哈三電廠廠用電率偏高原因分析及處理

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(以下簡稱哈三電廠)目前總裝機容量1 600 MW，安裝有4臺國產(chǎn)化機組。其中，#3機組容量為600 MW，汽輪機為亞臨界、中間再熱、沖動凝汽式。

全國亞臨界600 MW機組平均廠用電率為4.9%，而哈三電廠#3機組2012年廠用電率偏高，為5.3%。廠用電率是衡量火力發(fā)電機組經(jīng)濟性能的主要指標之一，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。哈三電廠從運行方式、設備匹配等角度對#3機組廠用電率偏高的原因進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機組發(fā)電量及設備耗電量

2012年，#3機組發(fā)電量及設備耗電量見表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)運行的汽輪機、鍋爐6 kV和4 kV轉(zhuǎn)機的用電上[2]。

表1 哈三電廠 #3機組2012年設備耗電量

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)水泵運行方式不合理

哈三電廠#3機組配置了2臺無可調(diào)動葉的混流循環(huán)水泵，運行方式為2臺循環(huán)水泵同時運行。當氣溫較低時，為了保證循環(huán)水系統(tǒng)的安全，未采用單臺循環(huán)水泵運行而另一臺備用的運行方式。

循環(huán)水泵為6 kV電壓等級設備，是哈三電廠功率較大的輔機之一，循環(huán)水泵功率為3 164 kW。在統(tǒng)計哈三電廠2011年度汽輪機負荷及循環(huán)水進水溫度的基礎上，理論上計算出機組利用小時數(shù)為4 745 h，單臺循環(huán)水泵運行小時數(shù)可達到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

汽輪機負荷及循環(huán)水進水溫度對循環(huán)水泵投用方式有較大影響，合理選擇2個參數(shù)，通過試驗計算可得到投用2臺與1臺循環(huán)水泵時汽輪機負荷的增量ΔNij(i為負荷參數(shù)，j為循環(huán)水進水溫度參數(shù))。單臺循環(huán)水泵功率為3 164 kW，如果ΔNij>3 164 kW，則在此工況點投2臺循環(huán)水泵運行；反之則投1臺循環(huán)水泵運行。根據(jù)試驗計算結(jié)果可繪制哈三電廠#3機組循環(huán)水泵優(yōu)化調(diào)度曲線，如圖1所示。圖1中，運行工況點處在曲線左側(cè)應投1臺循環(huán)水泵運行，處在曲線右側(cè)應投2臺循環(huán)水泵運行[3]。

根據(jù)哈三電廠#3機組循環(huán)水泵優(yōu)化調(diào)度曲線，采用靈活的循環(huán)水泵運行方式，縮短了2臺循環(huán)水泵同時運行的時間，從而降低廠用電率。

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

圖1 哈三電廠 #3機組循環(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)泵運行方式不合理

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

爐水循環(huán)泵為6 kV電壓等級設備，爐水循環(huán)泵功率為491 kW，機組利用小時數(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“二運一備”的運行方式，試驗發(fā)現(xiàn)2臺爐水循環(huán)泵完全可滿足鍋爐滿負荷運行需要；只要預先調(diào)整汽包水位以配合爐水循環(huán)泵的倒換，選擇稍高水位啟動備用泵、稍低水位停止運行泵，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)水泵匹配設計原則為：電動機的最大輸出功率必須滿足滿負載下的轉(zhuǎn)矩和機械功率，哈三電廠#3機組是調(diào)峰機組，負載是變化的而電動機的輸出功率卻是恒定的，在非最大負載時電動機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?shù)墓?jié)流損失，非常不經(jīng)濟。

凝結(jié)水泵為6 kV電壓等級設備，凝結(jié)水泵功率為2 040 kW，經(jīng)計算，變頻后節(jié)能在30%左右，即2 040×30% =612(kW)，機組利用小時數(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

對凝結(jié)水泵電機進行了變頻改造，通過改變凝結(jié)水泵電機頻率，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)水泵電動機采用變頻調(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，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)生的噪聲和振動問題，減少對凝結(jié)水系統(tǒng)管路沖擊，避免管系振動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臺凝結(jié)水泵電機只配1臺變頻器，可通過“一拖二”接線方式，實現(xiàn)一臺凝結(jié)水泵變頻運行，另一臺凝結(jié)水泵工頻備用[5]。

如圖2所示，可在6 kV B 段增設3套開關柜，即圖2中#3，#4，#5開關，通過切換#1～#5高壓開關，可以實現(xiàn)變頻器分別驅(qū)動凝結(jié)水泵A電機和凝結(jié)水泵B 電機。2臺凝結(jié)水泵配1套變頻器，節(jié)約投資成本，減少維護量，運行方式靈活。當變頻器發(fā)生故障或檢修時，凝結(jié)水泵也可切至工頻運行。

圖2 哈三電廠凝結(jié)水泵接線一次電氣系統(tǒng)

3 結(jié)論

本文對哈三電廠#3機組廠用電率偏高的問題進行了研究，分析影響廠用電率的因素并采取針對措施后，測量計算發(fā)現(xiàn)：

(1)根據(jù)哈三電廠#3機組循環(huán)水泵優(yōu)化調(diào)度曲線，采用靈活的循環(huán)水泵運行方式，縮短了2臺循環(huán)水泵同時運行的時間，降低廠用電率0.232%。

(2)爐水循環(huán)泵采用“二運一備”的運行方式后，降低廠用電率0.094%。

(3)凝結(jié)水泵電機變頻改造后，降低廠用電率0.117%。

通過以上運行方式調(diào)整、設備技術改造等工作，哈三電廠#3機組廠用電率下降了0.443%，若每年按24.82億kW·h 發(fā)電量計算，則每年可節(jié)電約1 000萬kW·h，經(jīng)濟效益良好。同時，還積極響應了國家創(chuàng)建資源節(jié)約型社會和節(jié)能減排的方針，為構建資源節(jié)約型社會做好了企業(yè)自己的本職工作，產(chǎn)生了良好的社會效益。

參考文獻：

[1]劉玉寧.電廠廠用電率及其對策[J].東方電氣評論，2002(9)：158-159.

[2]荷小耐，皮華忠.火電廠節(jié)能淺析[J].江西能源，2005(4)：38-39.

[3]杜天新.600 MW超臨界機組循環(huán)水泵經(jīng)濟運行分析[J].華東電力，2008(2):41-44.

[4]徐甫榮.發(fā)電廠輔機節(jié)能改造技術方案分析[J].電氣傳動自動化，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].工礦自動化，2006(6):88-90.