但如果循環(huán)水泵沒有聯(lián)鎖功能，在運行的循環(huán)水泵故障時，備用循環(huán)水泵不會自動啟動，降低了機(jī)組設(shè)備的自動聯(lián)鎖性能，如果操作人員沒有及時的啟動備用泵的話，將影響機(jī)組的安全。因此，我們設(shè)計對循環(huán)水泵增加聯(lián)鎖保護(hù)功能 ，保證機(jī)組循環(huán)水泵單臺運行的安全性,實際應(yīng)用效果良好。 2. 經(jīng)濟(jì)效益分析 　　 華能珞璜電廠分別在2002年、2004年投入＃1機(jī)組和＃2機(jī)組的空預(yù)器密封控制系統(tǒng)，鍋爐空預(yù)器的漏風(fēng)率下降明顯，漏風(fēng)率平均從投入前的15％下降到9.5％左右。極大的節(jié)約了能源，明顯提高了的鍋爐效率。 2000年，廠用電節(jié)能改造前，珞璜電廠機(jī)組的廠用電率平均在9.5%左右。2000年7月起，投入了一期二臺360MW機(jī)組的相關(guān)的改造項目，低負(fù)荷下單臺給水泵運行，循環(huán)水泵聯(lián)鎖功能投入等等節(jié)能項目，2001年全年，電廠廠用電率平均為8.5 %比改造前下降近1%（見珞璜電廠節(jié)能項目實施前后廠用電率統(tǒng)計圖），在2002年，節(jié)能項目全部投入后，廠用電率再降0.8%，達(dá)到平均廠用電率降低為7.5%。以珞璜電廠2001年全年發(fā)電量48.96億度計算，全年節(jié)約廠用電近5200萬度，折合人民幣近500萬元，并且，機(jī)組在低負(fù)荷時，機(jī)組給水泵雙泵運行切換為單泵運行,降低了設(shè)備的損耗，提高了設(shè)備的等效可用系數(shù)。同時在機(jī)組低負(fù)荷下，優(yōu)化了燃煤的鍋爐燃燒的穩(wěn)定性，降低了燃油的使用，降低了供電成本，提高了電廠的市場競爭力。尤其值得一提的是，以上產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益，均是在沒有設(shè)備和資金投入的情況下取得的?？梢哉f是以零成本，創(chuàng)造極大的經(jīng)濟(jì)效益。 [align=center]圖3：華能珞璜電廠廠用電率統(tǒng)計在 Figure 3: Statistics for efficiency of house load in HIPDCCQ[/align] 3. 節(jié)能實踐結(jié)論 　　 隨著“廠網(wǎng)分開，競價上網(wǎng)”的進(jìn)一步落實，要求電廠機(jī)組的性能必須有較高的運行水平和生產(chǎn)指標(biāo)，才能在市場經(jīng)濟(jì)中有競爭力。華能珞璜電廠節(jié)能實踐中，結(jié)合機(jī)組設(shè)備的實際情況，通過設(shè)備整治和更改，降低空預(yù)器的漏風(fēng)率，提高鍋爐效率，并采用改變主要輔機(jī)在特定工況下的運行方式，即，低負(fù)荷下給水泵單泵運行和循環(huán)水泵聯(lián)鎖運行的手段，挖掘設(shè)備潛力，通過對系統(tǒng)控制策略的優(yōu)化，達(dá)到了降低電廠廠用電的節(jié)能目的，降低了設(shè)備的損耗，產(chǎn)生了較好的經(jīng)濟(jì)效益，同時極大的降低了供電成本，使電廠在市場經(jīng)濟(jì)中更具競爭力。