哈三电厂厂用电率偏高原因分析及处理

王传胜

(华电能源股份有限公司哈尔滨第三发电厂，哈尔滨 150024)

0 引言

华电能源股份有限公司哈尔滨第三发电厂(以下简称哈三电厂)目前总装机容量1 600 MW，安装有4台国产化机组。其中，#3机组容量为600 MW，汽轮机为亚临界、中间再热、冲动凝汽式。

全国亚临界600 MW机组平均厂用电率为4.9%，而哈三电厂#3机组2012年厂用电率偏高，为5.3%。厂用电率是衡量火力发电机组经济性能的主要指标之一，降低厂用电率是提高企业效益，降低发电成本的重要途径。哈三电厂从运行方式、设备匹配等角度对#3机组厂用电率偏高的原因进行分析并提出了解决措施，使厂用电率明显降低[1]。

1 2012年 #3机组发电量及设备耗电量

2012年，#3机组发电量及设备耗电量见表1。由表1可以看出，最主要的生产耗电量是辅机耗电量，占总耗电量的98.8%，要降低厂用电率必须从降低辅机消耗电量入手。发电过程中的厂用电主要消耗在正常连续运行的汽轮机、锅炉6 kV和4 kV转机的用电上[2]。

表1 哈三电厂 #3机组2012年设备耗电量

注：年发电量为2 482 GW·h。

2 厂用电率偏高的原因分析及解决措施

2.1 循环水泵影响厂用电率分析与解决措施

2.1.1 循环水泵运行方式不合理

哈三电厂#3机组配置了2台无可调动叶的混流循环水泵，运行方式为2台循环水泵同时运行。当气温较低时，为了保证循环水系统的安全，未采用单台循环水泵运行而另一台备用的运行方式。

循环水泵为6 kV电压等级设备，是哈三电厂功率较大的辅机之一，循环水泵功率为3 164 kW。在统计哈三电厂2011年度汽轮机负荷及循环水进水温度的基础上，理论上计算出机组利用小时数为4 745 h，单台循环水泵运行小时数可达到1 825 h，约耗电量3 164×1 825 ÷10 000=577(万kW·h)，全年发电量为248 200万kW·h，影响厂用电率为577÷248 200 ×100%=0.232%。

2.1.2 解决措施

汽轮机负荷及循环水进水温度对循环水泵投用方式有较大影响，合理选择2个参数，通过试验计算可得到投用2台与1台循环水泵时汽轮机负荷的增量ΔNij(i为负荷参数，j为循环水进水温度参数)。单台循环水泵功率为3 164 kW，如果ΔNij>3 164 kW，则在此工况点投2台循环水泵运行；反之则投1台循环水泵运行。根据试验计算结果可绘制哈三电厂#3机组循环水泵优化调度曲线，如图1所示。图1中，运行工况点处在曲线左侧应投1台循环水泵运行，处在曲线右侧应投2台循环水泵运行[3]。

根据哈三电厂#3机组循环水泵优化调度曲线，采用灵活的循环水泵运行方式，缩短了2台循环水泵同时运行的时间，从而降低厂用电率。

循环水泵运行方式优化须保证循环水系统运行的可靠性，还可对单台循环水泵运行方式下备用泵联启进行优化。运行泵故障跳闸，出口门在重锤重力的作用下迅速关闭，备用泵和其出口门要同时联启，以尽量减少事故情况下循环水压的波动。同时，要定期切换备用泵和加强日常维护，保证单泵运行方式下的安全。

图1 哈三电厂 #3机组循环水泵优化调度曲线

2.2 炉水循环泵影响厂用电率分析与解决措施

2.2.1 炉水循环泵运行方式不合理

哈三电厂#3锅炉是强制循环锅炉，依靠强制炉水循环泵来为炉水提供循环压头。哈三电厂#3锅炉配有3台强制炉水循环泵，每台泵50%锅炉最大连续蒸发量(BMCR)容量，2台炉水循环泵即可满足锅炉满负荷运行需要。投产以来，为确保炉水循环安全，避免运行中炉水循环泵启停对汽包水位产生影响，一直都是3台泵运行。另外，炉水循环泵出力是固定的，每台炉水循环泵电机电流总维持在45 A附近，在负荷偏低的时段，对厂用电率的影响更加明显。

炉水循环泵为6 kV电压等级设备，炉水循环泵功率为491 kW，机组利用小时数为4 745 h，节约耗电量491×4 745÷10 000=233(万kW·h)，影响厂用电率为233÷248 200×100%=0.094%。

2.2.2 解决措施

为降低厂用电率，尝试了炉水循环泵“二运一备”的运行方式，试验发现2台炉水循环泵完全可满足锅炉满负荷运行需要；只要预先调整汽包水位以配合炉水循环泵的倒换，选择稍高水位启动备用泵、稍低水位停止运行泵，就能保证倒换过程中汽包水位在正常范围内[4]。

2.3 凝结水泵影响厂用电率分析与解决措施

2.3.1 凝结水泵匹配不佳

哈三电厂凝结水泵匹配设计原则为：电动机的最大输出功率必须满足满负载下的转矩和机械功率，哈三电厂#3机组是调峰机组，负载是变化的而电动机的输出功率却是恒定的，在非最大负载时电动机输出了一部分多余功，损失了电能。为了满足流量要求，采用调节节流阀，产生了相当的节流损失，非常不经济。

凝结水泵为6 kV电压等级设备，凝结水泵功率为2 040 kW，经计算，变频后节能在30%左右，即2 040×30% =612(kW)，机组利用小时数为4 745 h，节约耗电量612×4 745÷10 000=290(万kW·h)，影响厂用电率为290÷248 200×100%=0.117%。

2.3.2 解决措施

对凝结水泵电机进行了变频改造，通过改变凝结水泵电机频率，控制凝结水泵转速，从而调节凝结水流量，达到了节能降耗、改善凝结水系统工作性能的目的。凝结水泵电动机采用变频调速控制后，凝结水调节门处于全开状态，不参与调节。凝结水泵变转速平滑调节，流量控制精准，确保了除氧器水位稳定。凝结水泵变频调速后，除了节能效果明显，凝结水泵变频调速还可以降低凝结水泵出口压力，彻底解决调节门因节流产生的噪声和振动问题，减少对凝结水系统管路冲击，避免管系振动而造成支吊架松脱或断裂、焊口开裂、法兰张口等故障，大大提高凝结水系统的可靠性。

2台凝结水泵电机只配1台变频器，可通过“一拖二”接线方式，实现一台凝结水泵变频运行，另一台凝结水泵工频备用[5]。

如图2所示，可在6 kV B 段增设3套开关柜，即图2中#3，#4，#5开关，通过切换#1～#5高压开关，可以实现变频器分别驱动凝结水泵A电机和凝结水泵B 电机。2台凝结水泵配1套变频器，节约投资成本，减少维护量，运行方式灵活。当变频器发生故障或检修时，凝结水泵也可切至工频运行。

图2 哈三电厂凝结水泵接线一次电气系统

3 结论

本文对哈三电厂#3机组厂用电率偏高的问题进行了研究，分析影响厂用电率的因素并采取针对措施后，测量计算发现：

(1)根据哈三电厂#3机组循环水泵优化调度曲线，采用灵活的循环水泵运行方式，缩短了2台循环水泵同时运行的时间，降低厂用电率0.232%。

(2)炉水循环泵采用“二运一备”的运行方式后，降低厂用电率0.094%。

(3)凝结水泵电机变频改造后，降低厂用电率0.117%。

通过以上运行方式调整、设备技术改造等工作，哈三电厂#3机组厂用电率下降了0.443%，若每年按24.82亿kW·h 发电量计算，则每年可节电约1 000万kW·h，经济效益良好。同时，还积极响应了国家创建资源节约型社会和节能减排的方针，为构建资源节约型社会做好了企业自己的本职工作，产生了良好的社会效益。

参考文献：

[1]刘玉宁.电厂厂用电率及其对策[J].东方电气评论，2002(9)：158-159.

[2]荷小耐，皮华忠.火电厂节能浅析[J].江西能源，2005(4)：38-39.

[3]杜天新.600 MW超临界机组循环水泵经济运行分析[J].华东电力，2008(2):41-44.

[4]徐甫荣.发电厂辅机节能改造技术方案分析[J].电气传动自动化，2004(1)：1-2.

[5]王玉彬.基于高压变频器的火电厂凝结水泵一拖二变频调速改造[J].工矿自动化，2006(6):88-90.