浅析燃煤电厂上煤系统的节能措施

2023-12-01王凯

上海节能 2023年11期

王凯

上海上电漕泾发电有限公司

0 引言

输煤系统是发电公司中最为主要的辅助公用系统，由于其具有较广的分布范围、较多的受控设备、较大的耗电量等特点，随着公司低热值经济煤种掺配烧工作的深入，上煤系统的作业量和设备运行时间急剧增加，且随着设备的逐渐老化，能耗问题也越来越突出。为了将大量的煤运送到锅炉原煤仓，保证发电机组的正常燃烧，如何提高燃料的运行管理水平，有效挖掘燃烧潜力，降低吨煤电耗率具有非常重大的意义。

1 上海上电漕泾发电有限公司上煤系统设备及能耗概况

1.1 设备简介

输煤系统1号、2号圆形煤场各设置一台旋转堆料机、悬臂式取料机作为堆料和上煤设备。上煤系统带式输送机共分五段，均为甲乙两侧双路布置，一路运行，一路备用，或双路同时运行。带式输送机的带宽、带速、出力规格为：带宽B=1 400 mm，带速V=2.5 m/s，出力Q＝1 500 t/h，单路输送机总长769.28 m。上煤系统共设三级除铁设备6台，一级采样装置2 台，多管冲击式除尘器8 台，布袋除尘器4 台，电动双侧犁式卸料器22台；共设2座圆形煤场和5座输煤栈桥，灯具千余盏；煤废水处理系统、煤仓间喷雾装置、煤场顶棚喷淋装置各1套，各类泵20余台。

1.2 上煤系统各设备的功率

上煤系统主设备单路运行时总功率：（2×200+3×2+30+9.33+560+12×3+160+280+250+280×2+160）=2 451.33 kW，如表1所示。上煤系统主要辅助设备单路运行时总功率：（7.5+18+15+15+22+22×2+5.5+28.5+28.5+28.5+7.5+5.5+3）=229 kW，如表2所示。

表1 上煤系统主设备各电动机功率

表2 上煤系统主要辅助设备各电动机功率

上煤系统主设备和辅助设备单路运行时每小时所消耗的电量约2 680 kWh，双路运行则翻倍。

2 上煤系统节能降耗工作中存在的问题

2.1 掺烧低热值经济煤种带来的影响

随着公司降本增效工作力度的加大，2020年印尼褐煤的入炉产量已达241万余t，占总入炉煤量的54.05%。由于印尼褐煤含尘量大、质地松散，造成上煤系统给料机出力仅能达到700～900 t/h 甚至更低，出现带式输送机大马拉小车的情况，造成上煤设备负载率大幅下降，系统吨煤电耗率大幅上升。2020年上煤系统吨煤电耗分析见表3。

表3 2020年上煤系统吨煤电耗分析

2020 年影响上煤设备负载率的褐煤上煤量占总量的54.05%，占上煤系统设备用电总量的54.78%。按扣除印尼褐煤后的平均上煤系统单耗1.37 kWh/t 计算，上煤系统单耗为此增加了0.06 kWh/t，即为提高低热值经济煤种入炉掺烧率，上煤系统耗电量增加了268 217 kWh。

2.1.1 褐煤特性的直接影响

每年5-11月到厂的印尼褐煤普遍存在含尘量大问题（该期间是印尼的旱季），上煤取料时由于场内煤尘飞扬极其严重，影响了司机操作视线。为了避免盲取时可能产生的危及设备安全事故的发生，设备需空载一段时间，待到煤尘浓度有所下降后再开始取料，由此造成上煤设备负载率下降和空载率上升。

2.1.2 褐煤特性的间接影响

同样原因，上煤加仓时转运站、碎煤机楼、栈桥、小室内由于煤尘飞扬，造成设备、地面积尘严重，容易造成煤尘堆积自燃，需进行水冲洗，造成耗水量和能耗急剧上升，仅含煤废水处理系统24 h不间断制水就需消耗276 kWh电量。

2.2 设备空载运行对上煤系统能耗的影响

2.2.1 设备程序启停过程中的能耗

由于程序启动时只有等到整个上煤系统全部设备逐一运行正常后，取料机、给煤机才开始取料供煤，程序停止时要等到整个上煤系统煤炭全部清空后才开始逐一停机，程序启停这段时间内，设备运转所消耗的电量是没有创造任何经济价值的。

设备程序启动时，五段带式输送机按逆煤流方向顺序启动，每条皮带启动前警铃响30 s，间隔10 s后，再响30 s，待最后一段带式输送机及有关设备启动后，才开始取料供煤。按取料机回转摆放到取料位置并启动计算开始，整个过程最快约需10 min，待煤流到达锅炉原煤仓又需5 min（五段带式输送机和各落煤管总长÷带速），即系统空载运行15 min；设备程序停运时，从给料机开始，顺煤流逐一按预定的时间延迟清煤停机，整个过程最快约10 min。因此设备程序启停过程的25 min 造成能耗浪费1 340 kWh。

2.2.2 人为因素造成的能耗

按现有辅控燃料专业安全运行的规定，上煤设备必须等到值班员到场逐一确认设备无异常后才能远程启动，整个过程所需时间约30～40 min，比程序启动多浪费能耗约810～1 340 kWh。

由于输煤系统运行的特殊性，节能管理是否到位、人员配置是否齐全、值班员的工作方式/技能水平尤为重要，人员的懈怠往往影响启停时间和空载时间，造成能源浪费。

2.3 设备老化、检修工艺及质量对上煤系统能耗的影响

由于上煤设备已运行较长时间，设备跑偏、漏煤、冒灰现象加剧，故障停机、紧急停机频繁发生，造成了能耗的增大。此外，故障处理时间长，设备的启停次数和空载运行时间增加，设备检修工艺、质量不佳，都造成了能源浪费。

2.4 多煤种掺配烧对上煤系统能耗的影响

由于近几年煤价居高，为降低入炉煤标煤单价，高低热值经济煤种、高硫高热值经济煤种和设计煤种等多煤种掺配烧已成常态，通常每个班次取料上煤加仓煤种为2～3种。

每个煤种在场内堆存角度一般为13～15 °（每度长为10.5 m），按取料机回转速度5.9 m/min和每变换一次取料煤种约需10 °计算，上煤系统设备空载约18 min，造成的能耗约965 kWh，若变换两次取料煤种则成倍增加。

3 上煤系统节能有效措施及对策

3.1 上煤系统主辅设备的节能

由于上煤系统主辅设备运行的持久性，因此其节能潜力巨大。为减少设备空载时间和避免盲目的启动，需修改现行运行规定：启动前值班员应按分工将系统设备一次性检查到位，确认无异常后与程控值班员联系，尽量做到一次程序启停，运行中巡检到位，以规避设备的频繁启停及减少空载时间。

3.1.1 设备故障停机时的节能措施

若某一设备故障停机30 min 内无法处理完毕，应及时停用此路其他在运转设备，启用备用一路或等待此路检修完毕后再恢复，以避免大量的能源消耗。

3.1.2 尽量保持输送流量的稳定性

输送煤量的均匀可大大提高皮带电机的功率因数及降低设备、线路损耗。取料机在取煤时要控制好流量，使设备达到或接近额定出力，避免因流量的波动影响设备出力。

3.1.3 切实加强燃料管理工作

通过加强交接班检查和巡回检查及时发现并消除缺陷，严防程序启动时因某一设备故障无法启动，造成已启动设备的空转。

此外，需掺配烧两种以上不同的煤种时，取料机应提前运转到位，以缩短上煤系统设备运行时间，每多运行1 h将增加电耗3 218 kWh。

3.2 充分利用煤仓容量，减少上煤次数

在确保原煤仓煤位安全的前提下，在煤仓煤位尽可能低时启动上煤。本公司通过试验掌握了原煤仓煤位对应存煤量的关系，制定了不同负载时的最低上煤煤位，减少了上煤次数和程序启停过程中的能耗。试验过程还发现单路设备上煤时，虽煤位指示仓满，但只是原煤仓的一侧已上满，另一侧实际并没加满，还有很大空间（煤仓的实际容量是700 t，只用单路设备上煤时只能上到550 t，还有150 t 的容量没有利用）。通过对皮带机8A/B 落煤管三通挡板控制程序的“静态切换”修改为“动态切换”，实现了原煤仓的9 号皮带机的A、B 路切换，将原煤仓剩余空间补满，充分利用原煤仓空间。

3.3 上煤设备治理和节能改造

设备维护人员应从“被动维护”向“主动维护”转变，切实提高检修工艺、质量，提升设备健康状况。

此外，还需及时做好设备积煤清理工作。带式输送机滚筒、托辊的粘煤、积煤都会对胶带产生摩擦，影响设备的稳定运行；电动机及接线盒内的煤粉也会降低电缆绝缘，产生热量，造成不必要的电能损失。

针对印尼褐煤取料时给料机出力仅700～900 t/h左右的现状，应尽快对给料机1A、2A进行技改，使其出力达到1 000～1 200 t/h，系统吨煤电耗下降至1.37 kWh/t或更低。

3.4 掺配烧煤种的质量控制

加强与燃料公司的沟通，提高来煤质量，在不影响经济煤种掺烧结构和方式的前提下，尽量减少含尘量大、质地松散的劣质印尼褐煤，增加较为优质的俄罗斯褐煤，从而达到有效降低吨煤电耗的目的。

3.5 照明和水系统方面的节能

3.5.1 采用高效光源

尽量采用发光率高、光色好、能耗小的照明灯具，此举可节能80%以上。上煤转运站、栈桥尽量利用自然光，经计算可节约近一半的电能。

3.5.2 水冲洗系统的节能

水冲洗系统的节能可从几方面着手：①提高上煤系统除尘、抑尘设备的完好率和投运率，减少煤尘冲洗的用水量和煤污水设备的用电量；②保证现场水冲洗设施的完好，设施不得擅自使用，做到随用随关，杜绝常流水；③发现管道或阀门有跑、冒、滴、漏现象时要及时处理；④要充分利用含煤废水处理系统进行制水，不需要用水时要及时停止水泵的运行。

3.6 提高员工的节能意识，减少人为因素的浪费

提高员工的节能意识和节能积极性，提高运行人员的责任心和从业素质。对设备的健康状况、最佳运行方式应做到心中有数，在设备故障或堵煤时，需对设备的停运、运行方式及时、准确地作出判断，减少人为因素造成的浪费；对员工进行节能知识培训，让员工认识到节能的重要性，切实提高运行班组骨干员工的节能管理水平，使他们及时了解和掌握各种节能信息，将节能工作落到实处。