劉志華 武 岳 郭松濤

（中國大唐集團(tuán)科學(xué)技術(shù)研究院有限公司西北分公司 西安 710065）

330MW機(jī)組鍋爐能耗診斷及節(jié)能分析

劉志華 武 岳 郭松濤

（中國大唐集團(tuán)科學(xué)技術(shù)研究院有限公司西北分公司 西安 710065）

對某自備電廠330MW機(jī)組鍋爐進(jìn)行了節(jié)能診斷試驗(yàn)。通過對鍋爐效率、空預(yù)器漏風(fēng)、輔機(jī)耗電率等進(jìn)行現(xiàn)場測試，分析了影響機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的主要能耗損失及其產(chǎn)生的原因，并從運(yùn)行調(diào)整著手提出該機(jī)組鍋爐系統(tǒng)的節(jié)能降耗措施。

330MW 鍋爐 能耗診斷 節(jié)能分析

按國家《煤電節(jié)能減排升級與改造行動(dòng)計(jì)劃（2014~2020年）》的要求，到2020年，現(xiàn)役燃煤發(fā)電機(jī)組改造后平均供電煤耗低于310g/kW·h。由此，火力發(fā)電企業(yè)經(jīng)營壓力日益加大，節(jié)能工作變得越來越重要。為評估火力發(fā)電企業(yè)節(jié)能工作狀況，能源利用水平和存在的問題，對某自備電廠330MW機(jī)組鍋爐進(jìn)行了系統(tǒng)的能耗診斷工作，分析了鍋爐系統(tǒng)的主要能耗損失及其產(chǎn)生的原因，并從運(yùn)行調(diào)整方面出發(fā)提出節(jié)能降耗的措施。

1 設(shè)備概況

鍋爐為東方鍋爐廠生產(chǎn)的DG1156/17.5-II6型亞臨界壓力、自然循環(huán)、四角切向燃燒方式，單爐膛，一次再熱，平衡通風(fēng)，鍋爐緊身封閉，固態(tài)排渣，全鋼架懸吊結(jié)構(gòu)∏型汽包鍋爐。制粉系統(tǒng)采用5套中速磨煤機(jī)、正壓直吹式冷一次風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，MCR工況下4套運(yùn)行，1套備用。每臺(tái)磨煤機(jī)對應(yīng)4根一次風(fēng)管，共20只燃燒器。鍋爐尾部細(xì)煙道布置兩臺(tái)三分倉回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器。一次風(fēng)機(jī)是豪頓華公司制造的單吸雙支承離心式一次風(fēng)機(jī)。送風(fēng)機(jī)是由上海鼓風(fēng)機(jī)有限公司制造的動(dòng)葉可調(diào)軸流通風(fēng)機(jī)。引風(fēng)機(jī)是由成都電力機(jī)械廠生產(chǎn)的AN系列軸流通風(fēng)機(jī)，鍋爐除渣采用干式風(fēng)冷鋼帶機(jī)除渣裝置。除塵系統(tǒng)設(shè)置兩臺(tái)雙室四電場干式靜電除塵器。

表1 鍋爐主要參數(shù)

?

表2 鍋爐熱力特性

2 診斷方法

通過能耗診斷試驗(yàn)，測試、計(jì)算熱力系統(tǒng)各設(shè)備性能數(shù)據(jù)，掌握機(jī)組真實(shí)能耗水平，定量分析影響機(jī)組供電煤耗的因素和影響程度，得出機(jī)組能耗的損失分布及主要原因，并與機(jī)組設(shè)計(jì)值和同類型機(jī)組進(jìn)行對比[1]。明確下一步節(jié)能降耗工作的方向和重點(diǎn)，并有針對性地提出節(jié)能降耗的技術(shù)途徑與實(shí)施方案，同時(shí)預(yù)測分析各項(xiàng)改造后機(jī)組的能耗水平，以方便電廠結(jié)合檢修工作，選擇性開展節(jié)能技改工作，并指導(dǎo)電廠優(yōu)化運(yùn)行和設(shè)備維護(hù)工作，推動(dòng)電廠節(jié)能降耗目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

2.1 試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

本次試驗(yàn)參考以下標(biāo)準(zhǔn)：

1）GB 10184—88《電站鍋爐性能試驗(yàn)規(guī)程》。

2）ASME PTC 4.1《鍋爐機(jī)組性能試驗(yàn)規(guī)程》。

3）DL/T 467—2004《電站磨煤機(jī)及制粉系統(tǒng)性能試驗(yàn)》。

4）DL/T 904—2004《火力發(fā)電廠技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)計(jì)算方法》。

5）DL/T 1052—2007《節(jié)能技術(shù)監(jiān)督導(dǎo)則》。

2.2 試驗(yàn)內(nèi)容

本次鍋爐能耗診斷試驗(yàn)主要包括以下內(nèi)容：

1）鍋爐效率測試及分析

2）空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率測試及分析

3）磨煤機(jī)電耗測試及分析

4）一次風(fēng)機(jī)電耗測試及分析

5）送風(fēng)機(jī)電耗測試及分析

6）引風(fēng)機(jī)電耗測試及分析

7）鍋爐不明泄漏量測試及分析

3 能耗水平分析

發(fā)電設(shè)備的煤耗是衡量設(shè)備性能的唯一標(biāo)準(zhǔn)，通過能耗診斷試驗(yàn)，測試、計(jì)算熱力系統(tǒng)各設(shè)備性能數(shù)據(jù)，掌握機(jī)組真實(shí)能耗水平，定量分析影響機(jī)組供電煤耗的因素和影響程度，得出機(jī)組能耗的損失分布及主要原因，并與機(jī)組設(shè)計(jì)值和同類型機(jī)組進(jìn)行對比，找出差距及提升空間。

3.1 鍋爐效率

鍋爐效率對煤耗的影響見表3。額定負(fù)荷下，鍋爐效率（修正后）為93.55%，低于設(shè)計(jì)值0.5%，說明鍋爐效率還有一定的挖潛空間。

表3 鍋爐效率分析表

3.2 空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率

空氣預(yù)熱器漏風(fēng)對鍋爐經(jīng)濟(jì)性的影響主要體現(xiàn)在對空預(yù)器換熱效果和風(fēng)機(jī)耗電率的影響，見表4。額定負(fù)荷下，A、B兩側(cè)空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率平均為13.12%，偏離設(shè)備廠家的保證值較多。

結(jié)合現(xiàn)場調(diào)研及試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，引起空預(yù)器漏風(fēng)率大的原因主要是：

1）空氣預(yù)熱器采用自動(dòng)調(diào)整間隙裝置，根據(jù)目前已投產(chǎn)同類型空氣預(yù)熱器密封系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，自動(dòng)調(diào)整間隙裝置在投產(chǎn)初期運(yùn)行狀態(tài)尚可，漏風(fēng)率能控制在合理水平，但是運(yùn)行時(shí)間稍長，該系統(tǒng)可靠性逐步下降，往往是導(dǎo)致空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率升高的主要原因之一[2]，很多電廠均對其進(jìn)行改造。

2）一次風(fēng)壓過高，導(dǎo)致一次風(fēng)側(cè)漏入煙氣側(cè)空氣量增加。正常運(yùn)行期間，一次風(fēng)壓隨著負(fù)荷進(jìn)行調(diào)節(jié)，自動(dòng)調(diào)節(jié)范圍一般在7～11kPa。過高的一次風(fēng)壓不僅會(huì)導(dǎo)致空預(yù)器漏風(fēng)的增大，風(fēng)機(jī)電耗增加，而且對于軸流風(fēng)機(jī)來說，高壓頭、低流量的運(yùn)行工況容易使風(fēng)機(jī)進(jìn)入失速區(qū)。

建議如下：

1）對空氣預(yù)熱器密封裝置進(jìn)行改造，可參考柔性密封裝置的改造；

2）適當(dāng)降低一次風(fēng)機(jī)出口壓力，按照自動(dòng)控制曲線來控制，煤質(zhì)波動(dòng)時(shí)運(yùn)行人員可適當(dāng)通過偏置來進(jìn)行調(diào)節(jié)，控制熱一次風(fēng)母管壓力最高不超過11kPa。

表4 空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率分析表

3.3 排煙氧量

排煙氧量對鍋爐效率及煤耗的影響見表5。額定負(fù)荷下，排煙氧量為5.92%，高于設(shè)計(jì)值1.46%，試驗(yàn)期間氧量維持較高，影響煤耗較高。

表5 排煙氧量分析表

運(yùn)行人員控制爐膛出口氧量偏高，可通過燃燒調(diào)整試驗(yàn)，結(jié)合飛灰含碳量及NOx排量確定不同負(fù)荷下最優(yōu)的氧量控制曲線。

3.4 飛灰可燃物

飛灰可燃物對鍋爐效率及煤耗的影響見表6。額定負(fù)荷下，飛灰可燃物為6.76%，造成不完全燃燒熱損失增加、鍋爐效率下降、煤耗增加。

表6 飛灰可燃物分析表

引起飛灰含碳量超設(shè)計(jì)值的主要原因是煤粉細(xì)度偏粗，絕大部分粉管的煤粉細(xì)度R90在30%左右，而設(shè)計(jì)煤粉細(xì)度R90為19%。建議對制粉系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)，適當(dāng)調(diào)整煤粉細(xì)度，并進(jìn)行二次配風(fēng)的優(yōu)化試驗(yàn)。

3.5 輔機(jī)耗電率

在機(jī)組額定負(fù)荷工況下，分別記錄一次風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)和磨煤機(jī)耗電量，計(jì)算輔機(jī)耗電率，與同類型機(jī)組進(jìn)行能效對標(biāo)[3]。根據(jù)中國電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)發(fā)布的2014年度全國火電300MW級機(jī)組能效水平對標(biāo)報(bào)告，2014年全國共有11臺(tái)300MW級亞臨界純凝直接空冷火電機(jī)組參加能效對標(biāo)，列出機(jī)組指標(biāo)最優(yōu)值和平均值。

表7 爐側(cè)主要輔機(jī)耗電率

輔機(jī)參數(shù)的控制還存在優(yōu)化空間，建議結(jié)合燃燒優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)，對不同負(fù)荷下一次風(fēng)壓力、爐膛出口氧量的控制曲線進(jìn)行優(yōu)化，降低輔機(jī)的耗電率。此外，在查閱歷史數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)現(xiàn)空氣預(yù)熱器存在堵塞現(xiàn)象，煙氣側(cè)阻力最高達(dá)2.67kPa?？諝忸A(yù)熱器堵塞會(huì)影響空氣預(yù)熱器的正常換熱，導(dǎo)致排煙損失增加，而煙風(fēng)系統(tǒng)阻力的增加也會(huì)影響到風(fēng)機(jī)的電耗。建議：

1）加強(qiáng)爐內(nèi)脫硝控制調(diào)整，將氮氧化物指標(biāo)納入運(yùn)行績效管理，制定措施，努力降低噴氨量，在氮氧化物達(dá)標(biāo)排放前提下，達(dá)到運(yùn)行噴氨量最小。

2）每年定期進(jìn)行脫硝系統(tǒng)綜合檢測，保證SCR催化劑活性，噴氨格柵處流量均衡，必要時(shí)進(jìn)行脫硝系統(tǒng)流場優(yōu)化試驗(yàn)，降低氨逃逸率。

3）停機(jī)后對空氣預(yù)熱器冷、熱端受熱面認(rèn)真檢查，對發(fā)生腐蝕或嚴(yán)重變形的受熱面元件予以更換，清理層間碎片，降低系統(tǒng)阻力。

4）停機(jī)時(shí)安排對空氣預(yù)熱器進(jìn)行高壓水沖洗。水沖洗后，空氣預(yù)熱器應(yīng)先經(jīng)脫水，再徹底干燥，以防空氣預(yù)熱器再次投運(yùn)后發(fā)生受熱面腐蝕堵灰。

3.6 減溫水量

表8 機(jī)組各工況下減溫水流量一覽表

各工況下過熱、再熱減溫水投放量均較大，尤其是高負(fù)荷時(shí)再熱減溫水投放量過大，造成機(jī)組循環(huán)效率降低，嚴(yán)重影響機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，在額定負(fù)荷下影響供電煤耗約5.27 g/(kW·h)。

針對再熱減溫水量大問題，建議：

1）針對鍋爐煤粉細(xì)度大、飛灰含碳量高、排煙溫度高等問題結(jié)合超低排放綜合考慮治理；

2）對噴燃器擺角影響油槍投入的問題進(jìn)行處理，完善自動(dòng)控制邏輯，投入噴燃器擺角自動(dòng)調(diào)節(jié)；

3）加強(qiáng)撈渣機(jī)系統(tǒng)漏風(fēng)的檢查及治理，防止因底部漏風(fēng)大導(dǎo)致火焰中心上移；

4）控制一次風(fēng)率在20%以下，并對煤粉細(xì)度進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整；

5）確保爐膛短式吹灰器的正常投用，保證吹灰參數(shù)控制在合適范圍內(nèi)。

6）建議進(jìn)行一次系統(tǒng)的燃燒優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)，確定合適的運(yùn)行參數(shù)。

7）利用機(jī)組大修對汽輪機(jī)高壓缸進(jìn)汽插管漏汽、過橋汽封間隙等進(jìn)行重點(diǎn)檢查，必要時(shí)進(jìn)行改造，降低過橋汽封處漏汽率至設(shè)計(jì)值，保證再熱器足夠的冷再熱蒸汽流量[4]；

8）對汽輪機(jī)高壓缸進(jìn)行必要的通流改造，提高缸效率，降低高壓缸排汽溫度。

針對過熱減溫水量大問題，建議將過熱減溫水接口由給水泵出口母管改造接至鍋爐給水操作平臺(tái)前，按照過熱器減溫水平均值63.91t/h計(jì)算，可降低汽輪機(jī)熱耗率20.85kJ/(kW·h)，降低機(jī)組供電煤耗0.82 g/(kW·h)[5]。

4 結(jié)論

通過對鍋爐效率、輔機(jī)單耗等進(jìn)行現(xiàn)場測試，定量計(jì)算分析了影響鍋爐運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的主要能耗損失分布及其主要原因，并提出該機(jī)組的節(jié)能降耗措施。目前影響改鍋爐運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的主要因素是鍋爐飛灰含碳量、空預(yù)器漏風(fēng)率、過熱減溫水量、再熱減溫水量、和輔機(jī)單耗等，現(xiàn)階段通過優(yōu)化調(diào)整、設(shè)備治理可降低鍋爐側(cè)供電煤耗約7.3 g/(kW·h)。

[1] 西安熱工研究院編著．發(fā)電企業(yè)節(jié)能降耗技術(shù)[M]．北京：中國電力出版社，2010.

[2] 張步庭，王春玉，李玲，等．600MW機(jī)組回轉(zhuǎn)式空預(yù)器節(jié)能改造[J]．熱力發(fā)電，2012(10)：64-65.

[3] 韋杏秋，程鵬飛，陳碧云，等．火電機(jī)組能耗的數(shù)據(jù)包絡(luò)分析方法[J]．電網(wǎng)與清潔能源，2012，28（2）：44-51．

[4] 堯國富，靖長財(cái)．強(qiáng)化管理措施，降低發(fā)電成本[J]．電力技術(shù)，2008(1)：9-12.

[5] 譚袖，趙明亮，李狀．350MW亞臨界機(jī)組能耗診斷試驗(yàn)分析[J]．節(jié)能技術(shù)，2016，34（3）：218-219.

Energy Consumption Diagnosis and Energy-saving Potential Analysis for 300 MW Unit

Liu Zhihua Wu Yue Guo Songtao
(China Datang Northwest Electric power test and Research Institute Xi'an 710065)

The energy-saving diagnostic test is taken for a self-provided power plant 330 MW unit boiler. The running efficiency is analyzed through the test for boiler efficiency, air leakage, and auxiliary power consumption rate. The main cause of energy losses is found, and the operation adjustment is put forward.

330MW Boiler Energy diagnosis Energy-saving potential

X959

B

1673-257X(2016)11-0052-04

10.3969/j.issn.1673-257X.2016.11.013

劉志華(1981～)，男，碩士，技術(shù)專責(zé)，高級工程師，從事電站鍋爐調(diào)試及鍋爐節(jié)能、優(yōu)化運(yùn)行工作。

2016-07-18）