火电厂主要辅机能耗现状与节能潜力分析_图文

1、总第108期 电 站 辅 机 VoL 108 2009年3月第1期Power Station Auxiliary Equipment Mar.2009No.1文章编号:16720210(200901:0001,04火电厂主要辅机能耗现状与节能潜力分析于新颖,王浩(西安热工研究院有限公司。陕西西安710032摘要:目前,我国发电厂运行性能指标与其设计水平存在较大差距,其中辅助设备的缺陷是主要障碍之一。存在 的问题主要有:凝汽器压力偏高,机组冷端经济性差;凝结泵、风机、制粉系统电耗高,生产厂用电率偏大;空气预热 嚣漏风严重;暖风器选用过高品质的抽汽源等,累计影响电厂供电煤耗大于10(g/kWh。针

2、对机组辅机存在的诸 多问题.分析了问题产生的原因.并提出对其节能降耗的具体意见,为以后辅机选型匹配、运行优化、技术改造等提 供了一些参考。关键词:凝汽嚣;凝结泵;风机;制粉系统;暖风器;节能;降耗中图分类号:TM621.7文献标识码:B Status of Energy Consumption and Analysis of Its PotentialEnergy Saving of Major Auxiliary Equipment in Thermal Power PlantYU Xinyin。WANG Hao(xian Thegnlal Power Research Institute

3、Co.,Ltd.,Xian,Shannxi,710032,ChinaAbstract:There are large different parameters between the operating performance and design level of power plant in China and the defect of auxiliary equipment is one of major obstacles.There are major problems as follows:higher pressureof condenser;poor economy of c

4、old end of power wnithigher energy consumption of condensate pump,fans and coal powder pulverizing system;larger house-service power serious leakage of air from preheater and larger quantity of steam extraction for air heater,ecL,which havemade coal consuption in the power plant larger than 10 (g/kW

5、h.Reasons have been analyzed against those existing problems in auxiliang equipment and countermeasures have been put forward for energy saving 80as to make the reference tO future selection of auxiliary equipment and optimum operation.Key WOI'凼:condenser;condensate pump;fan;coal powder pluveriz

6、ing system;air heater;energy saving;consumption reduce.1概述随着电力体制改革的深化,各电厂的节能降耗 工作越来越受重视。节能降耗不仅可以降低生产成 本,提高企业的经济效益,同时节约能源,减少环境 污染。2007年我国电力工业全国平均供电煤耗为 356(g/kW.h,比2006年下降了11(g/kW-h,但比 国际先进水平(1999年还要高20-V30(g/k.Wh,这 表明我国火电厂节能的潜力是巨大的。近年来,随 着火电机组设计和运行技术的不断进步和完善,机 组的运行水平不断提高。相对而言,火电厂主要辅 机存在的问题较多,其运行对火电机组

7、安全、经济运收稿日期:2009-0222作者简介:于新颖(1955一,男.西安热工研究院硕士研究生导师,教授级高级工程师,从事汽轮机及辅助设备的性能分析、故障 诊断、状态检修等方面的研究。1行有着重要影响,但未能得到应有的重视。现针对 主要辅机在运行中出现的诸多问题进行分析,提出 解决问题的方法和途径,以期引起各方对发电厂辅 机节能工作的重视。2凝汽器目前,国内发电机组凝汽器压力普遍偏高13 kPa,造成发电煤耗升高2.57.5(g/kWh,严重 影响了机组的经济运行。评价凝汽器性能的主要指 标是凝汽器压力,针对影响凝汽器压力的主要因素, 如凝汽器热负荷、真空严密性、凝汽器清洁度等,进 行定性

8、、定鼍分析,改善凝汽器性能。2。1凝汽器热负荷大凝汽器热负荷大是凝汽器压力偏高的主要原因之 一。目前,围内凝汽器热负荷普遍增加,其增加幅度多 为10%35%,影响发电煤耗1.53(g/kWh。热负 荷增加有两方面的因素:低压缸排汽量增加(包括小 汽机排汽量增加;疏水系统等内漏所致。因此,提 高机组大修质量、完善疏水系统,是降低凝汽器热负 荷的根本途径。2.2减少凝汽器热负荷治理措施(1提高汽轮机通流效率。汽封间隙增加是通 流部分效率降低的主要原因。通过选用合理的汽封 结构,严格控制启、停机过程中的升、降负荷率以降 低机组振动幅度,大修中合理调整汽封间隙,以此保 证汽封间隙在合理的范围之内,使通

9、流效率长期稳 定在较高水平,减少低压缸的排汽量,降低凝汽器热 负荷。(2优化疏水系统。对疏水系统进行优化改造, 合理利用有效能,合并减少疏水阀门以简化热力系 统,减少泄漏点。(3减少阀门内漏。加强疏水阀门的检修和运 行管理,对进入凝汽器的疏水和排汽阀门,应严格按 操作规程开、关,另外对有泄漏的阀门应及时处理或 者更换,消除系统内漏。2.3真空严密性差目前,国内发电机组真空严密性指标不合格仍 然不少,机组的严密性指标一般在0.11.0kPa/ min之间,某些电厂机组因为严密性差而一直无法 正常完成严密性试验。一般真空下降速度降低0.1 kPa/min。其真空提高约0.1kPa左右。由此可知,

10、仅改善真空严密性达到合格一项,机组真空平均可 2 以提高0.4o.8kPa,平均降低发电煤耗约1.o 2.O(g/kW.h。机组真空严密性不足的主要原因有二:一是低 压缸(包括给水泵小汽机轴封间隙过大,正常的轴 封蒸汽压力不足以起到密封作用,或者轴封蒸汽压 力偏小;二是负压系统中某些部位不严密,导致空气 漏入真空系统。解决系统真空严密性差的方法只有认真检漏。 较常用的方法是:(1高位灌水查漏:在停机时进行 检漏,将凝汽器灌水至低压缸转子下部凹窝处,观察 系统有否外漏水的现象,据此发现漏点;(2氦质谱 检漏:在运行中进行检漏,将氦气从可疑的漏点喷 人,当设置在真空泵排气口的氦质谱检漏仪上有氦 气

11、显示时,则表明该点存在泄漏。2.4凝汽器清洁度差凝汽器设计清洁度一般为0.8o.85,而目前 国内机组平均运行清洁度为0.6左右,某机组运行 凝汽器清洁度甚至低于0.5,仅此影响发电煤耗3 (g/kWh之多。提高凝汽器清洁度的主要方法 有:(1对于冷却管内壁钙垢层较厚的凝汽器进行 酸洗。(2正常投入凝汽器胶球清洗装置。对于胶球 清洗装置所选用的胶球,其直径、硬度和重度,应根 据凝汽器实际运行情况并参考专家意见分析确定。 有条件的可根据清洁度实现凝汽器的自动清洗。 (3设置循环水二次滤网。在采用开式循环的电 厂,由于近年来河流、湖泊污染程度的日益加重,循环 水中夹带大量杂物;在采用闭式循环的北方

12、地区,冬 季时间长,气温低,循环水冷却塔中的淋水填料会因 结冻而破碎,破碎后的填料碎片进入循环水系统,从 而阻塞冷却管及凝汽器水室,影响胶球清洗装置的正 常运行,所以,应安装循环水二次滤网装置。(4定期清理凝汽器水室。由于循环水水质欠 佳或者二次滤网运行质量的缺陷,造成凝汽器水室 杂物堆积,杂物卡在冷却管内使胶球无法正常通行, 也会使冷却水流量降低。3凝结水泵目前,我国发电厂大多数选用定速立式凝结水 泵,该型式的凝结水泵一般节流损失在0.35MPa 1.2MPa,造成能量大量浪费,效率极低。主要原因有:(1凝结水泵的设计容量比机组最大凝结水量 大8%-一11%;(2凝结水泵的设计扬程裕量较大;

13、(3凝结水精处理装置失效,压降要由凝结水 调节阀来消耗;(4我国发电厂负荷率普遍在75%左右,使凝 结水的流量低于最大凝结水流量,凝结水泵扬程高, 凝结水调节阀承受更大的压降。综上所述,凝结水泵不在设计点运行、泵的效率 低、电耗多,机组带部分负荷时,这些问题更突出,因 此,很有必要对凝结水泵进行节能改造。目前,凝结 水泵节能改造主要有2种方案:(1采用车削叶轮或 取消富余的一级叶轮,降低设计扬程;(2采用变频 技术改造。表1是凝结水泵2种方案改造节约电能 的比较,这2种方案的节能效果显著,变频改造的节 电效果优于车削叶轮改造。车削叶轮使各工况的单 位电耗都相应下降约20%;变频改造,在300M

14、W 工况"-200MW工况,单位电耗下降依次约为20%、 23%、34%、39%、40%、50%。机组在300MW以下 负荷运行时,方案(1仍存在节流损失;方案(2在 200MW300Mw任意工况运行都不存在节流损 失,可无级调速。表1凝结水泵2种方案改造节约电能的比较发电机功率 MW 300260230200车削叶轮耗功下降值 kW 158.3156.5154.7160.1变频改造耗功下降值 kW 263.1298.9305.2367.9 4锅炉风机4.1我国电厂所使用的离心风机,绝大多数已采用 了高效离心风机,其最高效率均在80%以上,但实 际运行效率并不高,原因有:(1锅炉通风

15、系统的管 网阻力设计计算与实际偏离太大。因空气流道侧向 烟气道侧漏气,空气沿程流过对流过热器、省煤器、 空气预热器时都有空气泄漏。虽然在计算空气量时 也考虑到了漏气量,但是并没有考虑漏气对系统管 网阻力的影响。(2我国发电机组普遍负荷率低, 送、引风机需周期性的在较长时间内处于低负荷工 况下运行,造成大量节流损失。4.2提高风机运行效率途径(1提高风机和水泵的管网系统阻力计算的可 靠性。降低流量和压力的富裕系数,避免运行工况偏 离设计额定工况,偏离最高效率区域;及时消除流程 中的漏气、漏水故障。(2选择具有高效率、高效率区域宽广特性的新 型风机。值得推荐的是动叶可调轴流式通风机,最 高内效率为

16、0.85,而且可以通过调节转子叶片的安 装角,扩大高效率区域的范围。(3改造风机时,应考虑增设变转速的调节设 备,保证各种运行工况都在高效率区域内,可获得更 高的节能效果。5空气预热器改造我国发电机组空预器漏风率普遍在8% 15%。漏风增加使送、引风机和一次风机的耗电量 增加;严重时还会影响燃烧和锅炉负荷;同时空预器 的漏风会造成锅炉排烟热损失的增加,致使锅炉热 效率降低。为了降低空预器漏风,近几年国内一些 电厂对空预器进行了改造,取得了良好效果。目前, 空预器改造的方式主要有3种:(1采用VN型回转 式空预器,整体更换空预器;(2采用新型双密封系 统对空预器密封系统进行改造;(3采用局部改进

17、现 有密封方式的方法。一般进行空气预热器改造,可 以使漏风率下降8%左右,发电煤耗普遍下降 l(g/kWh左右,节能效果显著。6制粉系统制粉系统分为直吹式和中储式两大类,中速磨 直吹式与中储式相比具有以下优点:(1效率高、能 耗低。磨煤单耗为6"-9kWh/t(比钢球磨煤机小 1.52倍;(2可靠性较高,工作稳定,操作设备台 数少,成套磨煤装置紧凑,其占地面积比钢球磨小; (3研磨部件磨损轻;(4噪音较低。在煤质可以采 用中速磨系统的条件时,应选择中速磨直吹式制粉 系统。6.1中速磨宣吹式制粉系统中速磨煤机直吹式制粉系统的经济性较好,但 也存在着煤粉细度粗等问题。建议加强通风量、煤

18、粉细度、风环流速、分离器挡板等调整试验,寻求解 决问题途径。直吹式制粉系统各燃烧器一次风分配均匀性是 决定锅炉燃烧优劣的重要因素之一。若各燃烧器间 的一次风分配明显不均,将影响炉内的燃烧工况,造 3电站辅机总第108塑!塑!蔓鱼:!成火焰偏斜、炉膛热负荷和汽温偏差,严重时甚至引 起高温腐蚀、爆管等问题。新型的双可调煤粉分配 器是1种改善一次风粉的分配特性的装置,通过结 构独特的煤粉浓缩装置,首先将待分配的煤粉气流 分裂为浓相和稀相两股气流,分别引入浓相空间和 稀相空间,浓相空间和稀相空间均布置有不同结构 的浓相和稀相调节机构,每个空间可按需要引出若 干支管(通常为4根,浓相引出支管与稀相引出支

19、 管在分配器出口汇合,经相应的煤粉管道引至燃烧 器。通过恰当调节浓相与稀相调节装置,就可在各 煤粉管道内得到均匀的或者所需要煤粉量和空气 量,这样就可实现双可调,即对每根通往燃烧器的输 粉管道的煤粉及空气流量分别进行调整和控制。工 程应用实绩表明,该装置可基本消除大容量燃煤锅 炉与一次风粉分配特性有关的各种问题。6.2中间储仓式钢球磨制粉系统钢球磨中储式制粉系统存在的问题主要有: (1粗粉分离器效率低,回粉量中合格粉量大。 经调研,国内粗粉分离器的分离效率一般在53.7%, 而较好的粗粉分离器的效率可达70%以上。传统 的粗粉分离器内部气流速度较低而且贴近内筒壁流 动,不但使气流携带煤粉的能力

20、减弱,造成分离效率 低,而且增加了内筒的磨损。(2磨煤机维护不足。由于不能定期进行甩钢球 试验,再加上钢球大小不能按优化比例添加,当钢球 过大时,其充满系数下降,导致磨煤机研磨能力降低。 (3系统漏点多。主要存在于各道锁气器、冷热风 门等处。由于长时间的磨损,有些管道_口T能已经穿透。 6.3改进制粉系统的建议(1系统全面消缺、查漏。建议在停机之前即进 行全面检查,特别是制粉系统各处锁气器,磨损较严 重的管道,要查出漏点并在大修中全部消除;(2甩钢球。加球比例建议为D60:D40:D30 -4:3:3,以保证磨煤机内的钢球充满系数。在加钢 球期间,应进行磨煤机钢球装载量与电机电流的特 性试验,即分别在磨煤机空转及每加球10t时转动 磨煤机,测试磨煤机的电流;(3通过粗粉分离器特性试验研究,确定分离器 选型正确、有良好的分选特性。目前的轴向型分离 器和旋转分离器,可以很好满足不同煤种的要求,必 要时对粗粉分离器实施改造,提高磨煤机出力,降低 制粉单耗。试验结果表明,如使制粉系统在最经济工况下 运行,一般可使制粉单耗降低3kWh/t5kwh/t 以匕。7暖风器暖风器是布置在空气预热器进口风道中的带翅 片的汽一气热交换器,它用汽轮机的抽汽预先加热空 气,使进入空气预