一、影響燃煤機(jī)組能耗指標(biāo)的主要因素及對(duì)策
1.火電廠能耗指標(biāo)組成
式中：b:發(fā)(供)電煤耗，HR:汽輪機(jī)熱耗率，ηb:鍋爐效率，ηp:管道效率，δp:廠用電率。
2.影響機(jī)組能耗指標(biāo)的主要因素。
(1)機(jī)側(cè)(熱耗率)。
1)汽輪機(jī)本體：各缸效率，軸封漏汽等;2)熱力系統(tǒng)：回?zé)嵯到y(tǒng)(加熱器、抽汽壓損、給水泵等)、減溫水、系統(tǒng)嚴(yán)密性及布置的合理性、機(jī)組正常蒸汽消耗(涉及輔助蒸汽、吹灰等的優(yōu)化等);3)運(yùn)行參數(shù)：主、再熱溫度，排汽壓力;4)運(yùn)行方式：主蒸汽壓力優(yōu)化(高壓調(diào)門優(yōu)化);5)出力系數(shù)(負(fù)荷率)。
(2)爐側(cè)(排煙溫度、飛灰含碳量)。
1)設(shè)備狀況、運(yùn)行方式等：漏風(fēng)、冷風(fēng)摻入量、受熱面結(jié)渣、積灰堵灰，受熱面結(jié)構(gòu)比合理，燃燒器運(yùn)行方式等;2)煤質(zhì)：無煙煤，煙煤，褐煤;揮發(fā)分、水分、灰分等。
(3)輔機(jī)(耗電率)：三大風(fēng)機(jī)、循環(huán)水泵、制粉系統(tǒng)、凝結(jié)水泵、脫硫、除塵、輸煤等。
3.綜合能耗升級(jí)改造典型項(xiàng)目及內(nèi)容。
通流改造，汽輪機(jī)本體汽封改造揭缸提效，機(jī)組的供熱改造(純凝改供熱機(jī)組、高背壓循環(huán)水供熱改造、熱網(wǎng)循環(huán)泵的汽動(dòng)改造等)，熱力系統(tǒng)的優(yōu)化及改造，冷卻水塔改造，汽輪機(jī)調(diào)門優(yōu)化運(yùn)行(包括凝結(jié)水參與一次調(diào)頻)，低壓省煤器，熱網(wǎng)節(jié)能改造，冷端系統(tǒng)整體節(jié)能優(yōu)化運(yùn)行及改造，機(jī)組整體節(jié)能優(yōu)化運(yùn)行及改造，機(jī)組性能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及測(cè)點(diǎn)規(guī)范，廣義回?zé)嵯到y(tǒng)，0號(hào)高加(彈性回?zé)?，外置蒸汽冷卻器，變頻總電源，超(超)臨界(二次再熱)改造等。
表1 300兆瓦亞臨界機(jī)組能耗狀況及潛力
說明：目前國內(nèi)經(jīng)過通流部分改造后的300兆瓦亞臨界機(jī)組熱耗率水平仍高于理想水平約100千焦/千瓦時(shí)，但低于未經(jīng)改造的引進(jìn)型機(jī)組約100千焦/千瓦時(shí)，約3.7千焦/千瓦時(shí)。
表2 600兆瓦以上超臨界機(jī)組能耗狀況及潛力
表3 主要輔機(jī)耗電率狀況
表4 主要技術(shù)方向匯總
表5 600兆瓦等級(jí)超臨界機(jī)組主要性能指標(biāo)
表6 國產(chǎn)引進(jìn)型汽輪機(jī)節(jié)能潛力分析
4.供熱改造。
提高能源的利用效率，減少冷源損失。每1%主蒸汽流量下的抽汽量約提升供熱比1-1.2%;每1%供熱比約使煤耗降低1-2克/千瓦時(shí)，抽汽參數(shù)越低，影響量越大。工業(yè)用汽參數(shù)高，經(jīng)濟(jì)性低于采暖供汽;大力開發(fā)民用汽源，實(shí)現(xiàn)熱電冷三聯(lián)供。
(1)低壓(低低溫)省煤器。利用凝結(jié)水將鍋爐的排煙溫度由125℃-150℃左右降低到適合溫度。低壓(低低溫)省煤器用來減少脫硫塔入口所需噴水減溫量，節(jié)省工藝水;加熱凝結(jié)水，排擠汽輪機(jī)抽汽，增加汽輪機(jī)做功功率，降低煤耗;若布置在除塵器前，可降低煙溫，減小飛灰比電阻，提高除塵效率;向外供熱(介質(zhì)為熱網(wǎng)循環(huán)水)。
(2)低壓省煤器與暖風(fēng)器聯(lián)合系統(tǒng)。
方式一：低壓省煤器與煙氣余熱供暖風(fēng)器系統(tǒng)。
方式二：低壓省煤器與6抽供暖風(fēng)器系統(tǒng)。
方式三：低壓省煤器與7抽供暖風(fēng)器系統(tǒng)。
7抽處于負(fù)壓狀態(tài)，若暖風(fēng)器發(fā)生泄漏，機(jī)組真空將收到嚴(yán)重影響，另由于蒸汽比容較大，管道尺寸及省煤器尺寸增大較多，布置難度加大。
方式四：低低溫省煤器深度節(jié)能系統(tǒng)。
二級(jí)省煤器后煙氣溫度可降至70℃，經(jīng)濟(jì)性較好，但二級(jí)省煤器嚴(yán)重處于酸露點(diǎn)下，運(yùn)行環(huán)境差，需采用弗塑料，且易產(chǎn)生黏性積灰，另外二級(jí)省煤器有可能造成脫硫塔廢水排放量增加。
二、燃煤機(jī)組節(jié)能一體化改造技術(shù)路線
1. 綜合能耗升級(jí)改造路線圖。
步驟一，機(jī)組的節(jié)能診斷及評(píng)估：針對(duì)主輔設(shè)備及系統(tǒng)的性能狀況給出明確的結(jié)論及節(jié)能空間，有利于找出主要問題，明確工作方向，并根據(jù)診斷結(jié)果給出成熟可行的治理措施。
實(shí)施的三個(gè)層次：運(yùn)行優(yōu)化、檢修維護(hù)、重大技改。
步驟二，重大項(xiàng)目的論證及可研：對(duì)于工作量小，實(shí)施難度低，涉及面窄，但節(jié)能效果顯著的措施，電廠可自行組織實(shí)施，無需嚴(yán)格的可研論證，以保證工作實(shí)施的及時(shí)性。對(duì)于投資巨大，但節(jié)能空間和效果不一定成比例增加，同時(shí)還有可能產(chǎn)生一些負(fù)面的影響的措施(如汽輪機(jī)的通流改造、低溫省煤器、風(fēng)機(jī)及煙風(fēng)系統(tǒng)改造、提高運(yùn)行參數(shù)等)，應(yīng)慎重對(duì)待，需深入論證，并編寫可研報(bào)告。部分項(xiàng)目甚至需要進(jìn)行專項(xiàng)的試驗(yàn)，一方面為可研論證提供可靠依據(jù)，另一方面則用以檢驗(yàn)改造效果。
步驟三，項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施計(jì)劃：應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目自身的難易，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，檢修計(jì)劃安排等進(jìn)行總體規(guī)劃，分布進(jìn)行。對(duì)于一些常規(guī)項(xiàng)目，電廠可根據(jù)實(shí)際情況自行組織實(shí)施。重大項(xiàng)目則需可研論證，并經(jīng)充分準(zhǔn)備后實(shí)施。
2.診斷范圍和內(nèi)容。
表7 診斷范圍和內(nèi)容
從運(yùn)行方式、設(shè)備及系統(tǒng)狀況、系統(tǒng)配置、環(huán)境因素、煤質(zhì)等多個(gè)方面，系統(tǒng)全面的對(duì)機(jī)組能耗狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)。
3.節(jié)能診斷程序及過程。
程序及過程：資料收集，設(shè)計(jì)資料，設(shè)備參數(shù)，運(yùn)行規(guī)程，系統(tǒng)圖，統(tǒng)計(jì)報(bào)表(大、小指標(biāo))，各種性能試驗(yàn)報(bào)告，主要運(yùn)行參數(shù)，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地調(diào)研，必要的有針對(duì)性的簡(jiǎn)單測(cè)試，與技術(shù)人員的深入溝通，指標(biāo)的詳細(xì)核算，節(jié)能措施的提出。
如何分析：理論+不斷積累的經(jīng)驗(yàn)+現(xiàn)場(chǎng)意見的反饋+大量的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)(包括同類型機(jī)組的實(shí)際狀況)+數(shù)據(jù)、結(jié)果、意見等等之間的相互印證及內(nèi)在聯(lián)系。一種高度交叉的新學(xué)科!
表8 某機(jī)組全年能耗狀況
表9 影響各廠機(jī)組能耗指標(biāo)的主要因素
表10 各廠節(jié)能潛力匯總
表11 通過運(yùn)行優(yōu)化方式可獲得的節(jié)能潛力
表12 通過檢修維護(hù)可獲得的節(jié)能潛力
表13 通過重大技術(shù)改造可獲得的節(jié)能潛力
表14 近年熱工院完成的節(jié)能診斷項(xiàng)目
三、燃煤機(jī)組節(jié)能一體化改造案例
1.600兆瓦亞臨界空冷機(jī)組。
汽輪機(jī)型號(hào)：NZK600-16.7/538/538，東方汽輪機(jī)廠引進(jìn)日本日立公司技術(shù)設(shè)計(jì)和制造，設(shè)計(jì)排汽壓力13.7千帕。
鍋爐型號(hào)：HG-2070/17.5- HM，哈爾濱鍋爐廠根據(jù)美國ABB-CE燃燒工程公司技術(shù)設(shè)計(jì)制造，單爐膛∏型布置、一次中間再熱、平衡通風(fēng)、全鋼構(gòu)架懸吊結(jié)構(gòu)、緊身封閉、固態(tài)排渣，燃用褐煤。
2.機(jī)組能耗現(xiàn)狀。
2014年1-10月：發(fā)電煤耗：317.6克/千瓦時(shí)，供電煤耗：349.4克/千瓦時(shí)(先進(jìn)值約332克/千瓦時(shí));發(fā)電廠用電率：9.13%(褐煤機(jī)組先進(jìn)值約6%);主汽溫533.9℃，再熱汽溫539.6℃;再熱減溫水用量48噸/小時(shí);排煙溫度：151.8℃;空預(yù)器漏風(fēng)率：左側(cè)8.04%，右側(cè)7.15%;三大風(fēng)機(jī)耗電率：2.21%;給水泵耗電率：3.2%(先進(jìn)值約2.5%);凝結(jié)水泵耗電率：0.25%(先進(jìn)值約0.18%);空冷耗電率0.92%(先進(jìn)值約0.7%);除塵耗電率0.41%(先進(jìn)值約0.15%);機(jī)組背壓平均16.7千帕(先進(jìn)值約10千帕)。
3.目前存在的主要問題
。一次風(fēng)溫低，鍋爐制粉系統(tǒng)干燥出力不足;低負(fù)荷SCR入口煙溫低，不能正常投運(yùn);再熱器減溫水量大;汽輪機(jī)性能差，熱耗率高;空冷島性能差;廠用電率高。
4.節(jié)能技術(shù)方案。
落實(shí)完成上述先進(jìn)節(jié)能示范技術(shù)，約需投資27778萬元，且當(dāng)給水泵采用汽動(dòng)方式，則機(jī)組廠用電率及供電煤耗率可分別下降約3.5個(gè)百分點(diǎn)和19.92克/千瓦時(shí)。
