王傳勝

(華電能源股份有限公司哈爾濱第三發(fā)電廠，哈爾濱 150024)

0 引言

華電能源股份有限公司哈爾濱第三發(fā)電廠(以下簡(jiǎn)稱哈三電廠)目前總裝機(jī)容量1 600 MW，安裝有4臺(tái)國(guó)產(chǎn)化機(jī)組。其中，#3機(jī)組容量為600 MW，汽輪機(jī)為亞臨界、中間再熱、沖動(dòng)凝汽式。

全國(guó)亞臨界600 MW機(jī)組平均廠用電率為4.9%，而哈三電廠#3機(jī)組2012年廠用電率偏高，為5.3%。廠用電率是衡量火力發(fā)電機(jī)組經(jīng)濟(jì)性能的主要指標(biāo)之一，降低廠用電率是提高企業(yè)效益，降低發(fā)電成本的重要途徑。哈三電廠從運(yùn)行方式、設(shè)備匹配等角度對(duì)#3機(jī)組廠用電率偏高的原因進(jìn)行分析并提出了解決措施，使廠用電率明顯降低[1]。

1 2012年 #3機(jī)組發(fā)電量及設(shè)備耗電量

2012年，#3機(jī)組發(fā)電量及設(shè)備耗電量見表1。由表1可以看出，最主要的生產(chǎn)耗電量是輔機(jī)耗電量，占總耗電量的98.8%，要降低廠用電率必須從降低輔機(jī)消耗電量入手。發(fā)電過程中的廠用電主要消耗在正常連續(xù)運(yùn)行的汽輪機(jī)、鍋爐6 kV和4 kV轉(zhuǎn)機(jī)的用電上[2]。

表1 哈三電廠 #3機(jī)組2012年設(shè)備耗電量

注：年發(fā)電量為2 482 GW·h。

2 廠用電率偏高的原因分析及解決措施

2.1 循環(huán)水泵影響廠用電率分析與解決措施

2.1.1 循環(huán)水泵運(yùn)行方式不合理

哈三電廠#3機(jī)組配置了2臺(tái)無可調(diào)動(dòng)葉的混流循環(huán)水泵，運(yùn)行方式為2臺(tái)循環(huán)水泵同時(shí)運(yùn)行。當(dāng)氣溫較低時(shí)，為了保證循環(huán)水系統(tǒng)的安全，未采用單臺(tái)循環(huán)水泵運(yùn)行而另一臺(tái)備用的運(yùn)行方式。

循環(huán)水泵為6 kV電壓等級(jí)設(shè)備，是哈三電廠功率較大的輔機(jī)之一，循環(huán)水泵功率為3 164 kW。在統(tǒng)計(jì)哈三電廠2011年度汽輪機(jī)負(fù)荷及循環(huán)水進(jìn)水溫度的基礎(chǔ)上，理論上計(jì)算出機(jī)組利用小時(shí)數(shù)為4 745 h，單臺(tái)循環(huán)水泵運(yùn)行小時(shí)數(shù)可達(dá)到1 825 h，約耗電量3 164×1 825 ÷10 000=577(萬kW·h)，全年發(fā)電量為248 200萬kW·h，影響廠用電率為577÷248 200 ×100%=0.232%。

2.1.2 解決措施

汽輪機(jī)負(fù)荷及循環(huán)水進(jìn)水溫度對(duì)循環(huán)水泵投用方式有較大影響，合理選擇2個(gè)參數(shù)，通過試驗(yàn)計(jì)算可得到投用2臺(tái)與1臺(tái)循環(huán)水泵時(shí)汽輪機(jī)負(fù)荷的增量ΔNij(i為負(fù)荷參數(shù)，j為循環(huán)水進(jìn)水溫度參數(shù))。單臺(tái)循環(huán)水泵功率為3 164 kW，如果ΔNij>3 164 kW，則在此工況點(diǎn)投2臺(tái)循環(huán)水泵運(yùn)行；反之則投1臺(tái)循環(huán)水泵運(yùn)行。根據(jù)試驗(yàn)計(jì)算結(jié)果可繪制哈三電廠#3機(jī)組循環(huán)水泵優(yōu)化調(diào)度曲線，如圖1所示。圖1中，運(yùn)行工況點(diǎn)處在曲線左側(cè)應(yīng)投1臺(tái)循環(huán)水泵運(yùn)行，處在曲線右側(cè)應(yīng)投2臺(tái)循環(huán)水泵運(yùn)行[3]。

根據(jù)哈三電廠#3機(jī)組循環(huán)水泵優(yōu)化調(diào)度曲線，采用靈活的循環(huán)水泵運(yùn)行方式，縮短了2臺(tái)循環(huán)水泵同時(shí)運(yùn)行的時(shí)間，從而降低廠用電率。

循環(huán)水泵運(yùn)行方式優(yōu)化須保證循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，還可對(duì)單臺(tái)循環(huán)水泵運(yùn)行方式下備用泵聯(lián)啟進(jìn)行優(yōu)化。運(yùn)行泵故障跳閘，出口門在重錘重力的作用下迅速關(guān)閉，備用泵和其出口門要同時(shí)聯(lián)啟，以盡量減少事故情況下循環(huán)水壓的波動(dòng)。同時(shí)，要定期切換備用泵和加強(qiáng)日常維護(hù)，保證單泵運(yùn)行方式下的安全。

圖1 哈三電廠 #3機(jī)組循環(huán)水泵優(yōu)化調(diào)度曲線

2.2 爐水循環(huán)泵影響廠用電率分析與解決措施

2.2.1 爐水循環(huán)泵運(yùn)行方式不合理

哈三電廠#3鍋爐是強(qiáng)制循環(huán)鍋爐，依靠強(qiáng)制爐水循環(huán)泵來為爐水提供循環(huán)壓頭。哈三電廠#3鍋爐配有3臺(tái)強(qiáng)制爐水循環(huán)泵，每臺(tái)泵50%鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量(BMCR)容量，2臺(tái)爐水循環(huán)泵即可滿足鍋爐滿負(fù)荷運(yùn)行需要。投產(chǎn)以來，為確保爐水循環(huán)安全，避免運(yùn)行中爐水循環(huán)泵啟停對(duì)汽包水位產(chǎn)生影響，一直都是3臺(tái)泵運(yùn)行。另外，爐水循環(huán)泵出力是固定的，每臺(tái)爐水循環(huán)泵電機(jī)電流總維持在45 A附近，在負(fù)荷偏低的時(shí)段，對(duì)廠用電率的影響更加明顯。

爐水循環(huán)泵為6 kV電壓等級(jí)設(shè)備，爐水循環(huán)泵功率為491 kW，機(jī)組利用小時(shí)數(shù)為4 745 h，節(jié)約耗電量491×4 745÷10 000=233(萬kW·h)，影響廠用電率為233÷248 200×100%=0.094%。

2.2.2 解決措施

為降低廠用電率，嘗試了爐水循環(huán)泵“二運(yùn)一備”的運(yùn)行方式，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)2臺(tái)爐水循環(huán)泵完全可滿足鍋爐滿負(fù)荷運(yùn)行需要；只要預(yù)先調(diào)整汽包水位以配合爐水循環(huán)泵的倒換，選擇稍高水位啟動(dòng)備用泵、稍低水位停止運(yùn)行泵，就能保證倒換過程中汽包水位在正常范圍內(nèi)[4]。

2.3 凝結(jié)水泵影響廠用電率分析與解決措施

2.3.1 凝結(jié)水泵匹配不佳

哈三電廠凝結(jié)水泵匹配設(shè)計(jì)原則為：電動(dòng)機(jī)的最大輸出功率必須滿足滿負(fù)載下的轉(zhuǎn)矩和機(jī)械功率，哈三電廠#3機(jī)組是調(diào)峰機(jī)組，負(fù)載是變化的而電動(dòng)機(jī)的輸出功率卻是恒定的，在非最大負(fù)載時(shí)電動(dòng)機(jī)輸出了一部分多余功，損失了電能。為了滿足流量要求，采用調(diào)節(jié)節(jié)流閥，產(chǎn)生了相當(dāng)?shù)墓?jié)流損失，非常不經(jīng)濟(jì)。

凝結(jié)水泵為6 kV電壓等級(jí)設(shè)備，凝結(jié)水泵功率為2 040 kW，經(jīng)計(jì)算，變頻后節(jié)能在30%左右，即2 040×30% =612(kW)，機(jī)組利用小時(shí)數(shù)為4 745 h，節(jié)約耗電量612×4 745÷10 000=290(萬kW·h)，影響廠用電率為290÷248 200×100%=0.117%。

2.3.2 解決措施

對(duì)凝結(jié)水泵電機(jī)進(jìn)行了變頻改造，通過改變凝結(jié)水泵電機(jī)頻率，控制凝結(jié)水泵轉(zhuǎn)速，從而調(diào)節(jié)凝結(jié)水流量，達(dá)到了節(jié)能降耗、改善凝結(jié)水系統(tǒng)工作性能的目的。凝結(jié)水泵電動(dòng)機(jī)采用變頻調(diào)速控制后，凝結(jié)水調(diào)節(jié)門處于全開狀態(tài)，不參與調(diào)節(jié)。凝結(jié)水泵變轉(zhuǎn)速平滑調(diào)節(jié)，流量控制精準(zhǔn)，確保了除氧器水位穩(wěn)定。凝結(jié)水泵變頻調(diào)速后，除了節(jié)能效果明顯，凝結(jié)水泵變頻調(diào)速還可以降低凝結(jié)水泵出口壓力，徹底解決調(diào)節(jié)門因節(jié)流產(chǎn)生的噪聲和振動(dòng)問題，減少對(duì)凝結(jié)水系統(tǒng)管路沖擊，避免管系振動(dòng)而造成支吊架松脫或斷裂、焊口開裂、法蘭張口等故障，大大提高凝結(jié)水系統(tǒng)的可靠性。

2臺(tái)凝結(jié)水泵電機(jī)只配1臺(tái)變頻器，可通過“一拖二”接線方式，實(shí)現(xiàn)一臺(tái)凝結(jié)水泵變頻運(yùn)行，另一臺(tái)凝結(jié)水泵工頻備用[5]。

如圖2所示，可在6 kV B 段增設(shè)3套開關(guān)柜，即圖2中#3，#4，#5開關(guān)，通過切換#1～#5高壓開關(guān)，可以實(shí)現(xiàn)變頻器分別驅(qū)動(dòng)凝結(jié)水泵A電機(jī)和凝結(jié)水泵B 電機(jī)。2臺(tái)凝結(jié)水泵配1套變頻器，節(jié)約投資成本，減少維護(hù)量，運(yùn)行方式靈活。當(dāng)變頻器發(fā)生故障或檢修時(shí)，凝結(jié)水泵也可切至工頻運(yùn)行。

圖2 哈三電廠凝結(jié)水泵接線一次電氣系統(tǒng)

3 結(jié)論

本文對(duì)哈三電廠#3機(jī)組廠用電率偏高的問題進(jìn)行了研究，分析影響廠用電率的因素并采取針對(duì)措施后，測(cè)量計(jì)算發(fā)現(xiàn)：

(1)根據(jù)哈三電廠#3機(jī)組循環(huán)水泵優(yōu)化調(diào)度曲線，采用靈活的循環(huán)水泵運(yùn)行方式，縮短了2臺(tái)循環(huán)水泵同時(shí)運(yùn)行的時(shí)間，降低廠用電率0.232%。

(2)爐水循環(huán)泵采用“二運(yùn)一備”的運(yùn)行方式后，降低廠用電率0.094%。

(3)凝結(jié)水泵電機(jī)變頻改造后，降低廠用電率0.117%。

通過以上運(yùn)行方式調(diào)整、設(shè)備技術(shù)改造等工作，哈三電廠#3機(jī)組廠用電率下降了0.443%，若每年按24.82億kW·h 發(fā)電量計(jì)算，則每年可節(jié)電約1 000萬kW·h，經(jīng)濟(jì)效益良好。同時(shí)，還積極響應(yīng)了國(guó)家創(chuàng)建資源節(jié)約型社會(huì)和節(jié)能減排的方針，為構(gòu)建資源節(jié)約型社會(huì)做好了企業(yè)自己的本職工作，產(chǎn)生了良好的社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)：

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[4]徐甫榮.發(fā)電廠輔機(jī)節(jié)能改造技術(shù)方案分析[J].電氣傳動(dòng)自動(dòng)化，2004(1)：1-2.

[5]王玉彬.基于高壓變頻器的火電廠凝結(jié)水泵一拖二變頻調(diào)速改造[J].工礦自動(dòng)化，2006(6):88-90.