“在供電煤耗不斷降低的情況下，再降低煤耗已經(jīng)很難很難，需要重新審視我們的系統(tǒng)設(shè)計，分析現(xiàn)有設(shè)計理念的不足之處，對燃煤機組進行整體優(yōu)化。”在6月19~20日中國電力科技網(wǎng)主辦的 “火電廠鍋爐、汽機新技術(shù)與節(jié)能改造研討會”上，國家700攝氏度超超臨界創(chuàng)新聯(lián)盟技術(shù)委員會委員龍輝對燃煤機組節(jié)能潛力如此表示。
“這里提到的‘燃煤機組整體優(yōu)化’就是針對燃煤機組運行中面臨的煤質(zhì)多變、負荷多變和復(fù)雜環(huán)境條件等問題，對燃煤機組的蒸汽鍋爐、汽輪機等主要動力設(shè)備及其輔機系統(tǒng)進行整體改造、優(yōu)化，以實現(xiàn)燃煤機組包括安全、環(huán)保在內(nèi)的整體效能的最優(yōu)化。”中國電力科技網(wǎng)CEO魏毓璞告訴《中國電力報》記者。
近年來，各大發(fā)電集團及相關(guān)科研院所積極推進燃煤機組整體優(yōu)化工作，一些先進技術(shù)和手段不斷得到推廣應(yīng)用，供電煤耗整體水平不斷改進。
“節(jié)能剖析”概念提出
“同參數(shù)超超臨界機組供電煤耗差別達15克/千瓦時，可以看出超超臨界機組有較大節(jié)能潛力。若能從系統(tǒng)層面整體優(yōu)化設(shè)計，將有更好效果。”國電科學技術(shù)研究院節(jié)能減排研究所技術(shù)部主任王衛(wèi)良在上述會議上表示。
對于大唐集團的基層電廠來說，“優(yōu)化運行”是今年上半年乃至今后一個時期關(guān)鍵詞。今年上半年，大唐集團多次召開優(yōu)化運行會議，并組織檢查工作。“優(yōu)化運行”工作的開展，使大唐集團設(shè)備可靠性得到很大程度的提升。該活動自2012年開展以來，大唐集團累計完成73臺A級火電機組檢修，其中有80.8%未發(fā)生非計劃停運事件。
今年是華電集團實施燃煤機組整體優(yōu)化工作的第3年。據(jù)華電電力科學研究院黃建平介紹，3年來，華電集團已經(jīng)完成整體優(yōu)化的機組54臺，平均降低供電煤耗13.68克/千瓦時，正在實施過程中的機組69臺。
基于燃煤機組整體優(yōu)化要求，華電國際技術(shù)服務(wù)中心創(chuàng)新開發(fā)機組“節(jié)能剖析”技術(shù)，對機組設(shè)備、系統(tǒng)進行剖析、診斷，量化存在的節(jié)能潛力。“我們創(chuàng)新性地提出了‘節(jié)能剖析’的概念，對機組的節(jié)能剖析分為3大模塊、40個剖析單元、210個剖析點、72個剖析試驗。”華電國際技術(shù)服務(wù)中心節(jié)能主管宗緒東告訴 《中國電力報》記者。目前華電國際已進行了24個火電廠70多臺機組的節(jié)能剖析工作，節(jié)能效果顯著，僅通過運行優(yōu)化調(diào)整手段，各單位煤耗平均約降低2克/千瓦時。
“將紅外納米節(jié)能技術(shù)應(yīng)用相關(guān)設(shè)備，換熱效率能提高10%以上，可降低鍋爐排放溫度5~10攝氏度，同時可降低爐膛出口溫度。”依靠現(xiàn)有傳統(tǒng)技術(shù)，燃煤機組進一步降低能耗難度越來越大，為此，長沙天瑞能源科技有限公司總經(jīng)理聶勤儉提出，應(yīng)該進行能效評估，分析節(jié)能空間，積極嘗試包括紅外納米在內(nèi)的節(jié)能技術(shù)。廈門大學曹留烜向記者表達了利用核能技術(shù)在燃 煤電廠進行節(jié)能降耗嘗試的大膽設(shè)想。
對標“設(shè)計值”進行優(yōu)化
對標機組設(shè)計值成為檢驗機組性能的重要手段。“燃煤機組整體優(yōu)化的主要任務(wù)就是在汽機專業(yè)提出汽輪機熱耗率達到設(shè)計值方案，在鍋爐專業(yè)提出鍋爐效率達到優(yōu)化設(shè)計值方案。”宗緒東告訴《中國電力報》記者。
在進行具體優(yōu)化工作時，有時候也能達到比設(shè)計值還優(yōu)良的效果。“通過對浙能嘉興電廠2臺百萬機組設(shè)備和系統(tǒng)進行整體優(yōu)化，2臺機組平均廠用電率為4.015%，比設(shè)計保證值5.3%還低1.285%；2013年平均供電煤耗比優(yōu)化前下降7克/千瓦時，供電煤耗指標接近國內(nèi)最好水平，跨入國內(nèi)先進機組水平行列。”在上述會議上，浙江浙能技術(shù)研究院生產(chǎn)技術(shù)部科技主管倪定介紹道。
據(jù)了解，截至今年4月計劃檢修，該廠7號機組實現(xiàn)長周期連續(xù)安全運行647天，創(chuàng)全國百萬機組連續(xù)運行最長紀錄，獲得2013年度全國能效對標及競賽優(yōu)勝機組100萬千瓦級一等獎第一名。
近年來，新投產(chǎn)大型機組參與電網(wǎng)調(diào)峰運行，具體到單臺燃煤機組，其利用小時數(shù)逐年降低，低負荷運行時間增加。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，大部分電廠2013年的負荷率不到70%。當火電機組“吃不飽”，運行數(shù)據(jù)達不到設(shè)計值的時候，機組效率該如何保障呢？“應(yīng)盡早開展機組低負荷運行優(yōu)化工作，以提高機組低負荷運行時的經(jīng)濟性。”廣東電網(wǎng)公司電力科學研究院鍋爐所溫智勇認為：“因負荷調(diào)度影響，燃煤機組會在低負荷下長期運行，燃煤機組的低負荷運行優(yōu)化研究本質(zhì)是將汽輪機、鍋爐、熱工協(xié)調(diào)控制等節(jié)能技術(shù)充分結(jié)合，以提高機組的整體效率和經(jīng)濟效益。”據(jù)溫智勇介紹，他們對江門某電廠5臺機組進行低負荷運行優(yōu)化，5臺機組整體效率得到很大的提高，供電煤耗下降約3克/千瓦時。
深挖主機設(shè)備節(jié)能潛力
“鍋爐和汽機是燃煤機組整體優(yōu)化節(jié)能潛力最大的兩個部分。”魏毓璞向《中國電力報》記者表示。
燃燒優(yōu)化問題一直是燃煤機組鍋爐技術(shù)的關(guān)鍵。目前，我國儲量豐富的準東高鈉煤在燃燒過程中會發(fā)生嚴重的沾污結(jié)渣問題，僅能以摻燒方式利用，而摻燒比例必須控制在較小范圍，限制了準東煤的大規(guī)模高效純燒利用。
“2012年以來，針對準東煤和低階煤利用中所存在問題，我們進行了低質(zhì)煤方向的專項攻關(guān)。通過近幾年努力，東方電氣中央研究院和東方鍋爐在準東煤的純燒利用技術(shù)及低階煤分級利用技術(shù)上完成了大量創(chuàng)新型工作，所開發(fā)技術(shù)可大大提高低品質(zhì)煤的利用效率。”東方電氣集團中央研究院曹立勇博士向《中國電力報》記者介紹了東方電氣這一關(guān)鍵創(chuàng)新技術(shù)，“將來高鈉煤如果能夠順利實現(xiàn)純燒利用，以現(xiàn)在我國煤炭年產(chǎn)量計算，準東煤田夠全國使用約100年。”為了保證機組經(jīng)濟指標的領(lǐng)先，國內(nèi)新建100萬千瓦超超臨界機組不斷采取各種創(chuàng)新措施。相關(guān)專家介紹，對于汽輪機來說能做的最重要的無非就是提高進汽參數(shù)和冷端優(yōu)化。在熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)電廠中，汽輪機冷端系統(tǒng)運行的狀態(tài)對機組的經(jīng)濟性影響非常大。記者采訪了解到，機組的冷端治理工作已經(jīng)從以往傳統(tǒng)的真空漏泄治理、提高背壓、電量消耗轉(zhuǎn)向低溫熱源的深度利用方面，且潛力較大。
“結(jié)合30萬千瓦級機組改造成功經(jīng)驗和60萬千瓦級機組投運情況，采用最新通流技術(shù)對60萬千瓦機組整機通流進行改造，可使機組煤耗降低7~9克/千瓦時，同時機組可靠性大幅提高。”長期從事大型電站汽輪機設(shè)計、服務(wù)工作的余宏才告訴記者。
國家核電上海發(fā)電設(shè)備成套設(shè)計研究院劉網(wǎng)扣表示：“國內(nèi)電廠應(yīng)結(jié)合自身電廠冷端設(shè)備的運行情況,提出冷端設(shè)備或系統(tǒng)的性能監(jiān)測和診斷方法，結(jié)合冷端系統(tǒng)運行方式優(yōu)化，改善設(shè)備運行水平、提高機組冷端性能、降低機組煤耗。”提高汽輪機組冷端性能，投入小、見效快，是電廠節(jié)能降耗、提高機組熱經(jīng)濟性、實現(xiàn)效益最大化的有效途徑。
廠用電率下降空間較大
“我們將高溫煙氣換熱器嫁接到燃煤機組，替代脫硝電加熱器進行尿素熱解，從而以低值能（煙氣）替代高值能（電能），降低廠用電率近0.2%。”江蘇昆山市三維換熱器有限公司顧安生接受 《中國電力報》記者采訪時介紹，今年上半年，華能巢湖電廠60萬千瓦機組鍋爐已經(jīng)安裝2臺高溫煙氣換熱器，電加熱器完全退出，廠用電率顯著降低，這在全國燃煤機組屬于首創(chuàng)。
“基于熱泵余熱回收系統(tǒng)的熱電廠冷端優(yōu)化運行方式，不需要進行再投資，調(diào)節(jié)靈活，將熱泵系統(tǒng)改造后的升壓泵及其系統(tǒng)，應(yīng)用于電廠的正常運行時的機組冷卻，在滿足不同季節(jié)的環(huán)境溫度和負荷變化機組冷卻需要的前提下，有效地節(jié)省了廠用電的消耗。”大唐集團科學技術(shù)研究院火電所趙文波介紹，該方法將以往的電廠循環(huán)冷卻系統(tǒng)與改造后的熱泵余熱回收系統(tǒng)進行合理的選擇和組合，實為發(fā)電廠領(lǐng)域進行深度節(jié)能挖潛的一種新方式和方法。
風機和泵類設(shè)備是電站鍋爐和汽輪機的主要輔機，也是電站輔機的主要耗電設(shè)備，直接影響著廠用電的大小。“國內(nèi)在電廠輔機調(diào)節(jié)方式的經(jīng)濟性研究上存在不足。
20~100萬千瓦機組風機設(shè)計或適時改為變頻調(diào)節(jié)方式，這樣可以大大減少廠用電。其收益與煤價、上網(wǎng)電價以及負荷狀況等有關(guān)。”中電投河南電力公司技術(shù)中心尹金亮表示，“從今后國產(chǎn)機組運行經(jīng)濟可靠的發(fā)展要求來看,開發(fā)大容量、高可靠性以及高效率的變頻換流驅(qū)動設(shè)備,是國內(nèi)機電行業(yè)發(fā)展的大勢所趨,也是大型火電機組高速大容量旋轉(zhuǎn)機械驅(qū)動方式的最佳選擇。”相關(guān)資料顯示，泵類機械作為我國重要通用機械和耗能設(shè)備，其用電量約占全國用電的20.9%。“基于能耗系數(shù)指標的節(jié)能理論對泵站的優(yōu)化改造具有重要的指導意義。”長沙理工大學能源與動力工程學院教授李志鵬在上述會議提及，在國家對節(jié)能降耗的支持下，針對某些落后泵站系統(tǒng)，相關(guān)企業(yè)要建立優(yōu)化節(jié)能意識，向系統(tǒng)節(jié)能方向發(fā)展，達到節(jié)能最大化。
“降低廠用電率應(yīng)該通過優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計來提高用電設(shè)備的效率。采用其他能源方式驅(qū)動用電設(shè)備來降低廠用電率，應(yīng)以不降低電廠熱效率為宜。”中電投平圩發(fā)電有限責任公司汽機主管楊金礦強調(diào)。
“燃煤機組整體優(yōu)化涉及電廠很多細枝末節(jié)，每一個環(huán)節(jié)的改進，每一項數(shù)據(jù)的更新，都將推動燃煤發(fā)電領(lǐng)域的技術(shù)進步。”魏毓璞總結(jié)道。
