“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(jì)，分析現(xiàn)有設(shè)計(jì)理念的不足之處，對(duì)燃煤機(jī)組進(jìn)行整體優(yōu)化。”在6月19~20日中國(guó)電力科技網(wǎng)主辦的 “火電廠鍋爐、汽機(jī)新技術(shù)與節(jié)能改造研討會(huì)”上，國(guó)家700攝氏度超超臨界創(chuàng)新聯(lián)盟技術(shù)委員會(huì)委員龍輝對(duì)燃煤機(jī)組節(jié)能潛力如此表示。

“這里提到的‘燃煤機(jī)組整體優(yōu)化’就是針對(duì)燃煤機(jī)組運(yùn)行中面臨的煤質(zhì)多變、負(fù)荷多變和復(fù)雜環(huán)境條件等問題，對(duì)燃煤機(jī)組的蒸汽鍋爐、汽輪機(jī)等主要?jiǎng)恿υO(shè)備及其輔機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行整體改造、優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)燃煤機(jī)組包括安全、環(huán)保在內(nèi)的整體效能的最優(yōu)化。”中國(guó)電力科技網(wǎng)CEO魏毓璞告訴《中國(guó)電力報(bào)》記者。

近年來(lái)，各大發(fā)電集團(tuán)及相關(guān)科研院所積極推進(jìn)燃煤機(jī)組整體優(yōu)化工作，一些先進(jìn)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(jìn)。

“節(jié)能剖析”概念提出

“同參數(shù)超超臨界機(jī)組供電煤耗差別達(dá)15克/千瓦時(shí)，可以看出超超臨界機(jī)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(jì)，將有更好效果。”國(guó)電科學(xué)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(huì)議上表示。

對(duì)于大唐集團(tuán)的基層電廠來(lái)說(shuō)，“優(yōu)化運(yùn)行”是今年上半年乃至今后一個(gè)時(shí)期關(guān)鍵詞。今年上半年，大唐集團(tuán)多次召開優(yōu)化運(yùn)行會(huì)議，并組織檢查工作。“優(yōu)化運(yùn)行”工作的開展，使大唐集團(tuán)設(shè)備可靠性得到很大程度的提升。該活動(dòng)自2012年開展以來(lái)，大唐集團(tuán)累計(jì)完成73臺(tái)A級(jí)火電機(jī)組檢修，其中有80.8%未發(fā)生非計(jì)劃停運(yùn)事件。

今年是華電集團(tuán)實(shí)施燃煤機(jī)組整體優(yōu)化工作的第3年。據(jù)華電電力科學(xué)研究院黃建平介紹，3年來(lái)，華電集團(tuán)已經(jīng)完成整體優(yōu)化的機(jī)組54臺(tái)，平均降低供電煤耗13.68克/千瓦時(shí)，正在實(shí)施過(guò)程中的機(jī)組69臺(tái)。

基于燃煤機(jī)組整體優(yōu)化要求，華電國(guó)際技術(shù)服務(wù)中心創(chuàng)新開發(fā)機(jī)組“節(jié)能剖析”技術(shù)，對(duì)機(jī)組設(shè)備、系統(tǒng)進(jìn)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(duì)機(jī)組的節(jié)能剖析分為3大模塊、40個(gè)剖析單元、210個(gè)剖析點(diǎn)、72個(gè)剖析試驗(yàn)。”華電國(guó)際技術(shù)服務(wù)中心節(jié)能主管宗緒東告訴 《中國(guó)電力報(bào)》記者。目前華電國(guó)際已進(jìn)行了24個(gè)火電廠70多臺(tái)機(jī)組的節(jié)能剖析工作，節(jié)能效果顯著，僅通過(guò)運(yùn)行優(yōu)化調(diào)整手段，各單位煤耗平均約降低2克/千瓦時(shí)。

“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(shí)可降低爐膛出口溫度。”依靠現(xiàn)有傳統(tǒng)技術(shù)，燃煤機(jī)組進(jìn)一步降低能耗難度越來(lái)越大，為此，長(zhǎng)沙天瑞能源科技有限公司總經(jīng)理聶勤儉提出，應(yīng)該進(jìn)行能效評(píng)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(xué)曹留烜向記者表達(dá)了利用核能技術(shù)在燃　  煤電廠進(jìn)行節(jié)能降耗嘗試的大膽設(shè)想。

對(duì)標(biāo)“設(shè)計(jì)值”進(jìn)行優(yōu)化

對(duì)標(biāo)機(jī)組設(shè)計(jì)值成為檢驗(yàn)機(jī)組性能的重要手段。“燃煤機(jī)組整體優(yōu)化的主要任務(wù)就是在汽機(jī)專業(yè)提出汽輪機(jī)熱耗率達(dá)到設(shè)計(jì)值方案，在鍋爐專業(yè)提出鍋爐效率達(dá)到優(yōu)化設(shè)計(jì)值方案。”宗緒東告訴《中國(guó)電力報(bào)》記者。

在進(jìn)行具體優(yōu)化工作時(shí)，有時(shí)候也能達(dá)到比設(shè)計(jì)值還優(yōu)良的效果。“通過(guò)對(duì)浙能嘉興電廠2臺(tái)百萬(wàn)機(jī)組設(shè)備和系統(tǒng)進(jìn)行整體優(yōu)化，2臺(tái)機(jī)組平均廠用電率為4.015%，比設(shè)計(jì)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(shí)，供電煤耗指標(biāo)接近國(guó)內(nèi)最好水平，跨入國(guó)內(nèi)先進(jìn)機(jī)組水平行列。”在上述會(huì)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(jì)劃?rùn)z修，該廠7號(hào)機(jī)組實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)周期連續(xù)安全運(yùn)行647天，創(chuàng)全國(guó)百萬(wàn)機(jī)組連續(xù)運(yùn)行最長(zhǎng)紀(jì)錄，獲得2013年度全國(guó)能效對(duì)標(biāo)及競(jìng)賽優(yōu)勝機(jī)組100萬(wàn)千瓦級(jí)一等獎(jiǎng)第一名。

近年來(lái)，新投產(chǎn)大型機(jī)組參與電網(wǎng)調(diào)峰運(yùn)行，具體到單臺(tái)燃煤機(jī)組，其利用小時(shí)數(shù)逐年降低，低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間增加。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，大部分電廠2013年的負(fù)荷率不到70%。當(dāng)火電機(jī)組“吃不飽”，運(yùn)行數(shù)據(jù)達(dá)不到設(shè)計(jì)值的時(shí)候，機(jī)組效率該如何保障呢？“應(yīng)盡早開展機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行優(yōu)化工作，以提高機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的經(jīng)濟(jì)性。”廣東電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院鍋爐所溫智勇認(rèn)為：“因負(fù)荷調(diào)度影響，燃煤機(jī)組會(huì)在低負(fù)荷下長(zhǎng)期運(yùn)行，燃煤機(jī)組的低負(fù)荷運(yùn)行優(yōu)化研究本質(zhì)是將汽輪機(jī)、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(jī)組的整體效率和經(jīng)濟(jì)效益。”據(jù)溫智勇介紹，他們對(duì)江門某電廠5臺(tái)機(jī)組進(jìn)行低負(fù)荷運(yùn)行優(yōu)化，5臺(tái)機(jī)組整體效率得到很大的提高，供電煤耗下降約3克/千瓦時(shí)。

深挖主機(jī)設(shè)備節(jié)能潛力

“鍋爐和汽機(jī)是燃煤機(jī)組整體優(yōu)化節(jié)能潛力最大的兩個(gè)部分。”魏毓璞向《中國(guó)電力報(bào)》記者表示。

燃燒優(yōu)化問題一直是燃煤機(jī)組鍋爐技　  術(shù)的關(guān)鍵。目前，我國(guó)儲(chǔ)量豐富的準(zhǔn)東高鈉煤在燃燒過(guò)程中會(huì)發(fā)生嚴(yán)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(zhǔn)東煤的大規(guī)模高效純燒利用。

“2012年以來(lái)，針對(duì)準(zhǔn)東煤和低階煤利用中所存在問題，我們進(jìn)行了低質(zhì)煤方向的專項(xiàng)攻關(guān)。通過(guò)近幾年努力，東方電氣中央研究院和東方鍋爐在準(zhǔn)東煤的純燒利用技術(shù)及低階煤分級(jí)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(tuán)中央研究院曹立勇博士向《中國(guó)電力報(bào)》記者介紹了東方電氣這一關(guān)鍵創(chuàng)新技術(shù)，“將來(lái)高鈉煤如果能夠順利實(shí)現(xiàn)純燒利用，以現(xiàn)在我國(guó)煤炭年產(chǎn)量計(jì)算，準(zhǔn)東煤田夠全國(guó)使用約100年。”為了保證機(jī)組經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的領(lǐng)先，國(guó)內(nèi)新建100萬(wàn)千瓦超超臨界機(jī)組不斷采取各種創(chuàng)新措施。相關(guān)專家介紹，對(duì)于汽輪機(jī)來(lái)說(shuō)能做的最重要的無(wú)非就是提高進(jìn)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(jī)冷端系統(tǒng)運(yùn)行的狀態(tài)對(duì)機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性影響非常大。記者采訪了解到，機(jī)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?zé)嵩吹纳疃壤梅矫妫覞摿^大。

“結(jié)合30萬(wàn)千瓦級(jí)機(jī)組改造成功經(jīng)驗(yàn)和60萬(wàn)千瓦級(jí)機(jī)組投運(yùn)情況，采用最新通流技術(shù)對(duì)60萬(wàn)千瓦機(jī)組整機(jī)通流進(jìn)行改造，可使機(jī)組煤耗降低7~9克/千瓦時(shí)，同時(shí)機(jī)組可靠性大幅提高。”長(zhǎng)期從事大型電站汽輪機(jī)設(shè)計(jì)、服務(wù)工作的余宏才告訴記者。

國(guó)家核電上海發(fā)電設(shè)備成套設(shè)計(jì)研究院劉網(wǎng)扣表示：“國(guó)內(nèi)電廠應(yīng)結(jié)合自身電廠冷端設(shè)備的運(yùn)行情況,提出冷端設(shè)備或系統(tǒng)的性能監(jiān)測(cè)和診斷方法，結(jié)合冷端系統(tǒng)運(yùn)行方式優(yōu)化，改善設(shè)備運(yùn)行水平、提高機(jī)組冷端性能、降低機(jī)組煤耗。”提高汽輪機(jī)組冷端性能，投入小、見效快，是電廠節(jié)能降耗、提高機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性、實(shí)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?zé)煔鈸Q熱器嫁接到燃煤機(jī)組，替代脫硝電加熱器進(jìn)行尿素?zé)峤猓瑥亩缘椭的埽煔猓┨娲咧的埽娔埽?，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(guó)電力報(bào)》記者采訪時(shí)介紹，今年上半年，華能巢湖電廠60萬(wàn)千瓦機(jī)組鍋爐已經(jīng)安裝2臺(tái)高溫?zé)煔鈸Q熱器，電加熱器完全退出，廠用電率顯著降低，這在全國(guó)燃煤機(jī)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(yùn)行方式，不需要進(jìn)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(yùn)行時(shí)的機(jī)組冷卻，在滿足不同季節(jié)的環(huán)境溫度和負(fù)荷變化機(jī)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(tuán)科學(xué)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(jìn)行合理的選擇和組合，實(shí)為發(fā)電廠領(lǐng)域進(jìn)行深度節(jié)能挖潛的一種新方式和方法。

風(fēng)機(jī)和泵類設(shè)備是電站鍋爐和汽輪機(jī)的主要輔機(jī)，也是電站輔機(jī)的主要耗電設(shè)備，直接影響著廠用電的大小。“國(guó)內(nèi)在電廠輔機(jī)調(diào)節(jié)方式的經(jīng)濟(jì)性研究上存在不足。

20~100萬(wàn)千瓦機(jī)組風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)或適時(shí)改為變頻調(diào)節(jié)方式，這樣可以大大減少?gòu)S用電。其收益與煤價(jià)、上網(wǎng)電價(jià)以及負(fù)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(guó)產(chǎn)機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)可靠的發(fā)展要求來(lái)看,開發(fā)大容量、高可靠性以及高效率的變頻換流驅(qū)動(dòng)設(shè)備,是國(guó)內(nèi)機(jī)電行業(yè)發(fā)展的大勢(shì)所趨,也是大型火電機(jī)組高速大容量旋轉(zhuǎn)機(jī)械驅(qū)動(dòng)方式的最佳選擇。”相關(guān)資料顯示，泵類機(jī)械作為我國(guó)重要通用機(jī)械和耗能設(shè)備，其用電量約占全國(guó)用電的20.9%。“基于能耗系數(shù)指標(biāo)的節(jié)能理論對(duì)泵站的優(yōu)化改造具有重要的指導(dǎo)意義。”長(zhǎng)沙理工大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院教授李志鵬在上述會(huì)議提及，在國(guó)家對(duì)節(jié)能降耗的支持下，針對(duì)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(shí)，向系統(tǒng)節(jié)能方向發(fā)展，達(dá)到節(jié)能最大化。

“降低廠用電率應(yīng)該通過(guò)優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)來(lái)提高用電設(shè)備的效率。采用其他能源方式驅(qū)動(dòng)用電設(shè)備來(lái)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(zé)任公司汽機(jī)主管楊金礦強(qiáng)調(diào)。

“燃煤機(jī)組整體優(yōu)化涉及電廠很多細(xì)枝末節(jié)，每一個(gè)環(huán)節(jié)的改進(jìn)，每一項(xiàng)數(shù)據(jù)的更新，都將推動(dòng)燃煤發(fā)電領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步。”魏毓璞總結(jié)道。