火力发电厂六十六万机组节能增效研究

摘 要：文章通过对火力发电厂中的加热系统、除尘器、给水泵配置、循环水系统、水务中心、三大风机及变压器的设计和选择要求，提出了火力发电厂六十六万机组发电工作过程中的节能降耗增效措施。

关键词：工程设计；发电；火电厂；节能减排；能耗

1 概述

火力发电厂作为高能耗企业，不断推进项目优化工作，通过加强设备选型及施工管理工作，做好“四大”控制，确保机组发电工作过程中各项指标优于同等级机组水平，力争将工程打造成安全、高效、环保、节能的精品工程。本文从加热系统、除尘器、给水泵配置、循环水系统、水务中心、三大风机及变压器的设计和选择要求提出了火力发电厂六十六万机组发电工作过程中的节能降耗增效措施。

2 加热系统

本工程通过设置邻机加热系统，利用邻机四段抽汽（不足时由冷段补足）加热本机除氧器，提高进入锅炉的给水温度至150℃以上，可在锅炉不点火情况下完成锅炉的热态清洗，清洗完成后在炉膛内形成暖风暖炉的情形，为锅炉的点火创造有利条件，同时可缩短机组启动时间。

采用邻机加热系统后可以节省大量燃料，具有一定的节能优势；综合寿命期内两台机组折现收益为130万元，具备一定的经济效益。

3 除尘器

通过在除尘器前设置一级低温省煤器，可配合低低温静电除尘技术，提高除尘器的除尘效率。根据通过低温省煤器的凝结水流量以及在凝结水系统中的设置位置，低温省煤器可分为部分流量以及全流量两种型式，通过经济技术比较，在除尘器前设置一级部分流量低温省煤器的方案，年费用最低，经济优势最为明显。

在除尘器入口设置一级低温省煤器，采用部分流量来加热凝结水。相对于不设置低温省煤器的方案，该方案单台机组可降低发电标准煤耗约1.312g/kWh，每年节约标煤4329t，虽然设备投资需增加1210万元，但是每年可以节约的运行费用为410万元，经济效益最优。

4 给水泵配置

汽动给水泵前置泵与主泵同轴设置方案初期投资与前置泵电机驱动方案相当，对本工程主厂房布置没有影响，且节省了零米层布置空间，降低了机组的厂用电，因此推荐本工程采用汽动给水泵前置泵与主泵同轴设置方案。该方案年费用较前置泵电机驱动方案低83万元，在经济性方面具有优势。

采用1×100%容量汽泵组与2×50%容量汽泵组在技术及可靠性上均能满足本工程要求，但1×100%容量汽泵组效率更高，相对于2×50%容量方案，可节省机组热耗约14kJ/kWh。

o水泵汽轮机排汽分为设置单独凝汽器和排至主机凝汽器两种方案。设置单独凝汽器系统更加复杂，设备投资有所增加，但通过降低小机排汽背压，从而降低机组热耗，本工程经过计算，可节省机组热耗约6kJ/kWh。通过经济技术对比分析，采用100%容量汽泵组，给水泵汽轮机排汽设置单独凝汽器，汽泵组设置在汽机房中间层靠B列的方案，相对于常规2×50%容量汽泵组排汽至主机凝汽器方案，年费用节省317万元，经济性最优。

由于本工程为新建机组，且前置泵与主泵同轴，若取消电动给水泵，则需要增设启动锅炉为汽动给水泵组提供启动汽源，还需要增设锅炉上水泵给锅炉上水，另外，在安装以及调试阶段汽轮机以及辅机的安装会制约工期，另外从运行费用上来说，机组启动一次，即可盈利109.25万元，所以本工程推荐设置电动启动给水泵。且为节省工程投资，采用两机公用1台30%容量的启动电泵方案。

综上，本工程给水泵组配置方案，推荐采用1×100%BMCR容量汽动给水泵组，给水泵汽轮机排汽设置单独凝汽器，前置泵与主泵同轴布置在汽机房中间层靠B列，两台机组设置1台30%BMCR容量的电动启动泵。

5 循环水系统

本工程循环水系统依照全年按变倍率工况中一年二季（热、冷季）运行的方式确定。对不同的方案组合，主机加小机凝汽器面积41000m2、冷却塔面积10000m2、冷却倍率55倍配置方案组合的年费用最低。

对于本期工程的循环供水系统，考虑到经济指标的可能变化和不同情况下年费用的计算结果，以及在年费用相差不大等因素下，循环水系统在本设计阶段推荐冷端配置方案组合为：自然通风冷却塔面积：10000m2，凝汽器面积：41000m2，冷却倍率：55/33（循环水泵运行工况一年二季），循环水管径：DN3200，对以上推荐的冷端配置方案，冷却塔年平均出水温度（凝汽器入口冷却水温）22.15℃，计算主机对应的背压为5.06kPa。在夏季校核条件下的冷却水温为34.42℃，对应的机组背压为9.69kPa。

6 水务中心

本工程将全厂水系统纳入统一的水务中心管理，实现取、用、排、耗水的全过程控制。根据相关工艺特点，集合全厂水处理系统设备，形成以原水预处理、锅炉补给水处理、工业废水处理为核心，工艺联合布置相结合，管理、服务相对集中的联合建构筑物-水务中心。水务中心的设置不仅仅是联合建构筑物的简单集合，也是以系统及流程的优化为基础，取消传统的系统设计边界，设立全流程的水务管理系统，各子系统实现功能化，做到系统简化、投资节约。

通过优化设计，本工程水务中心可以有效简化系统，减少设备，减少土地使用面积和建筑物体积，还可以减少运行管理人员，不仅节约投资，还可以达到减员增效的效果。全流程的水务管理系统，系统流畅、简捷，无重复设置和备用。水务中心功能齐全，管理集中，符合电力建设工厂化、模块化的设计发展方向，也是现代化管理运行的需要。

7 三大风机

一次风机、送风机和引风机采用动叶可调轴流式风机，通过三大风机的裕量系数合理优化，对锅炉三大风机的设计参数裕量进行优选，部分设备阻力不考虑系数，取其设备阻力的保证值，使风机在高效率区域运行，以达到节省厂用电费用和投资费用的目的。本工程对于三大风机的原始选型数据，包括烟道漏风系数、烟风道布置、空预器漏风率等进行合理优化，避免风机选型过大而造成风机电耗较高。

8 变压器

变压器是电厂发电和配电系统的重要设备，其自身要产生较大的有功功率损失和无功功率消耗。合理选用变压器型式，可以减少变压器的铜耗、铁耗，降低电厂的运行费用。设计合理的接线方式和变压器容量同样有利于节能降耗。低压干式变压器有普通型和节能型两种，节能型变压器较普通型低压厂用干式变压器损耗可降低约28%，节能效果十分显著，如采用节能变压器后，1600kVA和2000kVA变压器损耗可分别下降4.7kW和6kW左右。由上可见，在选择变压器时，如采用损耗低、效率高的节能变压器，电厂节电效果将十分可观，对提高电厂的综合经济效益是十分有利的。

参考文献

[1]周怀春.火力发电厂节能技术丛书汽轮机设备及系统节能[M].北京：中国电力出版社，2008.

[2]叶涛.热力发电厂（第4版）[M].北京：中国电力出版社，2012.

[3]苗世洪，朱永利.发电厂电气部分（第五版）[M].北京：中国电力出版社，2015.