我國火電廠廠用電現(xiàn)狀及節(jié)電途徑

1、黃湘:我國火電廠廠用電現(xiàn)狀及節(jié)電途徑第9期特約專稿表12004年全國不同裝機容量的機組廠用電率統(tǒng)計Tab.1Statistics of service power rate for generator units of different capacity nationwide in 2004我國火電廠廠用電現(xiàn)狀及節(jié)電途徑黃湘(中國華電工程(集團有限公司,北京100044摘要:根據(jù)國內(nèi)火電機組廠用電的數(shù)據(jù),分析了不同容量機組的廠用電現(xiàn)狀,不同工藝系統(tǒng)對廠用電的影響;定量地測算了由于燃煤參數(shù)、鍋爐飛灰含碳量和鍋爐漏風系數(shù)改變引起的廠用電率的變化,提供了可進行對比分析的廠用電率變化數(shù)據(jù),提出了通過

2、采用系統(tǒng)優(yōu)化、技術改造、加強運行管理等方法,降低機組廠用電率的途徑。關鍵詞:火電廠;發(fā)電機組;廠用電率;節(jié)電措施中圖分類號:TK01+8文獻標識碼:B文章編號:1004-9649(200609-0007-05收稿日期:2006-05-11;修回日期:2006-08-03作者簡介:黃湘(1956-,男,江蘇揚州人,總工程師,高級工程師(教授級,從事電廠設計和電廠工程項目總承包工作。E -mail:huangx中國電力ELECTRIC POWER第39卷第9期2006年9月Vol.39,No.9Sep.2006自改革開放以來,我國的電力建設迅速發(fā)展。截止到2005年底,全國裝機容量已突破5億kW

3、,其中火電機組占3/4。據(jù)有關資料預測,2010年全國發(fā)電裝機容量將達6.8億7.3億kW ,2020年將突破10億kW 。在全國火電機組中,廠用電率目前的狀況如何,如何使國內(nèi)火電廠廠用電率逐步接近和達到國際水平,是本文關心和探討的問題。1國內(nèi)火電廠廠用電率狀況國內(nèi)每年進行不同容量的火電機組競賽,根據(jù)全國發(fā)電機組技術協(xié)作會2004、2005年度火電機組運行數(shù)據(jù)情況匯總的統(tǒng)計,全國不同裝機容量的機組廠用電率見表1。從表1中可看出,廠用電率與機組容量和初始參數(shù)有關。上述563臺機組折合廠用電率為6.187%,其中300M W 以上機組共266臺的折合廠用電率為5.189%。2005年300M W

4、以上機組的廠用電率如表2所示。表2中300M W 以上機組共285臺,折合廠用電率為5.124%,2005年比2004年降低了0.065%。另根據(jù)數(shù)據(jù)顯示,在參加統(tǒng)計的200M W 機組中,進口機組廠用電率比國產(chǎn)機組低0.03%。300M W 機組中,進口機組廠用電率比國產(chǎn)機組低0.41%。300M W 國產(chǎn)機組最低廠用電率為3.47%,進口機組最低為3.19%。600M W 國產(chǎn)機組最低廠用電率為4.20%,進口機組最低為3.31%。進口機組廠用電率低,主要是因為進口機組的熱效率相對較高,系統(tǒng)設計的優(yōu)化和輔助設備的選擇較好。2節(jié)電目標我國火電廠中的中、低參數(shù)機組占的比例較大。據(jù)某發(fā)電集團公司

5、的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,100M W 等級以下的機組臺數(shù)比例為67%,容量比例為29%。據(jù)此推測,全國年平均廠用電率絕對值與國外先進水平相比差1.0%1.5%,與德國相比差2.0%2.5%。高壓超高壓亞臨界超臨界100M W 135M W 200M W 600M W 300M W 500M W 800M W 統(tǒng)計臺數(shù)65881394221842廠用電率/%8.147.808.374.905.305.544.79表22005年300MW 以上機組的廠用電率統(tǒng)計Tab.2Statistics of service power rate for 300MW and theabove generator un

6、its in 2005亞臨界超臨界300320M W 600700M W 328363M W 500900M W統(tǒng)計臺數(shù)169426212廠用電率/%5.214.775.624.647 第39卷中國電力特約專稿表4300MW機組主要工藝系統(tǒng)廠用電率統(tǒng)計Tab.4Statistics of service power rate for technology system of300MW generator units表3600MW機組主要輔機設備廠用電率統(tǒng)計Tab.3Statistics of service power rate for auxiliary equipment of600MW

7、generator units 在當前提倡節(jié)能降耗,節(jié)約能源的思路下,若各級生產(chǎn)部門能夠充分認識節(jié)電的重要意義,從加強生產(chǎn)管理、保持設備完好率和重視機組調(diào)峰過程中的節(jié)電等方面著手,通過大型機組的投產(chǎn)運行,逐步淘汰老舊中小機組,加強對大耗電設備的技術改造等工作,全國每年廠用電率平均降0.1%的目標是能夠實現(xiàn)的。根據(jù)粗略計算,假定年運行5000h,電價0.30元/(kWh,全國年平均廠用電率降低0.1%,全國相當于多發(fā)電量17.25億kWh,多創(chuàng)造產(chǎn)值5.2億元。3影響火電廠廠用電率的因素從理論上分析,火電廠廠用電率和機組初參數(shù)、機組效率和實現(xiàn)電廠運行的工藝系統(tǒng)有關。對于中、小型機組,鍋爐出口的壓

8、力和溫度低,其給水泵的耗電就小,但其熱力循環(huán)的熱效率也降低了,使機組單位耗煤量增大,引起其他工藝系統(tǒng)的耗電增大,中小機組的電耗率反而高于大型機組。因此,正確的工藝系統(tǒng)、電廠外部條件如煤、灰、水的應用條件、環(huán)保要求、正確的生產(chǎn)管理方法,是影響廠用電率的主要因素。3.1不同設備和工藝系統(tǒng)的耗電率排序3.1.1主要用電設備排序根據(jù)某廠單臺600M W機組設備用電量大小進行排序,鍋爐制粉系統(tǒng)為中速磨直吹式系統(tǒng),表3中所列給水泵為汽動泵的實際消耗功率,耗電量大于1M W的設備共計有8項。該機組的年統(tǒng)計廠用電率為4.86%,而其中最大的7項設備電耗率就達到3.85%,占全部廠用電率的79%。3.1.2主要

9、工藝系統(tǒng)用電量排序根據(jù)某廠單臺300M W機組系統(tǒng)用電量大小進行排序,鍋爐制粉系統(tǒng)為鋼球磨中儲制系統(tǒng),給水泵采用汽動泵,循環(huán)水為二次循環(huán)冷卻塔方案,如表4。該機組年統(tǒng)計廠用電率為6.07%,從表4可見,僅燃燒制粉、循環(huán)水和熱力系統(tǒng)3項占了全部廠用電率的89%。3.1.3不同容量機組中主給水泵的電耗比給水泵的驅動形式有汽動泵和電動泵2種,其方式的選擇取決于驅動方式對機組凈出力的影響以及驅動方式對電廠初投資的影響。大機組采用電泵還受到高壓廠用電系統(tǒng)的影響,300M W及以上機組采用電泵方案,由于電動機功率較大,啟停時對廠用電系統(tǒng)的沖擊也較大,高壓廠用電系統(tǒng)的接線、保護、聯(lián)鎖和控制關系復雜,造成運行

10、不便和增加故障率。一般來講,采用汽動泵或電動泵方案的分界線在200M W和300M W機組之間。若機組采用電動泵,則廠用電率將增加2%3%,詳細比較見表5。3.2外部條件對廠用耗電的影響3.2.1燃煤發(fā)熱量對電耗的影響電廠燃煤發(fā)熱量降低,會導致機組用煤量增加,此時需增加磨煤出力,增大制粉系統(tǒng)的用電量。假定電廠燃煤發(fā)熱量為20920kJ/kg,廠用電率按同類容量的平均值計算。當機組容量在200M W及以下時,鍋爐制粉系統(tǒng)采用鋼球磨煤機、中間儲倉式制粉系統(tǒng);機組容量在300M W及以上時,鍋參數(shù)給水泵循環(huán)水泵吸風機一次風機送風機磨煤機凝結水泵前置泵軸功率/kW電機功率/kW總消耗功率/kW電耗率/

11、%6946.684102932.635502602.231502147.826001239.11500413.05002065.22500520.4630 138932.3258650.9852040.8742940.7224780.4120650.3520650.3510410.17各類系統(tǒng)燃燒制粉循環(huán)水熱力除灰渣化學水輸煤空壓機發(fā)電機軸功率/kW電機功率/kW電耗率/%占廠用電比例/%10942133442754324025293162662827603745335394280330941173.6560.120.9215.130.8440.203.310.111.8

12、40.091.540.030.528 黃湘:我國火電廠廠用電現(xiàn)狀及節(jié)電途徑第9期特約專稿表8燃煤可磨系數(shù)變化對電耗的影響Tab.8The effect of coal-fired pulverizing coefficient onelectricity consumption表7燃煤發(fā)熱量變化對CFB鍋爐電耗的影響Tab.7The effect of coal-fired caloricity on electricityconsumption of CFB boiler表6燃煤發(fā)熱量變化對電耗的影響Tab.6The effect of coal-fired caloricity on el

13、ectricityconsumption機組容量/MW磨煤機型式廠用電率/%制粉電耗率/%用電量差值/kWh用電率差值/%100200300600鋼球磨中儲制鋼球磨中儲制8.578.281.9731.906+39.5+76.23+0.039+0.038鋼球磨直吹式中速磨直吹式5.694.841.3100.724+78.5+79.0+0.026+0.013爐制粉系統(tǒng)采用雙進雙出鋼球磨煤機、直吹式系統(tǒng)。此時,燃煤發(fā)熱量降低418.1kJ/kg,廠用電的變化情況見表6。對于循環(huán)流化床鍋爐,仍按照電廠燃煤發(fā)熱量為20920kJ/kg,廠用電率按照同容量機組的平均值計算。機組容量為100M W和200M

14、 W時,鍋爐制粉系統(tǒng)采用二級破碎、皮帶式給煤機,燃煤發(fā)熱量降低418.1kJ/kg,廠用電的變化情況見表7。從表6、7可見,當電廠燃煤發(fā)熱量降低時,全廠制粉系統(tǒng)電耗會增加,采用中儲制系統(tǒng)比采用中速磨直吹式的電耗大50%。而采用CFB循環(huán)流化床鍋爐,燃煤采用二級破碎的系統(tǒng),電耗率的增加量僅為鋼球磨系統(tǒng)的1/8。3.2.2燃煤可磨系數(shù)變化對電耗的影響燃煤可磨系數(shù)變化時,磨煤機出力隨著變化,廠用電耗也會受影響,對不同的制粉型式,電耗量也不同,假定條件同3.2.1節(jié),僅燃煤哈式可磨系數(shù)從60降低到55時,不同制粉系統(tǒng)的耗電率見表8。從表8數(shù)據(jù)分析可見,燃煤可磨系數(shù)對廠用電耗的影響很大,哈式可磨系數(shù)的硬

15、度僅從60變化到55,但是300M W機組廠用電率卻增加了0.1%。3.3電廠運行參數(shù)變化對電耗的影響3.3.1鍋爐飛灰含碳量增加對電耗的影響鍋爐飛灰含碳量增加時,發(fā)同樣的電,鍋爐燃煤量要增加,廠用電耗也增加,其他假定條件同3.2.1節(jié),僅q4增加1%,不同制粉系統(tǒng)的耗電率見表9。需要注意的是,如果循環(huán)流化床鍋爐運行得不好,飛灰含碳量會增高。根據(jù)有關資料,爐內(nèi)未燃盡飛灰可達到10%,對于100M W的CFB鍋爐,此時廠用電率會增加約0.2%。3.3.2鍋爐漏風率增加對電耗的影響100M W等級的鍋爐一般采用管式空氣預熱器,200M W等級的鍋爐有管式和回轉式2種,300M W等級以上的鍋爐均采

16、用回轉式預熱器,鍋爐漏風系數(shù)對煙風系統(tǒng)的廠用電率影響很大,目前國內(nèi)的空氣預熱器制造質(zhì)量有很大提高,空氣預熱器漏風系數(shù)能控制在10%以內(nèi),而一些老機組的空氣預熱器漏風率甚至達到35%40%。表10列出按照鍋爐總表5不同容量機組中主給水泵的電耗率統(tǒng)計Tab.5Statistics of electricity consumption rate for feed pump of generator units of different capacity 參數(shù)高壓超高壓超高壓亞臨界超臨界亞臨界超臨界超超臨界機組容量/MW軸功率/kW電功率/kW電耗率/%100194713524972003416300

17、5926500129106001183980018329100028914 22581.9530761.8540001.7169541.98151502.58138921.97215082.29339302.89機組容量廠用電率/%制粉用電率/%用電量差值/kWh用電率差值/%100MW等級機組200MW等級機組11.9510.800.1580.152+4.4+7.95+0.0044+0.004廠用電率/%制粉用電率/%用電量差值/kWh用電率差值/%機組容量/M W磨煤機型式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鋼球磨中儲制鋼球磨中儲制300600鋼球磨直吹式中速磨直吹式表9飛灰含碳量變化對電耗的影響Tab.9The effect of carbon content in fly ash on electricityconsumption廠用電率/%制粉用電率/%用電量差值/kWh用電率差值/%機組容量/M W飛灰含碳量增加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、中國電力特約專稿表11CFB鍋爐漏風率變化對電耗的影響Tab.11The effect of air leakage rate for CFB boiler onelectricity consumption漏風系數(shù)增加5%時,廠用電率的變化情況。從表10可見,鍋爐漏風系數(shù)增加10%時,可使機組廠用電率增加0.08%0.10%。如果循環(huán)流化床鍋爐的漏風系數(shù)增加,廠用電率的增加更大,詳見表11。CFB鍋爐和常規(guī)鍋爐相比,其漏風率對廠用電的影響大2.52.7倍。3.4電廠運行中的調(diào)節(jié)方式對電耗的影響3.4.1給水調(diào)節(jié)型式對廠用電率的影響給水調(diào)節(jié)型式與鍋爐減溫水的調(diào)節(jié)有關,有時為了減溫水的調(diào)節(jié)靈敏度

20、,即使采用給水泵轉速調(diào)節(jié),也預留部分壓力裕度,用調(diào)節(jié)閥截流部分壓力,以達到各種負荷情況下調(diào)節(jié)的靈敏度,表12給出了留有調(diào)節(jié)裕度情況下給水泵多消耗的電量。3.4.2煙風系統(tǒng)調(diào)節(jié)方式對廠用電耗的影響根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研的數(shù)據(jù)分析,煙風系統(tǒng)的電耗率均位于電廠各系統(tǒng)之首。100M W機組的鍋爐采用循環(huán)流化床、配置電動給水泵、機組冷卻采用二次循環(huán)冷卻塔,其煙風系統(tǒng)的廠用電率達到3.628%。200M W機組的鍋爐采用常規(guī)煤粉爐、鋼球磨中儲制系統(tǒng)、配置電動給水泵、冷卻采用二次循環(huán)冷卻塔,其煙風系統(tǒng)的廠用電率為1.69%。煙風系統(tǒng)普遍和根本性的問題是所選設備過大。對于容量為200M W及以下的機組,煙風系統(tǒng)的送、引

21、風機和一次風機,基本采用離心式風機,運行中的風量主要靠風門擋板調(diào)節(jié)。煙風系統(tǒng)的阻力和流量計算比較復雜,設計過程中時間緊,因此許多電廠設備選擇的工作比較粗,風機設備選擇裕度較大。其中,根據(jù)某廠200M W機組現(xiàn)場測得的數(shù)據(jù)分析,該廠的引風機出力遠遠大于實際電耗的需要,機組在60%、80%、100%負荷運行時,電動機的負荷與實際負荷相比,分別超出3.59、2.89、2.51倍。即在機組100%負荷條件下,風機的實際需要功率僅為所選設備功率的39%。根據(jù)100M W機組現(xiàn)場測得的數(shù)據(jù)分析,機組在60%、80%負荷運行時,一次風機負荷分別為81.15%、88.55%,低負荷時分別多耗35.9%和10.

22、7%的電量。4結語(1根據(jù)2004、2005年火電機組的生產(chǎn)運行數(shù)據(jù)統(tǒng)計,2004年100800M W等級的火電機組共計563臺,折合廠用電率為6.187%。2005年300M W以上機組共285臺,折合廠用電率為5.124%。根據(jù)類比和推測,全國火電機組年平均廠用電率與國外先進水平相比差1.0%1.5%。(2通過從加強生產(chǎn)管理、保持設備完好率和重視機組調(diào)峰過程中的節(jié)電等方面著手,同時逐步淘汰老舊中小機組,新建大型機組投產(chǎn)運行,再經(jīng)過對大型耗電設備的技術改造等工作,全國每年廠用電率平均降0.1%的目標是能夠實現(xiàn)的。(3火電廠耗電高的系統(tǒng)主要為制粉系統(tǒng)、煙風系統(tǒng)、給水系統(tǒng)(采用電泵系統(tǒng)和循環(huán)水系

23、統(tǒng)。耗電高的設備主要是電動給水泵(采用電泵系統(tǒng)、循環(huán)水泵、吸風機、一次風機、送風機、磨煤機、凝結水泵。當這些設備功率比實際需要功率過大時,就會加重耗電。重點優(yōu)化和分析這四大系統(tǒng)和七大用電設備,能迅速減少全廠用電率。(4煤質(zhì)發(fā)生變化時,會直接影響廠用電率的變化。煤的發(fā)熱量變化2092kJ/kg時,對鋼球磨制粉系統(tǒng)廠用電率平均會變化±0.2%,對中速磨制粉系統(tǒng)平均會變化±0.1%。哈式可磨系數(shù)變化5時,平均廠用電率變化±0.1%。(5大型用電設備負荷的調(diào)節(jié)盡量不采用擋板門調(diào)節(jié)或控制閥調(diào)節(jié),而采用轉速調(diào)節(jié)或調(diào)頻調(diào)節(jié)等手段,是降低廠用電率,解決目前調(diào)峰頻繁、負荷變化大的有

24、效措施。表10鍋爐漏風率變化對電耗的影響Tab.10The effect of air leakage rate for boiler on electricityconsumption廠用電率/%煙風用電率/%用電量差值/kWh用電率差值/%機組容量/M W漏風量增加/%8.578.286.0935.507+152.3+275.4+0.15+0.14100200+5+5表12給水調(diào)節(jié)型式對電耗的影響Tab.12The effect of feed water regulation on electricityconsumption廠用電率/%煙風用電率/%用電量差值/kWh用電率差值/%機組

25、容量/M W空氣預熱器型式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管式管式或回轉式300600回轉式回轉式給水用電率/%定速調(diào)節(jié)/kW用電率差值/%機組容量/M W廠用電率/%2.3572.2771.5651.3312285307640006954+0.31%+0.14%+0.20%+0.18%1002008.578.283006005.694.84轉速調(diào)節(jié)/kW用電量差值/kW h1974+3112890+1863605+3956410+54410

26、 黃湘:我國火電廠廠用電現(xiàn)狀及節(jié)電途徑第9期特約專稿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參考文獻:1全國發(fā)電機組技術協(xié)作會.火電機組運行數(shù)據(jù)情況匯總J.電站信息,2005(811.National technology cooperation society for generator unit.Compilationof operating data for coal-fired generator unitJ.Power Plant Infor-mation,2005(811.(責任編輯李博我國上半年電網(wǎng)建設提速提高了電網(wǎng)輸送能力今年上半年,我國電網(wǎng)建設速度加快,迎峰度夏前一大批輸變電工程投運,提高了電網(wǎng)輸送能力。上半年,全國共完成電網(wǎng)建設與改造投資743

30、.64億元,共投產(chǎn)110(66kV及以上線路17788.72km,變電容量6580萬kVA。16月全國跨區(qū)域送電量共完成355.06億kWh,同比增加7.82%?？鐓^(qū)送電平穩(wěn)增加,緩解了因資源結構性缺電或季節(jié)性缺電造成的部分區(qū)域電力供需緊張形勢。上半年,三峽電廠累計送出電量210.48億kWh,同比增長3.48%,充分發(fā)揮了三峽工程的發(fā)電效益和對華中、華東、南方地區(qū)電力的支撐作用。另外,上半年電力進出口總量有所減少,進出口電量總額75.10億kWh,同比減少6.20%。其中,進口電量23.46億kWh,同比減少2.48%;出口電量51.63億kWh,同比減少7.80%。英國將建歐洲最大的陸上風電場歐洲最大的陸上風電場