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摘 要:火力发电厂是将化学能转化为电能的服务型工厂,生产过程是完全机械化和自动化的。需要许多用电动机拖动的机械设备为发电厂的锅炉、汽轮机、发电机等主要设备和辅助设备服务,这些机械称为厂用机械。发电厂的厂用机械的耗电,加上全厂的运行操作、实验、照明、修配等设备的用电,合称为厂用电。厂用电占发电厂总发电量的百分数,称为厂用电率。厂用电率是发电厂的主要经济指标之一,找到影响厂用电的因素,降低厂用电率,可以大大降低发电成本,提高发电厂的经济性。
关键词:火力发电厂;用电率;降低措施
前言
节能降耗一直是我国经济发展的国策,也是一项长远的战略方针。火电厂厂用电率一直是备受各方关注的技术经济指标之一,它直接反映的是厂用系统耗电量的多少,是衡量火电厂电气部分经济运行的重要指标,代表着电厂的运行管理水平。合理的运行方式,可以使电厂的设备处于最佳运行状态,厂用电率可以维持在较低的水平,这对创造较好的经济效益,降低能源消耗,都有很大的意义。
1 影响火力发电厂厂用电率的因素
1.1 火力发电机组全流程运行效率的影响
火力发电厂是通过燃煤在锅炉内燃烧,加热水变成高温高压蒸汽,冲动汽轮发电机组发电。整个热力系统朗肯循环的效率高低,发电机的效率高低,都会影响到厂用电率。举例来说,燃煤锅炉的飞灰含碳量,是指在炉膛燃烧结束,进入电除尘器之前炉灰中没有燃烧完的煤粉的含量。这些煤粉本来应该在锅炉中完全燃烧,产生热能去发电,结果却作为废料进入灰场。由此带来的是制粉电耗上升,风机电耗上升,除灰电耗上升。有资料表明,锅炉飞灰含碳量每增加1%,机组的厂用电率增加0.01~0.02%。锅炉漏风系数增加10%,厂用电率增加0.08~0.1%。
1.2 燃煤种类的影响
火力发电厂最大的原料就是煤炭,一个装机容量在1200MW的火力发电厂,年燃煤消耗量在300万吨左右。而要将这些燃煤所含有的化学能通过燃烧转变成热能,生产过程中的厂用辅机耗电量也是巨大的。常规而言,与燃煤种类有关的厂用辅机首先要是磨煤机、排粉机,合起来称之为制粉系统耗电。次之为吸风机和送风机,称为风机耗电。煤质好,热值高,转化同样的热量需要的煤粉量就少,制粉电耗和风机电耗就会随之下降。近几年,因为环保改造的要求,衡量煤质好坏的指标除了发热量,还加上了含硫量,也称为硫份。一般来说煤质好,热值高、硫份低。但这不是绝对的,高热值高硫份的煤也比较常见。入炉煤硫份的高低,直接影响脱硫设备耗电量的多少。
1.3 设计方面的因素造成的影响
发电厂热力系统和电气设备的合理设计、优化设计,对发电厂厂用电率的高低有着特别大的影响。一种是热力系统设计不合理,造成厂用辅机耗电太多,造成浪费。一种是电气设备的选型不合理,功率不匹配,“小马拉大车”或者“大马拉小车”,使厂用辅机工作在半载或者过载状态,效率低下,造成能源浪费。如某发电厂两台配套300MW汽轮发电机组的1025t/h锅炉,炉膛高度,受热面的布置均有不同。在2010年前后完成低氮燃烧改造后,两台锅炉的风机耗电率相差很大。在负荷率和发电量基本接近的一个月内,两台机组的风机耗电率相差0.83个百分点。
1.4 机组负荷率的影响
在我们的传统观念中,发电厂负荷率越高,厂用电率越低。在发电厂没有进行节能改造前,确实如此。但在高压变频器等一些节能降耗产品大量应用于电力生产以后,负荷率和厂用电率不再是同大同小的关系。负荷率低,一些节能设备的节能效果会更明显,影响厂用电率下降,但另一些固定容量的厂用辅机耗电率就会上升,影响厂用电率上升。反之相同。现阶段,发电机组的厂用电率和负荷率的关系曲线应该是一条U型曲线,负荷率过高过低,厂用电都会升高。一台燃煤发电机组,最经济的负荷率则应该根据机组厂用辅机的具体情况,现场实验得出。
1.5 运行方式的影响
热力系统的运行方式是否合理,对厂用电率的影响非常大,而且这种影响是可以在生产过程中避免的。以一台300MW机组为例,锅炉的制粉系统有四套,机组负荷在150-210MW可以运行两套制粉系统,210-300MW运行三套。在190-220MW中间是一个过渡阶段,根据煤质的不同,可以两套或三套运行。可以两套运行而运行三套制粉系统,那么制粉耗电率就会大幅上升。
2 改善措施
2.1 对原有发电设备进行改造
一般情况下,火电厂大多配置有3台功率为3200KW的电动给水泵,每一电动给水泵的耗电量为平均7.6KW*h/t,在整个辅机组中的电量消耗比例最高。针对这一情况,火电厂可提前了解自身所处地理位置与环境,并将检修工期纳入到考虑范围内,将原有的电动给水泵进行更换,可使用汽动给水泵予以替代,如此便能够很好地实现用电率的下降。在此过程中需注意的是,为了更好确保火电厂的正常运转,在特殊情况下可预留一台电动给水泵作为备用。理论数据显示若改造成功,则火电厂的用电率将下降2%-3%。与此同时,对变频器加以改造能够更显著地促进火电厂用电率的下降。目前火电厂较为常见的包括供水泵、循环泵以及灰渣泵等,上述设备在全负荷条件下运转后,均能对其进行变频改造。改造过程之中需要注意的是,变频器的顺利改造除了可以使火电厂的用电率下降,还能够在很大程度上避免水泵等辅机的反复重启。
2.2 避免发电之中使用辅机
火电厂合理使用与停用辅机,对于降低用电率很有帮助。但需引起注意的是,并非所有情况均可停用辅机。停用辅机的条件如下所示:第一,在充分了解运营商具体运作需求的前提下,应始终确保有功负荷曲线能够很好满足需求;第二,考虑到当出现非全负荷运转的条件下,电厂需维持有充足的备用容量,若选择停用辅机,则应确保在紧急状态下剩余机组也能够对负荷调整、符合缺失等引起的突发情况做好充分应对。此外,若已決定停用辅机,则应确保连锁保护可在送风机切换过程中相应进行合理转换,避免由此而导致的一系列意外事件。
3 结束语
火电厂为了自身的发展,赢取更大的经济效益和社会效益,以此,提高在同行业中的竞争力,越来越注重降低本厂的用电率管理的发展,这样不仅能够提高资源的利用率,还能降低本身的生产成本,进而带动火电厂的发展,这样才能更好的促进健康的火电行业的有序发展,从而带动国民经济的健康可持续发展。火力发电厂厂用电率是衡量发电厂管理水平、运行经济性的重要指标,每个电厂的实际情况不同,可采用降低厂用电率的方法也不同。各厂应根据自己的实际情况,发掘潜力,争取使厂用电率维持在一个较低的水平。这对降低企业的经营成本、对减少能源消耗都有非常积极的意义。
参考文献
[1]王思琪《.环境与管理》上海:华东理工大学出版社2013.21-23.
[2]李凤东《.高耗能产业与管理学》上海:浦东出版社2014.66-68.
[3]吕莉《.生态环保的方法的研究》山东:青岛大学出版社2012.89-91.
关键词:火力发电厂;用电率;降低措施
前言
节能降耗一直是我国经济发展的国策,也是一项长远的战略方针。火电厂厂用电率一直是备受各方关注的技术经济指标之一,它直接反映的是厂用系统耗电量的多少,是衡量火电厂电气部分经济运行的重要指标,代表着电厂的运行管理水平。合理的运行方式,可以使电厂的设备处于最佳运行状态,厂用电率可以维持在较低的水平,这对创造较好的经济效益,降低能源消耗,都有很大的意义。
1 影响火力发电厂厂用电率的因素
1.1 火力发电机组全流程运行效率的影响
火力发电厂是通过燃煤在锅炉内燃烧,加热水变成高温高压蒸汽,冲动汽轮发电机组发电。整个热力系统朗肯循环的效率高低,发电机的效率高低,都会影响到厂用电率。举例来说,燃煤锅炉的飞灰含碳量,是指在炉膛燃烧结束,进入电除尘器之前炉灰中没有燃烧完的煤粉的含量。这些煤粉本来应该在锅炉中完全燃烧,产生热能去发电,结果却作为废料进入灰场。由此带来的是制粉电耗上升,风机电耗上升,除灰电耗上升。有资料表明,锅炉飞灰含碳量每增加1%,机组的厂用电率增加0.01~0.02%。锅炉漏风系数增加10%,厂用电率增加0.08~0.1%。
1.2 燃煤种类的影响
火力发电厂最大的原料就是煤炭,一个装机容量在1200MW的火力发电厂,年燃煤消耗量在300万吨左右。而要将这些燃煤所含有的化学能通过燃烧转变成热能,生产过程中的厂用辅机耗电量也是巨大的。常规而言,与燃煤种类有关的厂用辅机首先要是磨煤机、排粉机,合起来称之为制粉系统耗电。次之为吸风机和送风机,称为风机耗电。煤质好,热值高,转化同样的热量需要的煤粉量就少,制粉电耗和风机电耗就会随之下降。近几年,因为环保改造的要求,衡量煤质好坏的指标除了发热量,还加上了含硫量,也称为硫份。一般来说煤质好,热值高、硫份低。但这不是绝对的,高热值高硫份的煤也比较常见。入炉煤硫份的高低,直接影响脱硫设备耗电量的多少。
1.3 设计方面的因素造成的影响
发电厂热力系统和电气设备的合理设计、优化设计,对发电厂厂用电率的高低有着特别大的影响。一种是热力系统设计不合理,造成厂用辅机耗电太多,造成浪费。一种是电气设备的选型不合理,功率不匹配,“小马拉大车”或者“大马拉小车”,使厂用辅机工作在半载或者过载状态,效率低下,造成能源浪费。如某发电厂两台配套300MW汽轮发电机组的1025t/h锅炉,炉膛高度,受热面的布置均有不同。在2010年前后完成低氮燃烧改造后,两台锅炉的风机耗电率相差很大。在负荷率和发电量基本接近的一个月内,两台机组的风机耗电率相差0.83个百分点。
1.4 机组负荷率的影响
在我们的传统观念中,发电厂负荷率越高,厂用电率越低。在发电厂没有进行节能改造前,确实如此。但在高压变频器等一些节能降耗产品大量应用于电力生产以后,负荷率和厂用电率不再是同大同小的关系。负荷率低,一些节能设备的节能效果会更明显,影响厂用电率下降,但另一些固定容量的厂用辅机耗电率就会上升,影响厂用电率上升。反之相同。现阶段,发电机组的厂用电率和负荷率的关系曲线应该是一条U型曲线,负荷率过高过低,厂用电都会升高。一台燃煤发电机组,最经济的负荷率则应该根据机组厂用辅机的具体情况,现场实验得出。
1.5 运行方式的影响
热力系统的运行方式是否合理,对厂用电率的影响非常大,而且这种影响是可以在生产过程中避免的。以一台300MW机组为例,锅炉的制粉系统有四套,机组负荷在150-210MW可以运行两套制粉系统,210-300MW运行三套。在190-220MW中间是一个过渡阶段,根据煤质的不同,可以两套或三套运行。可以两套运行而运行三套制粉系统,那么制粉耗电率就会大幅上升。
2 改善措施
2.1 对原有发电设备进行改造
一般情况下,火电厂大多配置有3台功率为3200KW的电动给水泵,每一电动给水泵的耗电量为平均7.6KW*h/t,在整个辅机组中的电量消耗比例最高。针对这一情况,火电厂可提前了解自身所处地理位置与环境,并将检修工期纳入到考虑范围内,将原有的电动给水泵进行更换,可使用汽动给水泵予以替代,如此便能够很好地实现用电率的下降。在此过程中需注意的是,为了更好确保火电厂的正常运转,在特殊情况下可预留一台电动给水泵作为备用。理论数据显示若改造成功,则火电厂的用电率将下降2%-3%。与此同时,对变频器加以改造能够更显著地促进火电厂用电率的下降。目前火电厂较为常见的包括供水泵、循环泵以及灰渣泵等,上述设备在全负荷条件下运转后,均能对其进行变频改造。改造过程之中需要注意的是,变频器的顺利改造除了可以使火电厂的用电率下降,还能够在很大程度上避免水泵等辅机的反复重启。
2.2 避免发电之中使用辅机
火电厂合理使用与停用辅机,对于降低用电率很有帮助。但需引起注意的是,并非所有情况均可停用辅机。停用辅机的条件如下所示:第一,在充分了解运营商具体运作需求的前提下,应始终确保有功负荷曲线能够很好满足需求;第二,考虑到当出现非全负荷运转的条件下,电厂需维持有充足的备用容量,若选择停用辅机,则应确保在紧急状态下剩余机组也能够对负荷调整、符合缺失等引起的突发情况做好充分应对。此外,若已決定停用辅机,则应确保连锁保护可在送风机切换过程中相应进行合理转换,避免由此而导致的一系列意外事件。
3 结束语
火电厂为了自身的发展,赢取更大的经济效益和社会效益,以此,提高在同行业中的竞争力,越来越注重降低本厂的用电率管理的发展,这样不仅能够提高资源的利用率,还能降低本身的生产成本,进而带动火电厂的发展,这样才能更好的促进健康的火电行业的有序发展,从而带动国民经济的健康可持续发展。火力发电厂厂用电率是衡量发电厂管理水平、运行经济性的重要指标,每个电厂的实际情况不同,可采用降低厂用电率的方法也不同。各厂应根据自己的实际情况,发掘潜力,争取使厂用电率维持在一个较低的水平。这对降低企业的经营成本、对减少能源消耗都有非常积极的意义。
参考文献
[1]王思琪《.环境与管理》上海:华东理工大学出版社2013.21-23.
[2]李凤东《.高耗能产业与管理学》上海:浦东出版社2014.66-68.
[3]吕莉《.生态环保的方法的研究》山东:青岛大学出版社2012.89-91.