机组优化运行;辅机节能改造;节能减耗;热力系统
王吉勇,广东火电工程总公司电力系统及自动化工程师,研究方向:火力发电厂安装、调试技术和工程管理,广东广州,510730
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一、引言
我国的能源比较紧缺,人均能源占有量非常低,所以要时刻节约能源。目前我国主要的一次能源产品有石油、煤炭以及天然气,其中煤炭的地位十分重要。电力工业是我国的基础能源工业,电力工业的发展对我国经济的发展具有非常重要的促进作用,经济性和安全性是电力工业的两大主题。安全性越来越高,发电厂的减耗节能成为主要的研究方向。
在现代国际关系中,能源具有重要的战略意义。我国的能源消耗巨大,是一个能源进口大国,因此认真做好节能工作,减少火电厂的能源消耗,增加经济效益,防止环境污染,有很大的现实意义。与欧洲、美国以及日本等一些发达国家比较而言,我国电力的成本比较高、浪费比较多,这就不利于一次能源的节约,也妨碍了电力工业的可持续发展,而且造成了电价偏高的现象,有碍于其他行业的生产成本的下降,阻碍了经济的发展。所以,电力企业应该采取降低成本的措施,提高机组的经济性,这也是目前电力体制改革对火电厂提出的要求。降低发电的成本、节能增效是各个发电企业最为关注的议题之一。节能增效的两个有效途径是:火电机组的优化运行和对辅机的节能改造。
二、火电机组的优化运行
在能源供应非常紧张的形势下,更应该提高节能的意识,做好能源管理,减少电厂的能源消耗,增加经济效益。汽轮机、发电机以及锅炉是火电厂的重要设备,锅炉把石油、天然气以及煤炭等燃料的化学能量转化成热能;汽轮机把热能转化成机械能;发电机将机械能转化为电能,从而输送到电网。对火电机组采取优化运行的方式,进行合理调度,以实现节能减耗的目标,已经成为越来越重要的课题。火电厂优化运行方面的工作已有前人做过很多研究,积累了不少经验,比如在管理循环水系统的过程中,采用循环水泵的台数的经济调度;在并列运行汽轮机时,按照微增率曲线进行负荷分配等,这些都是提高火电机组的运行水平以及经济性的有效方法。随着理论的发展和科技的进步,火电厂优化运行的研究领域更加广阔。
火力发电机组的运行优化的研究内容是:以最优化原理为理论指导,根据机组主机设备和辅机设备的实际运行情况,采取全面优化试验的方法,依据试验结果,进行综合分析,建立一套完整的运行优化的操作程序,作为电厂运行的指导,使得机组可以在规定负荷的范围里保持最合适的参数匹配和最好的运行状态。火电厂的优化运行的定义是:在几乎没有新的投入的情况下,调整运行的参数,改变运行的方式,并且减少泄露,通过采取这些措施实现提高运行效率的目标。火电厂的优化运行一般分为两类:一种是单机的优化,以单机的热经济性指标实现最优为目标进行优化。另一种是全厂的优化,以全厂的各个机组的总的热经济性指标实现最优为目标进行优化。
火电机组的运行优化研究和火电机组的节能研究,对节能减耗具有重要的意义。火力发电机组的优化运行的试验研究包括以下主要内容:锅炉的调整、汽轮机组及其辅机的调整、热控系统的优化调整、机组整体的联合优化调整等。锅炉的优化试验包括风量标定的试验、燃烧器配风的优化、制粉系统的优化等。汽轮机的优化调整的试验包括给水泵组的优化运行、定滑压的运行优化的方式的选择、真空以及循环水泵的优化运行等。机炉联合优化运行的试验是根据汽轮机和锅炉的调整结果各自设置参数,采取机炉联合方式进行试验,确定在不同的负荷下机组的最优供电的煤耗量。热控系统的优化是指综合考虑锅炉和汽轮机的试验结果以及机组控制系统的特征,绘制曲线,改变原来的控制参数,使得优化试验的结果可以直接在机组的运行中应用,提高机组的经济性。
大型的火电机组的热力系统非常复杂,而且影响机组的性能的因素也非常多,如果单纯地进行理论研究,就必须附加很多的假设条件,还需要进行一些简化,这就很难比较准确地得到最经济的运行方案。所以在实际工程中,主要是利用试验的方式,测出具体的机组在不同的工作状况下的每种运行方式的数据,综合分析、科学计算,从而得出最优的运行方式,作为电厂运行的指导。
三、辅机的节能改造研究
主机的性能水平越来越高,旧机组的辅机系统无法达到主机运行的要求,这就需要采取适合的改造措施,进行节能挖潜。火电厂除了三大主机之外,还具有很多辅助设备以及各种复杂的系统,比如送风机、引风机、给煤机、循泵、磨煤机、给水泵等。另外,还有制粉系统、烟风系统、真空系统、回热系统等。辅助设备和辅助系统在火力发电厂中起着非常重要的作用,辅助系统结构非常复杂,运行状况的优劣明显地影响着机组的热经济性指标。目前在辅机的节能减耗方面的研究主要体现在减少厂用耗电方面,比如采用变速电机、把电驱动换成汽驱动、采用与之匹配的先进设备。比较典型的就是送风机和引风机利用变频或者液偶调速、真空泵取代射水抽气器、电泵换成汽泵等。
火电机组的热力系统非常复杂,从汽轮机方面来说,包括回热系统以及给水系统等。总的来说,火电机组节能增效的方式有两种:一是通过机组的优化运行来提高效率;二是通过减少厂用电率来提高机组的经济性。减少厂用电率的主要方式是改造火电机组的重要辅机,以达到节能的目的。
火电厂的辅机种类很多,所以其节能的内容也很多,而且涉及到的方面也很广泛。在汽轮机组的启动过程和运行过程中,为了保持凝汽器的真空状态,提高机组的经济性,必须使用抽气设备。凝汽设备的主要组成部分有:抽气器、汽水管道、动力泵、阀门、冷却器等。其中抽气器为除气系统的关键设备。目前火电站的抽气器主要有三种形式:水环真空泵、射汽抽气器以及射水抽气器。随着电力工业的发展和有偿使用水资源政策的实施,电力企业越来越重视对射水除气设备进行技术改造,节约能源和水资源,减少运行的成本,提高电力企业的经济性。电泵换成汽泵之后的经济效益有两方面:一是从改造之后的机组整体的经济性的提高中获得;二是由于改造之后减少了厂用电,从而增加了上网的电量,这就为企业带来了经济效益。改造之后的汽动给水泵的噪声降低了,运行也比较稳定,可以进行灵活的调节,减少了检修人员以及运行人员的工作量,设备的安全可靠性也提高了。
四、结语
我国燃煤火电机组的数量不断增加,发电消耗了大量的煤炭,进行优化运行和采取节能改造是我国能源战略的重要研究内容。调整辅机设备和主机设备的主要运行参数,使得燃煤机组达到经济指标最优,降低运行的成本,实现燃煤机组的优化运行。目前火电机组的装机容量越来越大,燃料的成本也不断增加,节能增效越发重要。机组的优化运行以及辅机的节能改造是技术水平非常高的研究工作,它与具体实际结合非常紧密,涉及到的内容非常广泛。本文的研究深度和广度都是有限的,还需要进一步的研究。
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