发电厂660MW超超临界机组节能技术研究

摘 要：随着电力市场改革的不断深入，推动了市场电价机制的有序推行，市场电量占比不断升高，计划电量占比不断降低，为此，如何节能降耗，控制发电成本，提升发电机组的市场竞争力，已然成为广大发电厂所需思考研究的一项重要课题。本文从发电厂660MW超超临界机组改进意义入手，分析了某发电厂660MW超超临界机组能耗现状，最后从热力系统及汽轮机节能技术应用、锅炉及辅助系统节能技术应用切入，探讨了发电厂660MW超超临界机组节能技术应用实践，希望可以为相关人员研究提供一些帮助。

关键词：发电厂;660MW超超临界机组;节能降耗

随着我国可持续发展战略实施的不断推进，节能降耗已成为社会各界的广泛共识，而火力发电厂则是节能降耗的一大重点，各大发电厂也不断提高了对节能降耗工作的重视程度，以期节能降耗，控制发电成本，提升发电机组的市场竞争力。在现代发电厂中，为切实满足电能生产需求，通常会采用超超临界机组，660MW超超临界机组便是其中之一。此类机组不仅包含大量设备，而且系统十分复杂，在每次调试启动过程中，都会造成不小的能耗。因此，为收获更理想的节能降耗成效，就必须加强对节能技术的有效应用，推进节能优化工作开展。本文通过对660MW超超临界机组节能技术的探讨，对造成机组实际能耗指标进行了有效控制，进一步提升了机组运行的经济效益、环境效益[1]。

1 发电厂660MW超超临界机组改进意义

电能作为社会大众生产生活实践中不可或缺的重要能源，伴随社会经济的不断发展，人们生产生活对电能的需求逐步攀升，与此同时，面对日趋严峻的生态保护形势，基于对环境、能源等因素的综合考虑，我国政府出台了一系列节能降耗政策，由此很大程度上提升了电力行业对节能降耗的重视度，一些参数偏高、容量偏大的超超临界机组陆续被电力行业所剔除，并引入了各种小型的机组进行电能生产。通常而言，火力发电工作内容主要在于不同能量之间的转换及热能的传递，基于此，如若发电厂可提升热效率，将有效降低能源成本，所降低的能源成本尽管只有一小部分，但从全国范围而言，仍能够收获十分可观的节能降耗成效[2]。因此，推进对发电厂660MW超超临界机组的改进整合，致力于提升660MW超超临界机组的热效率及经济效益，以此可减少一大部分能源损耗，为我国可持续发展战略实施提供有力支撑。

2 某发电厂660MW超超临界机组能耗现状

2.1 机组概述

某发电厂660MW超超临界机组，锅炉主设备是由东方锅炉厂生产的DG2002/29.3II 13型变压直流炉。本型号锅炉选取一次再热运行方式，燃烧室为双烟道，锅炉整体呈全钢架构，实行全悬吊形式半露天布置，并以平衡通风方式进行通风。本机组汽轮机是由东方汽轮机厂设计制造的C660/61228/0.5/600/620型汽轮机，其特征为：（1）高效超超临界;（2）一次中间再热;（3）单轴;（4）四缸四排汽;（5）八级回热抽汽。

2.2 机组能耗现状及其影响因素

结合前期采集的试验及运行数据可得出，本机组在日常运行中表现出磨煤机出口温度偏低、磨煤机分离器转速不匹配、制粉系统运行不当等问题，进一步使得机组运行期间排烟温度偏高，煤炭消耗率超标，对机组热效率造成不利影响。除此之外，机组热力系统密封性不佳等问题也会对机组能耗造成不利影响。

基于本机组能耗现状，对影响本机组能耗的因素作如下分析：

（1）影响本机组能耗的运行因素。长期以来，煤炭一直是我国能源结构中的重要组成部分，其同时也是我国电力行业的基础能源。在我国产业结构中，煤电厂不仅是能耗大户，并且还会造成不容忽视的资源损耗及环境污染。面对日趋严峻的生态保护形势，近年来我国不断推进了对能源结构的优化整合。煤电厂产能调节会致使煤炭需求逐步减弱，进一步造成煤炭供需结构转变，使得市场不景气。基于此，如何推进煤电厂产能结构的优化调整，转变成我国产业结构调整中所需解决的一项重要问题。

现阶段，在我国一些大型的煤电厂中，锅炉的热效率普遍在92%以上，而一些超临界的锅炉热效率更可超过94%，在极小占比的热损失中，尤以排烟热损失居多，相关调查统计数据显示，在大型发电厂锅炉损耗中，约七成以上的损耗主要为排烟热损耗[3]。由此表明，降低锅炉运行损耗、提升锅炉能源有效利用率的重中之重在于有效降低排烟热损失，锅炉排烟中包含的能量在总热损失中的占比可达到六成以上，由此不仅会影响锅炉热效率，还可对环境带来一定污染。因而，不管是从经济效益还是从环境效益角度而言，排烟温度都是影响机组能耗的重要因素。其次，在本机组制粉系统运行方面，本机组锅炉大多数运行环节将磨煤机出口温度调节在70℃～80℃之间，平均值约为75℃。同时，各台磨煤机冷风门开度在30%～80%之间，整体上而言，磨煤机冷风门开度偏大，冷风掺入量偏高。为缩减磨煤机入口冷风掺入量，可提升磨煤机出口温度，并依托空预器提升一次风量，降低排烟温度，提升锅炉经济效益。另外，本机组锅炉燃煤挥发分偏高，煤质着火及燃尽特性适中，结合机组运行氧量、燃烧配风方式，炉渣可燃物、飞灰可燃物都处在偏低水平，为此，发电厂可在磨煤机出力匹配机组运行要求前提下，相应调低旋转分离器在运行期间的旋转速度，从而降低煤粉循环倍率，进一步提升煤粉细度。在此基础上，对磨煤机耗电率、飞灰可燃物等指标开展研究比较，获取当前燃用煤质下最佳分离器转速，提升机组经济效益。

（2）影响本机组能耗的设备因素。首先，在一系列影响汽轮机组经济性的因素中，热力系统密封性是较为突出的一项影响因素。结合国内外众多研究成果及实践操作，在汽轮机组煤耗体系中，机组阀门是较为显著的一项影响因素，通过对该项影响因素的改进，不仅无需投入较高的成本，而且可收获可观的节能成效，其改进效益明显优于其他环节改进方式的综合效果，由此切實体现了机组阀门密封性改进的重要性[4]。其次，在如今各类空气预热器产品中，容克式空预器凭借其一系列优点得到广泛推广，同时也是如今行业中最为常见的一种空预器产品。然而在实践应用中，此类空预器存在一种较为特殊的漏风问题，即为巨型转子作为容克式空预器的主要构造，其包含蓄热元件填充，在转子旋转期间蓄热元件反复在烟道、风道运转，并将在烟道获取的热量传输至风道，进一步通过助燃空气吸收转化，然而，在这过程中，因为空预器转子与固定外壳相互间无法充分摆脱结构缝隙的影响，由此使得一些助燃空气不断由风道泄漏至烟道，造成机组能量泄漏损失，进一步对机组热效率造成不利影响。

3 发电厂660MW超超临界机组节能技术应用实践

3.1 热力系统及汽轮机节能技术应用

现阶段，大多数600MW超超临界机组的耗热量都远超预期的设计值，这让机组的实际煤耗量与预期数值也存在一定偏差。结合前文，致使机组热耗率过高的一项重要原因为汽轮机效率不足，另外，还有一些机组的热耗率过高是因为冷端系统运行不合理，鉴于此，为实现对600MW超超临界机组的节能优化，应开展好对热力系统、汽轮机及冷端系统的改进工作。首先，热力系统改进。在热力系统改进过程中，不仅要尽量防止系统出现阀门泄露问题，还应对管道布置进行合理安排，对加热器低压输水情况予以有效处理。在这个过程中，所需改进的内容包括对输水系统的改进、对再热蒸汽系统的改进、对阀门泄漏情况的防范等，基于此实现对热力系统的有效改进，进一步切实提升机组循环效率[5]。其次，汽轮机改进。大多数汽轮机效率偏低是因为蒸汽泄漏造成的，尤其伴随汽轮机相关参数的逐步提升，在密封间隙条件相一致下，蒸汽泄漏情况亦在逐步加剧，进而对汽轮机效率造成不利影响。现阶段，大部分600MW超超临界机组汽轮机所采用的轴封主要为斜齿式平面蒸汽密封或疏齿式蒸汽密封，此类轴封工艺不足之处在于难以确保汽轮机密封效果，极易引发气流激振力，同时汽轮机还极易出现磨损，因为轴系中心的转变及弹簧板的失效，使得各环节之间的泄漏及轴端蒸汽泄漏量增大，影响机组的安全有序运行。鉴于此，应加强对汽轮机的汽封改进。综合分析，调节汽轮机蒸汽密封间隙，对流通环节的蒸汽密封开展技术改进，引入诸如接触式蒸汽密封、刷式蒸汽密封、蜂窝蒸汽密封、侧面齿轮蒸汽密封等新型蒸汽密封工艺，以此可有效提升汽轮机流量效率及气缸效率[6]。最后，冷端系统改进。在冷端系统改进过程中，应在整体优化原则基础上，对优化系统运行情况开展综合分析，进而建立适用的冷端系统改进方案，并对相关设备开展必要的性能检测。在此基础上，对仿真运行调度、性能测试、系统分析等设计开展综合改进，对应设备的整体性能也应利用相关手段予以改进，同时结合发电厂实际情况，为其提供科学的节能指导，保障机组的安全有序运行。

3.2 锅炉及辅助系统节能技术应用

锅炉及辅助系统节能技术应用旨在控制辅机电耗及提升锅炉热效率，为实现该项目目标，必须要对锅炉性能予以改进。结合前文而言，发电厂600MW超超临界机组实际排烟温度远在预期设计值之上，这让排烟系统出现极大的热能损耗。另外，锅炉辅助系统的用电量在整个发电厂用电量中占据极高比例，并很大程度上影响着机组的煤耗情况。针对这些问题，对于锅炉及辅助系统的节能优化，应开展好以下几方面工作：

首先，燃烧及制粉系统改进。制粉系统改进作为600MW超超临界机组节能改进中十分重要的一环，主要改进内容包括对分离器挡板的调节、对煤粉细度的调节、对磨煤机出口温度的调节等。对于系统燃烧的锅炉来说，燃烧不充分会导致挥发性偏低，而燃尽或着火则极易引发安全隐患，所以，必须要对此采取有效的防范措施。一方面，应让煤粉尽量接近粉末状，也就是选取更细的煤粉进行燃烧，确保燃烧时煤粉与空气的充分接触，进而使煤粉能够得到充分燃烧。另一方面，还应提升煤粉浓度一次风量，一次实现对磨煤机出口温度的有效调节。

其次，辅助系统改进。现阶段，大多数发电厂的染料来源都相对复杂，并且不少发电厂所采用的染料与其预期设计的染料存在明显偏差。受此影响，发电厂制煤系统往往会出现十分严重的磨损问题，使得所获取的粉煤也难以达到使用标准，对生产实践造成不利影响。针对这些问题，必须要开展好对机组磨煤机、分离器等辅助系统的改进工作。一方面，可在磨煤机出力满足机组运行要求前提下，对分离器转速予以适当减少，进而达到降低煤粉循环倍率，提升煤粉细度的目的。另一方面，合理调节磨煤机运行方式，尽可能提升磨煤机整体出力，控制磨煤机运行台数，进而达到调节排烟温度、提升锅炉效率及降低发电厂电耗的目的。另外，风机中也存在一系列问题，并且尤以实际风机挡板开度与预期设计存在偏差、风机实际运行效率偏低等问题最为突出，对风机运行造成不利影响。针对这一情况，可通过改造风机变频、引入双速高低电机等技术手段，有效降低风机电耗，进一步降低供电煤耗及发电厂电耗。

再次，锅炉排烟温度过高问题改进。在锅炉热损失的各个环节中，尤以排烟热损失的占比最高，由此很大程度上影响了锅炉的效率。鉴于此，应有效检测分析排烟系统的性能及其存在的问题，综合比较出口风温、空预器烟温、设计偏差、传热性能转变等实际情况，尽可能降低排烟温度，保障排烟系统安全有序运行，进一步创造良好的综合效益[7]。

最后，空预器漏风改进。倘若空预器漏风率过大，将提升风机出力，进而会提升发电厂电耗。为此，应对空预器漏风问题进行有效处理，可选取三密封结合三叉密封方式，在空预器原本密封基础上增设三叉密封，并分别设置于热端径向、冷端径向及轴端等单隔板部位，以此有效增强空预器密封性。

结语

总而言之，发电厂唯有实行节能降耗，方可提高自身的经济效益，并创造良好的环境效益。本文通过对发电厂660MW超超临界机组节能技术的研究分析，得出通过对热力系统及汽轮机的节能改进、锅炉及辅助系统的节能改进，可实现良好的节能效果。鉴于此，发电厂相关人员应进一步围绕如何更有效实现对660MW超超临界机组的节能改进进行探索研究，明确发电厂660MW超超临界机组改进意义，结合660MW超超临界机组能耗影响因素，从多个方面入手，切实提升发电厂工作效率，节约能源，保护环境，促进发电厂的有序健康发展。

参考文献：

[1]郑海斌.660MW超超临界机组启动节能优化的探讨[J].山东工业技术，2017（24）：174.

[2]江波，石晓玲，史萌萌，等.660MW超超临界机组循环水系统节能优化分析[J].能源研究与信息，2019，035（002）：8791.

[3]郭晶晶，王钢.国产660MW超超临界机组高旁阀泄漏处理及其经济性分析[J].清洗世界，2018，34（03）：1316+26.

[4]黄静，李春水.节能降耗技术在超超臨界660MW机组中的应用[J].商品与质量，2018.

[5]高洪权.660MW超超临界机组节能降耗措施[J].今日制造与升级，2021（6）：4748.

[6]曾璥.低加氧技术在660MW超超临界机组的应用研究[J].电力系统装备，2019，000（023）：107108.

[7]丁修军，孔龙，谢祖超，等.660MW超临界机组冷却塔节能减排技术改造及效果分析[J].信息周刊，2019（13）：2.

作者简介：王鹏（1989— ），男，汉族，陕西神木人，本科，助理工程师，研究方向：660MW火力发电机组。