1000MW火电机组综合节电技术研究

李克

摘 要：本文从备用电源选取和厂用电辅机两个方面进行创新优化，降低外购电电量和厂用电率，从而达到降低用电成本和总体厂用电量，最终实现综合节电技术的目标。

关键词：1000MW；启备变；辅机；厂用电率

中图分类号：TM621 文献标识码：A

1.概述

发电厂厂用电率是指机组在正常运行状态下某一时间段内电力生产过程中所必需的自用电量占同一时期机组发电容量的百分比。厂用电率是衡量火力发电机组经济性能的主要指标之一，降低厂用电率可以降低发电成本，提高发电厂的经济效益。厂用电率优化主要依托于工艺系统的优化，例如取消电动给水泵，降低烟风系统阻力，采用先进的变频技术等，这些措施减少了厂用电总用电量，为降低厂用电率打下了基础。

2.影响厂用电率的主要因素

影响厂用电率的主要因素有：

（1）工艺系统的配置

如循环水系统的负荷随季节变化很大，如何配置循环水泵直接影响了厂用电率。为了降低厂用电率，有些工程循环水泵采用双速电机，夏季电机高速运行，冬季电机低速运行；也有些工程采用大小泵的配置方式，夏季大泵运行，冬季小泵运行。

（2）煤质

1000MW机组和600MW机组磨煤机常规设置为5+1方式，正常时5台磨运行，当煤质较差时就需要再启动1台磨，此时厂用电率就会增加0.06%左右。

（3）风机的选型和裕度控制

风机配套电机铭牌功率一般是根据锅炉TB工况，同时考虑1.15倍的储备系数，再按电动机的标准系列容量来选择，这也造成风机驱动电机铭牌功率过大。如果按名牌功率计算厂用电率必然使计算值偏高。

（4）负荷率取值

厂用电率计算值能否与实际运行值接近，很大程度上也取决于这些高压负荷的负荷率取值是否合理和准确。

3.厂用电优化方案

本扩建过程设计采用先进脱硫、脱硝、高效除尘、废水综合利用等节能环保技术，节煤、节水，为高效、环保、节能型电厂。为降低厂用电率，各主要工艺专业均对设备选型和工艺系统进行了优化。

3.1 给水系统优化

给水泵配置采用1×100%汽泵方案，且前置泵与主泵同轴布置。考虑到本工程为扩建机组，不考虑设置电动启动给水泵。该方案系统安全、可靠、运行灵活、且节约厂用电的消耗。

3.2 凝结水系统优化

本工程经过设计核算，采用两台100%凝结水泵配两套变频器方案，以降低厂用电消耗，提高运行经济性。通过凝结水泵变频技术可有效地减少负荷变化调整造成的损失，凝泵实测容量较不使用变频器的工程下降10%～15%，降低厂用电率约0.04%。

3.3 辅机冷却水系统优化

本工程主厂房内全部辅机采用闭式循环冷却水冷却，开式水系统仅向闭式水换热器供水。

3.4 增设烟气余热利用装置

通过设置锅炉烟气余热利用装置，可有效回收锅炉排烟热量，减少排烟热损失，同时可减少脱硫系统的耗水量，节约水资源的消耗。

3.5 制粉系统优化

根据本工程煤质资料，并依据制粉系统选型导则，制粉系统采用中速磨煤机正压直吹式冷一次风机制粉系统，比双进双出钢球磨比采用中速磨的磨煤电耗降低50%左右。

3.6 风机裕量选择优化

关于三大风机裕量的选取：尽可能取规程下限，仔细核实主要设备厂家提供的设备本体的阻力值，并与调研的同类型电厂的烟风道和系统的实际运行阻力数据作比较。减小因辅机裕量过大造成初投资增加和厂用电消耗。

3.7 烟风系统优化

三大风机按照2×50%容量配置。一次风机、送风机、引风机均采用动叶可调轴流风机：引风机与脱硫增压风机合并设置，采用动叶可调轴流风机。采用脱硫增压风机和引风机合并的设置方案比两风机分开设置的方案减小管道阻力约100Pa，每台炉风机减少功耗约180kW，降低厂用电率约0.03%。

3.8 除尘器选型优化

国内首次采用布袋除尘器，除尘器出口排放指标≤20mg/m3。保证除尘效果，降低造价，节约厂用电。

3.9 输煤系统电机优化

碎煤机电机、各带式输送机驱动电机，均配备限矩型液力偶合器，通过降低起动电流，使电机功率选用正常值，减少电机选型裕量，使所选电机功率与实际的驱动功率相匹配，避免电机功率过大。斗轮堆取料机和叶轮给煤机采用变频调速装置，改善启、制动性能、根据给煤运行工况出力的要求调整给煤出力，达到降低电耗的目的。

3.10 暖通系統优化

汽机房夏季通风采用自然进风、屋顶通风器自然排风的通风方式，该方式与以往采用的自然进风、屋顶风机机械排风相比，最大的优点就是能够充分利用自然资源，运行几乎不耗电能，运行成本大为降低。减少安装电负荷445kW。空调制冷系统以蒸汽吸收式冷水机组代替电制冷冷水机组，可减少安装电负荷约550kW。

3.11 电气设备选择优化

变压器选择节能型的“10”型低压千式变。照明选择新型节能LED灯具，主厂房内照明控制回路加装时控和光控功能。

3.12 电气布置的优化

低压开关柜的物理分散，布置在用电负荷附近，减少了电缆和桥架的用量，同时减少了电缆发热造成的损耗，节约了厂用电。

3.13 高效电动机选型的优化

一般电动机常年运行，其效率高低直接决定其耗电量的多少，例如：一台45kW电机效率提高1%，年节电近4000kWh。Y系列电机比J0系列电机效率平均高1.5%左右，而高效电机比Y系列电机效率还要提高3%左右，本工程将优先选用YX，YE，YD，YZ等系列的高效电机，节电效果明显，一般在3年左右可收回全部更新电机的投资。

3.14 总平面优化

总平面结合场地具体情况和工艺特点，立足于压缩厂区占地面积，尽量优化工艺系统的布置，使得厂区布置和主厂房布置做到了布置紧凑，集约化节约用地，最大限度地发挥设备的功能。例如，优化布置循环水管退布轰，减少管道沿程阻力损失和局部阻力损失，降低水泵扬程以达到降低厂用电的目的。

4.起备电源引接方案

火力发电厂一般均设置起动/备用电源，其作用为机组的正常起动、停机电源，厂用工作变压器的备用电源和事故停机电源。对于大容量机组，起动/备用电源的引接方式主要分为从厂内配电装置引接或由外部电网引专用线路供给两种方式。

起动/备用电源的引接是电厂一个比较敏感的问题。一方面，起动/备用电源作为机组正常起动停机电源、厂用工作变压器的备用电源和事故停机电源，作用重要，宜从外部电网引专用线路供给，这样电源独立，可靠性高；另一方面，从厂外电网引接时，供电部门往往按照大工业电价收取电费，大工业电价包括基本电价和电度电价，基本电费按起动/备用变压器的额定容量计算，电度电费按用电度数计算。装置容量电费一般为15元/kVA·月，则1台85000kVA的起/备变，约需1530万元/年。这将增加电厂的年运行费用、发电成本和上网电价，影响其运行的经济性。而厂内引接起动/备用电源则仅需交纳电度电费，可降低电厂运行成本。

大机组的起动/备用电源的引接方案，除了考虑起动/备用电源的可靠性外，还应考虑备用电源和工作电源间的正常并联切换和事故切换问题。根据本次扩建过程接线情况，采用以下起动/备用电源方案：发电机出口不装断路器，两台机组设置1台与高厂变同容量的起动/备用变压器，电源由厂内500kV母线引接。

5.厂用电优化后厂用电率核算

设计厂用电率的计算仅仅是一种估算，由于存在着许多不确定因素，所以很难做到与运行情况完全一致。发电厂的厂用电率涉及面广，除设计因素外，施工质量的好坏也会直接影响厂用电率，如保温、漏风、漏汽、漏水和管线的路径、弯度等。就运行而言，采用不同的运行方式其厂用电率也会有所不同。另外，设备的效率、煤质的变化等都会对厂用电率产生影响。本工程经过对上述各系统及设备的优化，采用换算系数的方法，经计算，本工程厂用电率计算结果为含脱硫（设计煤种）的厂用电率4.87，较可研初设值5.13%下降0.26%。

结语

由于本工程各工艺系统采取了大量的节能措施，使厂用电率计算值达到4.87%左右，大大低于以往同类机组的厂用电率水平，机组168运行期间，经过测算，满负荷期间实际厂用电率为4.74%，达到了预期目标。由于厂用电率指标的大幅度降低，使该机组在将来的运行过程中不但可为国家节省能源、创造更多的经济效益，同时也会在未来电力市场上更具竞争力。

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