邱代林

摘 要：基于海量實時歷史數(shù)據(jù)進行火電機組鍋爐性能指標的計算和分析，并從鍋爐的現(xiàn)場測點、運行工況、數(shù)據(jù)修正、性能計算及各參數(shù)影響權(quán)重等多方面進行電站鍋爐最佳運行參數(shù)研究。

關(guān)鍵詞：電站鍋爐；實時優(yōu)化；節(jié)能減排；運行參數(shù)

中圖分類號：TK227.1 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）01-0016-02

隨著國內(nèi)經(jīng)濟的整體放緩，加上國內(nèi)電源建設(shè)的快速發(fā)展，電力供需矛盾已趨緩和，火電機組利用小時數(shù)逐年降低，低負荷運行時間增加。分析和研究鍋爐偏離設(shè)計工況的低負荷下的最佳運行參數(shù)，提高機組的整體經(jīng)濟效益，對當前的節(jié)能減排工作具有重要的意義。

鍋爐爐膛出口氧量是機組運行中最容易調(diào)整、變化范圍最寬、與其他運行指標耦合性最強、對經(jīng)濟性和污染物排放量影響最大的參數(shù)之一。機組若想實現(xiàn)經(jīng)濟與環(huán)保的目標，關(guān)鍵是尋找最佳運行氧量曲線。

制粉系統(tǒng)和送引風機電耗率（設(shè)備電耗/上網(wǎng)電量）約占機組2%的廠用電率，降低設(shè)備電耗可以帶來直接的經(jīng)濟效益。

從鍋爐最佳運行氧量優(yōu)化、制粉系統(tǒng)運行方式和參數(shù)優(yōu)化、送引風機運行方式優(yōu)化等方面出發(fā)，結(jié)合火電廠現(xiàn)場運行的實際情況及實時歷史數(shù)據(jù)進行穩(wěn)定運行全工況運行參數(shù)分析，并基于單機組長期運行情況的縱向比較分析和基于多電站運行情況的橫向比較分析進行鍋爐最優(yōu)運行參數(shù)的分析和研究，提出了若干措施，為機組低負荷的經(jīng)濟環(huán)保運行提供了非常重要的工程實踐和經(jīng)驗。

1 鍋爐最佳運行氧量優(yōu)化技術(shù)

在各項熱損失中，排煙熱損失是最大的一項，因此，降低鍋爐熱損失、提高鍋爐效率的關(guān)鍵手段是降低鍋爐排煙損失。而排煙熱損失的主要決定元素是氧量，所以此處的關(guān)鍵是尋找最佳運行氧量曲線。

有學者提出了不同的分析和算法，無論哪一種算法，都是通過傳統(tǒng)的現(xiàn)場試驗得出的。推薦在40%～100%ECR負荷區(qū)間分成若干工況，每個工況下進行至少3～4個不同氧量的測試，計算出各工況的排煙熱損失、化學未完全燃燒熱損失、機械未完全燃燒熱損失、散熱損失、灰渣物理熱損失、過熱器和再熱器減溫水流量、鍋爐效率、廠用電率、供電煤耗等重要的經(jīng)濟指標，確定出每個負荷點下的最佳運行氧量，從而形成一條指導機組經(jīng)濟運行的最優(yōu)氧量曲線。

傳統(tǒng)現(xiàn)場試驗獲取最優(yōu)氧量曲線的方式耗時長，投入的人力大，但是經(jīng)常反復試驗得到的數(shù)據(jù)準確性高。

基于遠程監(jiān)測的電站鍋爐最佳運行參數(shù)研究，基于海量的歷史實時數(shù)據(jù)，運用擾動解除法從送風量、氧氣等幾個方面的參數(shù)著手，以機組鍋爐穩(wěn)定性和安全性為約束條件，以經(jīng)濟性和環(huán)保性最佳為目標進行尋優(yōu)，經(jīng)過機組長時間運行形成一個歷史尋優(yōu)參數(shù)數(shù)據(jù)庫，使用偏差包絡線法控制該參數(shù)，給出參數(shù)的允許控制偏差，從而得到一條運行的最優(yōu)氧量曲線。

這種獲取最優(yōu)氧量曲線的方式的優(yōu)勢在于，其依托海量的歷史實時數(shù)據(jù)，長時間尋優(yōu)可以得到和電廠實際運行參數(shù)比較接近的數(shù)據(jù)。算法采用行業(yè)標準，實現(xiàn)基于單機組長期運行情況的縱向比較分析和基于多電站運行情況的橫向比較分析。

這種方式的劣勢是，計算中需要采集的點通過DCS采集，會出現(xiàn)由于測點值的精確度不夠而影響計算結(jié)果的準確性。但是一般這種情況不會影響尋優(yōu)結(jié)果的準確度，因為這種尋優(yōu)方式是基于單機組長期運行情況的縱向比較分析，因此還具有很高的可信度。最優(yōu)氧量曲線會在基于尋優(yōu)得到的最優(yōu)氧量曲線通過實驗驗證后才能確定。

2 制粉系統(tǒng)運行方式優(yōu)化技術(shù)

制粉系統(tǒng)運行方式優(yōu)化技術(shù)是通過試驗確定制粉系統(tǒng)啟停負荷切換區(qū)間，主要是確定3套制粉系統(tǒng)與4套制粉系統(tǒng)的負荷切換區(qū)間以及4臺制粉系統(tǒng)與5套制粉系統(tǒng)的負荷切換區(qū)間，尋找制粉系統(tǒng)最佳負荷切換區(qū)間。

以某電廠5號機組（600 MW燃煤機組）為例，在380 MW工況點共進行了3個試驗工況，即4臺磨（CDEF組合）運行方式和3臺磨（CDE組合和DEF組合）運行方式。

通過對相同負荷下不同磨的組合方式進行對比表明3臺磨能夠帶380 MW負荷；3臺磨與4臺磨的運行方式，對鍋爐的灰渣可燃物和排煙熱損失基本上沒有影響，主要是影響鍋爐的制粉單耗。380 MW負荷點4臺磨運行工況下，制粉單耗為20.59 kW/t煤，鍋爐側(cè)6 kV電機電耗為8 835.53 kW；380 MW負荷點3臺磨運行工況下，制粉單耗為18.53 kW/t煤，鍋爐側(cè)6 kV電機電耗為8 536.49 kW，如表1的經(jīng)濟性比較。

根據(jù)不同負荷下對制粉單耗的分析可以得出，當負荷大于360 MW時，制粉單耗煤在大部分負荷下均小于20 kW/t，但是在400 MW負荷點和480 MW負荷點，制粉單耗煤均大于20 kW/t。這主要是由于400 MW負荷是3臺磨與4臺磨運行工況的銜接點；480 MW負荷是4臺磨與5臺磨運行工況的銜接點。

因此，機組在運行過程中，應該盡量避免在480 MW負荷點和400 MW負荷點長期停留。另外一點需要注意的就是，盡量維持運行的磨煤機出力在40 t/h以上，從而降低制粉單耗，降低爐側(cè)廠用電率。

通過理論分析及采集到的電源側(cè)遠程監(jiān)控實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，可以擬合實際運行中不同工況負荷下制粉系統(tǒng)單耗曲線，根據(jù)專家預測及專家指導意見，給出診斷報告發(fā)送給電廠，從而避免機組在單耗高區(qū)域長期運行造成的耗損，降低爐側(cè)廠用電率，實現(xiàn)鍋爐側(cè)優(yōu)化運行。

3 送引風機運行方式優(yōu)化技術(shù)

現(xiàn)代大型機組，即便在額定出力下，送引風機仍然存在一定的裕度。如果機組長期在低負荷區(qū)段運行，送引風機均不能工作在高效率區(qū)域，造成送引風機電耗增加。因此，可以在低負荷區(qū)段停一側(cè)送引風機，保留單側(cè)送引風機運行，使運行的送引風機工作在高效率區(qū)域，達到節(jié)能降耗的目的。

以某電廠4號機組（600 MW燃煤機組）為例，進行停運單側(cè)送引風機試驗。經(jīng)過試驗得出，從雙側(cè)送引風機運行到停一側(cè)送引風機運行，運行人員操作需要約20 min；試驗結(jié)束后，并入備用的送引風機，運行人員操作需要約20 min。在實際操作中，負荷具備條件后停一側(cè)送引風機穩(wěn)定后再并入，一共需要40～60 min。單從時間上來看，至少要高于4 h的連續(xù)低負荷運行才有必要停一側(cè)送引風機。

經(jīng)過計算分析，雙側(cè)與單側(cè)送引風機運行對鍋爐效率影響不大，主要影響的是鍋爐側(cè)廠用電率。在300 MW負荷下，單側(cè)送引風機運行與雙側(cè)送引風機運行比較：送風單耗降低0.30 kW/t蒸汽；引風單耗降低1.11 kW/t蒸汽，鍋爐熱效率略升0.12%，消耗的總電耗降低561 kW，折算為供電煤耗約為0.65 g/kW·h。

經(jīng)上述分析可以看出，風機等重要設(shè)備，由于運行方式、運行效率區(qū)間不當，會造成電耗增加、能耗損失。為了避免此類損失，擬采集現(xiàn)場風機實時運行數(shù)據(jù)，去除壞點，數(shù)據(jù)修正后，擬合成風機的運行效率區(qū)間曲線圖，讓運行人員可以直觀地了解設(shè)備運行狀況，通過專家診斷給出運行調(diào)整措施方法，發(fā)送診斷報告給電廠，實現(xiàn)節(jié)能優(yōu)化的目的。

4 總結(jié)

鍋爐低負荷最佳運行參數(shù)有很多可以研究和分析的對象，本文基于海量實時歷史數(shù)據(jù)進行火電機組鍋爐性能指標的計算和分析，進行鍋爐多工況下最優(yōu)化運行模型的建立，提出了最佳運行氧量優(yōu)化、制粉系統(tǒng)運行方式和參數(shù)優(yōu)化以及送引風機運行方式優(yōu)化技術(shù)，為機組低負荷運行提供了非常重要的工程實踐和經(jīng)驗。

〔編輯：吳珍〕