我国火电厂厂用电现状及节电途径

1、黄湘:我国火电厂厂用电现状及节电途径第9期特约专稿表12004年全国不同装机容量的机组厂用电率统计Tab.1Statistics of service power rate for generator units of different capacity nationwide in 2004我国火电厂厂用电现状及节电途径黄湘(中国华电工程(集团有限公司,北京100044摘要:根据国内火电机组厂用电的数据,分析了不同容量机组的厂用电现状,不同工艺系统对厂用电的影响;定量地测算了由于燃煤参数、锅炉飞灰含碳量和锅炉漏风系数改变引起的厂用电率的变化,提供了可进行对比分析的厂用电率变化数据,提出了通过

2、采用系统优化、技术改造、加强运行管理等方法,降低机组厂用电率的途径。关键词:火电厂;发电机组;厂用电率;节电措施中图分类号:TK01+8文献标识码:B文章编号:1004-9649(200609-0007-05收稿日期:2006-05-11;修回日期:2006-08-03作者简介:黄湘(1956-,男,江苏扬州人,总工程师,高级工程师(教授级,从事电厂设计和电厂工程项目总承包工作。E -mail:huangx中国电力ELECTRIC POWER第39卷第9期2006年9月Vol.39,No.9Sep.2006自改革开放以来,我国的电力建设迅速发展。截止到2005年底,全国装机容量已突破5亿kW

3、,其中火电机组占3/4。据有关资料预测,2010年全国发电装机容量将达6.8亿7.3亿kW ,2020年将突破10亿kW 。在全国火电机组中,厂用电率目前的状况如何,如何使国内火电厂厂用电率逐步接近和达到国际水平,是本文关心和探讨的问题。1国内火电厂厂用电率状况国内每年进行不同容量的火电机组竞赛,根据全国发电机组技术协作会2004、2005年度火电机组运行数据情况汇总的统计,全国不同装机容量的机组厂用电率见表1。从表1中可看出,厂用电率与机组容量和初始参数有关。上述563台机组折合厂用电率为6.187%,其中300M W 以上机组共266台的折合厂用电率为5.189%。2005年300M W

4、以上机组的厂用电率如表2所示。表2中300M W 以上机组共285台,折合厂用电率为5.124%,2005年比2004年降低了0.065%。另根据数据显示,在参加统计的200M W 机组中,进口机组厂用电率比国产机组低0.03%。300M W 机组中,进口机组厂用电率比国产机组低0.41%。300M W 国产机组最低厂用电率为3.47%,进口机组最低为3.19%。600M W 国产机组最低厂用电率为4.20%,进口机组最低为3.31%。进口机组厂用电率低,主要是因为进口机组的热效率相对较高,系统设计的优化和辅助设备的选择较好。2节电目标我国火电厂中的中、低参数机组占的比例较大。据某发电集团公司

5、的统计数据显示,100M W 等级以下的机组台数比例为67%,容量比例为29%。据此推测,全国年平均厂用电率绝对值与国外先进水平相比差1.0%1.5%,与德国相比差2.0%2.5%。高压超高压亚临界超临界100M W 135M W 200M W 600M W 300M W 500M W 800M W 统计台数65881394221842厂用电率/%8.147.808.374.905.305.544.79表22005年300MW 以上机组的厂用电率统计Tab.2Statistics of service power rate for 300MW and theabove generator un

6、its in 2005亚临界超临界300320M W 600700M W 328363M W 500900M W统计台数169426212厂用电率/%5.214.775.624.647 第39卷中国电力特约专稿表4300MW机组主要工艺系统厂用电率统计Tab.4Statistics of service power rate for technology system of300MW generator units表3600MW机组主要辅机设备厂用电率统计Tab.3Statistics of service power rate for auxiliary equipment of600MW

7、generator units 在当前提倡节能降耗,节约能源的思路下,若各级生产部门能够充分认识节电的重要意义,从加强生产管理、保持设备完好率和重视机组调峰过程中的节电等方面着手,通过大型机组的投产运行,逐步淘汰老旧中小机组,加强对大耗电设备的技术改造等工作,全国每年厂用电率平均降0.1%的目标是能够实现的。根据粗略计算,假定年运行5000h,电价0.30元/(kWh,全国年平均厂用电率降低0.1%,全国相当于多发电量17.25亿kWh,多创造产值5.2亿元。3影响火电厂厂用电率的因素从理论上分析,火电厂厂用电率和机组初参数、机组效率和实现电厂运行的工艺系统有关。对于中、小型机组,锅炉出口的压

8、力和温度低,其给水泵的耗电就小,但其热力循环的热效率也降低了,使机组单位耗煤量增大,引起其他工艺系统的耗电增大,中小机组的电耗率反而高于大型机组。因此,正确的工艺系统、电厂外部条件如煤、灰、水的应用条件、环保要求、正确的生产管理方法,是影响厂用电率的主要因素。3.1不同设备和工艺系统的耗电率排序3.1.1主要用电设备排序根据某厂单台600M W机组设备用电量大小进行排序,锅炉制粉系统为中速磨直吹式系统,表3中所列给水泵为汽动泵的实际消耗功率,耗电量大于1M W的设备共计有8项。该机组的年统计厂用电率为4.86%,而其中最大的7项设备电耗率就达到3.85%,占全部厂用电率的79%。3.1.2主要

9、工艺系统用电量排序根据某厂单台300M W机组系统用电量大小进行排序,锅炉制粉系统为钢球磨中储制系统,给水泵采用汽动泵,循环水为二次循环冷却塔方案,如表4。该机组年统计厂用电率为6.07%,从表4可见,仅燃烧制粉、循环水和热力系统3项占了全部厂用电率的89%。3.1.3不同容量机组中主给水泵的电耗比给水泵的驱动形式有汽动泵和电动泵2种,其方式的选择取决于驱动方式对机组净出力的影响以及驱动方式对电厂初投资的影响。大机组采用电泵还受到高压厂用电系统的影响,300M W及以上机组采用电泵方案,由于电动机功率较大,启停时对厂用电系统的冲击也较大,高压厂用电系统的接线、保护、联锁和控制关系复杂,造成运行

10、不便和增加故障率。一般来讲,采用汽动泵或电动泵方案的分界线在200M W和300M W机组之间。若机组采用电动泵,则厂用电率将增加2%3%,详细比较见表5。3.2外部条件对厂用耗电的影响3.2.1燃煤发热量对电耗的影响电厂燃煤发热量降低,会导致机组用煤量增加,此时需增加磨煤出力,增大制粉系统的用电量。假定电厂燃煤发热量为20920kJ/kg,厂用电率按同类容量的平均值计算。当机组容量在200M W及以下时,锅炉制粉系统采用钢球磨煤机、中间储仓式制粉系统;机组容量在300M W及以上时,锅参数给水泵循环水泵吸风机一次风机送风机磨煤机凝结水泵前置泵轴功率/kW电机功率/kW总消耗功率/kW电耗率/

11、%6946.684102932.635502602.231502147.826001239.11500413.05002065.22500520.4630 138932.3258650.9852040.8742940.7224780.4120650.3520650.3510410.17各类系统燃烧制粉循环水热力除灰渣化学水输煤空压机发电机轴功率/kW电机功率/kW电耗率/%占厂用电比例/%10942133442754324025293162662827603745335394280330941173.6560.120.9215.130.8440.203.310.111.8

12、40.091.540.030.528 黄湘:我国火电厂厂用电现状及节电途径第9期特约专稿表8燃煤可磨系数变化对电耗的影响Tab.8The effect of coal-fired pulverizing coefficient onelectricity consumption表7燃煤发热量变化对CFB锅炉电耗的影响Tab.7The effect of coal-fired caloricity on electricityconsumption of CFB boiler表6燃煤发热量变化对电耗的影响Tab.6The effect of coal-fired caloricity on el

13、ectricityconsumption机组容量/MW磨煤机型式厂用电率/%制粉电耗率/%用电量差值/kWh用电率差值/%100200300600钢球磨中储制钢球磨中储制8.578.281.9731.906+39.5+76.23+0.039+0.038钢球磨直吹式中速磨直吹式5.694.841.3100.724+78.5+79.0+0.026+0.013炉制粉系统采用双进双出钢球磨煤机、直吹式系统。此时,燃煤发热量降低418.1kJ/kg,厂用电的变化情况见表6。对于循环流化床锅炉,仍按照电厂燃煤发热量为20920kJ/kg,厂用电率按照同容量机组的平均值计算。机组容量为100M W和200M

14、 W时,锅炉制粉系统采用二级破碎、皮带式给煤机,燃煤发热量降低418.1kJ/kg,厂用电的变化情况见表7。从表6、7可见,当电厂燃煤发热量降低时,全厂制粉系统电耗会增加,采用中储制系统比采用中速磨直吹式的电耗大50%。而采用CFB循环流化床锅炉,燃煤采用二级破碎的系统,电耗率的增加量仅为钢球磨系统的1/8。3.2.2燃煤可磨系数变化对电耗的影响燃煤可磨系数变化时,磨煤机出力随着变化,厂用电耗也会受影响,对不同的制粉型式,电耗量也不同,假定条件同3.2.1节,仅燃煤哈式可磨系数从60降低到55时,不同制粉系统的耗电率见表8。从表8数据分析可见,燃煤可磨系数对厂用电耗的影响很大,哈式可磨系数的硬

15、度仅从60变化到55,但是300M W机组厂用电率却增加了0.1%。3.3电厂运行参数变化对电耗的影响3.3.1锅炉飞灰含碳量增加对电耗的影响锅炉飞灰含碳量增加时,发同样的电,锅炉燃煤量要增加,厂用电耗也增加,其他假定条件同3.2.1节,仅q4增加1%,不同制粉系统的耗电率见表9。需要注意的是,如果循环流化床锅炉运行得不好,飞灰含碳量会增高。根据有关资料,炉内未燃尽飞灰可达到10%,对于100M W的CFB锅炉,此时厂用电率会增加约0.2%。3.3.2锅炉漏风率增加对电耗的影响100M W等级的锅炉一般采用管式空气预热器,200M W等级的锅炉有管式和回转式2种,300M W等级以上的锅炉均采

16、用回转式预热器,锅炉漏风系数对烟风系统的厂用电率影响很大,目前国内的空气预热器制造质量有很大提高,空气预热器漏风系数能控制在10%以内,而一些老机组的空气预热器漏风率甚至达到35%40%。表10列出按照锅炉总表5不同容量机组中主给水泵的电耗率统计Tab.5Statistics of electricity consumption rate for feed pump of generator units of different capacity 参数高压超高压超高压亚临界超临界亚临界超临界超超临界机组容量/MW轴功率/kW电功率/kW电耗率/%100194713524972003416300

17、5926500129106001183980018329100028914 22581.9530761.8540001.7169541.98151502.58138921.97215082.29339302.89机组容量厂用电率/%制粉用电率/%用电量差值/kWh用电率差值/%100MW等级机组200MW等级机组11.9510.800.1580.152+4.4+7.95+0.0044+0.004厂用电率/%制粉用电率/%用电量差值/kWh用电率差值/%机组容量/M W磨煤机型式8.578.285.694.841.9731.9061.3100.724+163.7+316.4+326.1+360.

18、6+0.164+0.158+0.109+0.061100200钢球磨中储制钢球磨中储制300600钢球磨直吹式中速磨直吹式表9飞灰含碳量变化对电耗的影响Tab.9The effect of carbon content in fly ash on electricityconsumption厂用电率/%制粉用电率/%用电量差值/kWh用电率差值/%机组容量/M W飞灰含碳量增加8.578.285.694.841.9731.9061.3101.11419.7338.1239.2966.840.01970.01900.01310.0111100200+1%+1%300600+1%+1%9 第39卷

19、中国电力特约专稿表11CFB锅炉漏风率变化对电耗的影响Tab.11The effect of air leakage rate for CFB boiler onelectricity consumption漏风系数增加5%时,厂用电率的变化情况。从表10可见,锅炉漏风系数增加10%时,可使机组厂用电率增加0.08%0.10%。如果循环流化床锅炉的漏风系数增加,厂用电率的增加更大,详见表11。CFB锅炉和常规锅炉相比,其漏风率对厂用电的影响大2.52.7倍。3.4电厂运行中的调节方式对电耗的影响3.4.1给水调节型式对厂用电率的影响给水调节型式与锅炉减温水的调节有关,有时为了减温水的调节灵敏度

20、,即使采用给水泵转速调节,也预留部分压力裕度,用调节阀截流部分压力,以达到各种负荷情况下调节的灵敏度,表12给出了留有调节裕度情况下给水泵多消耗的电量。3.4.2烟风系统调节方式对厂用电耗的影响根据现场调研的数据分析,烟风系统的电耗率均位于电厂各系统之首。100M W机组的锅炉采用循环流化床、配置电动给水泵、机组冷却采用二次循环冷却塔,其烟风系统的厂用电率达到3.628%。200M W机组的锅炉采用常规煤粉炉、钢球磨中储制系统、配置电动给水泵、冷却采用二次循环冷却塔,其烟风系统的厂用电率为1.69%。烟风系统普遍和根本性的问题是所选设备过大。对于容量为200M W及以下的机组,烟风系统的送、引

21、风机和一次风机,基本采用离心式风机,运行中的风量主要靠风门挡板调节。烟风系统的阻力和流量计算比较复杂,设计过程中时间紧,因此许多电厂设备选择的工作比较粗,风机设备选择裕度较大。其中,根据某厂200M W机组现场测得的数据分析,该厂的引风机出力远远大于实际电耗的需要,机组在60%、80%、100%负荷运行时,电动机的负荷与实际负荷相比,分别超出3.59、2.89、2.51倍。即在机组100%负荷条件下,风机的实际需要功率仅为所选设备功率的39%。根据100M W机组现场测得的数据分析,机组在60%、80%负荷运行时,一次风机负荷分别为81.15%、88.55%,低负荷时分别多耗35.9%和10.

22、7%的电量。4结语(1根据2004、2005年火电机组的生产运行数据统计,2004年100800M W等级的火电机组共计563台,折合厂用电率为6.187%。2005年300M W以上机组共285台,折合厂用电率为5.124%。根据类比和推测,全国火电机组年平均厂用电率与国外先进水平相比差1.0%1.5%。(2通过从加强生产管理、保持设备完好率和重视机组调峰过程中的节电等方面着手,同时逐步淘汰老旧中小机组,新建大型机组投产运行,再经过对大型耗电设备的技术改造等工作,全国每年厂用电率平均降0.1%的目标是能够实现的。(3火电厂耗电高的系统主要为制粉系统、烟风系统、给水系统(采用电泵系统和循环水系

23、统。耗电高的设备主要是电动给水泵(采用电泵系统、循环水泵、吸风机、一次风机、送风机、磨煤机、凝结水泵。当这些设备功率比实际需要功率过大时,就会加重耗电。重点优化和分析这四大系统和七大用电设备,能迅速减少全厂用电率。(4煤质发生变化时,会直接影响厂用电率的变化。煤的发热量变化2092kJ/kg时,对钢球磨制粉系统厂用电率平均会变化±0.2%,对中速磨制粉系统平均会变化±0.1%。哈式可磨系数变化5时,平均厂用电率变化±0.1%。(5大型用电设备负荷的调节尽量不采用挡板门调节或控制阀调节,而采用转速调节或调频调节等手段,是降低厂用电率,解决目前调峰频繁、负荷变化大的有

24、效措施。表10锅炉漏风率变化对电耗的影响Tab.10The effect of air leakage rate for boiler on electricityconsumption厂用电率/%烟风用电率/%用电量差值/kWh用电率差值/%机组容量/M W漏风量增加/%8.578.286.0935.507+152.3+275.4+0.15+0.14100200+5+5表12给水调节型式对电耗的影响Tab.12The effect of feed water regulation on electricityconsumption厂用电率/%烟风用电率/%用电量差值/kWh用电率差值/%机组

25、容量/M W空气预热器型式8.578.285.694.842.2622.1851.5021.277+56.54+109.26+112.62+191.60+0.057+0.055+0.038+0.032100200管式管式或回转式300600回转式回转式给水用电率/%定速调节/kW用电率差值/%机组容量/M W厂用电率/%2.3572.2771.5651.3312285307640006954+0.31%+0.14%+0.20%+0.18%1002008.578.283006005.694.84转速调节/kW用电量差值/kW h1974+3112890+1863605+3956410+54410

26、 黄湘:我国火电厂厂用电现状及节电途径第9期特约专稿Present status of service power and electricity saving method of coal-fired power plant in ChinaHUANG Xiang(China Huadian Engineering Co.,Ltd.,Beijing100044,ChinaAbstract:Based on the data of service pow er rate for coal-fired pow er plant,the present status of service pow

27、er for generator units of different capacity and the effect of different process system on service power were analyzed.The effect due to the variation of coal parameter,carbon content in flying ash and wind leakage coefficient in boilers was calculated quantitatively.The varying parameter in service

28、 power rate thatcan carry through the contrast analysis was supplied.Some methods were suggested in decreasing service power rate by system optimization, technical renovation,operating management enhancement.Key words:coal-fired power plant;generator unit;service power rate;measurements for electric

29、ity saving参考文献:1全国发电机组技术协作会.火电机组运行数据情况汇总J.电站信息,2005(811.National technology cooperation society for generator unit.Compilationof operating data for coal-fired generator unitJ.Power Plant Infor-mation,2005(811.(责任编辑李博我国上半年电网建设提速提高了电网输送能力今年上半年,我国电网建设速度加快,迎峰度夏前一大批输变电工程投运,提高了电网输送能力。上半年,全国共完成电网建设与改造投资743

30、.64亿元,共投产110(66kV及以上线路17788.72km,变电容量6580万kVA。16月全国跨区域送电量共完成355.06亿kWh,同比增加7.82%。跨区送电平稳增加,缓解了因资源结构性缺电或季节性缺电造成的部分区域电力供需紧张形势。上半年,三峡电厂累计送出电量210.48亿kWh,同比增长3.48%,充分发挥了三峡工程的发电效益和对华中、华东、南方地区电力的支撑作用。另外,上半年电力进出口总量有所减少,进出口电量总额75.10亿kWh,同比减少6.20%。其中,进口电量23.46亿kWh,同比减少2.48%;出口电量51.63亿kWh,同比减少7.80%。英国将建欧洲最大的陆上风电场欧洲最大的陆上风电场