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先進節(jié)能技術在火電廠的應用及效果

文檔作者：劉滌萍焦慶豐黃志丹黃學工李明文檔來源： 1．湖南省節(jié)能中心 2．湖南省電力公司試驗研究院大唐華銀電力股份有限公司湖南省經委電力處			點擊數：
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節(jié)能降耗專欄 湖南電力 第29 5~／2009年第3期
先進節(jié)能技術在火電廠的應用及效果
劉滌萍 。焦慶豐 ，黃志丹 ，·黃學工 。李明
(1．湖南省節(jié)能中心，湖南長沙410007；2．湖南省電力公司試驗研究院，湖南長沙410007；
3．大唐華銀電力股份有限公司，湖南長沙410007；湖南省經委電力處，湖南長沙410011)
摘要：科技進步對發(fā)電企業(yè)節(jié)能降耗具有明顯的促進作用，先進實用的節(jié)能技術在火
電廠得到廣泛應用。介紹了少油點火與穩(wěn)燃、變頻調速節(jié)能技術在湖南省火電廠的應用
情況及節(jié)能效果，明確提出了火電廠節(jié)能改造中應注意的問題。
關鍵詞：火電廠；少油點火與穩(wěn)燃；變頻調速；節(jié)能技術；改造
中圖分類號：TM621；TKO18 文獻標識碼：B 文章編號：1008-0198(2009)03-0054-03
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火電機組無論是冷、熱態(tài)啟動，還是機組低負
荷運行、鍋爐燃用煤質變差時，都需投入油槍運
行。由于火電廠燃油量大且價格高，導致發(fā)電成本
增加、經濟效益下降，而使用先進的技術，可使燃
油霧化效果更好，改善燃燒狀況，提高燃燒效率，
減少點火與穩(wěn)燃用油量，節(jié)油效果明顯。
水泵與風機是火電廠的主要耗電輔機設備，一
般都采用定速驅動，其輸出功率不能隨負荷變化而
調節(jié)，只能通過改變擋板或閥門的開度來調整，勢
必造成部分能源的節(jié)流損失。與發(fā)達國家相比，我
國火電廠的煤耗偏高10％ 以上，其中一個原因是
主要輔機運行效率低、廠用電率高。如何提高火電
廠輔機經濟性，是一項重要的節(jié)能工作。
2 少油點火與穩(wěn)燃節(jié)能技術
少油點火與穩(wěn)燃節(jié)能技術是對鍋爐燃燒器原有
點火及穩(wěn)燃技術的創(chuàng)新和改進，是將鍋爐大油槍改
造為能夠滿足使用要求的小油槍，同時對相關的燃
油、壓縮空氣系統(tǒng)和控制系統(tǒng)進行改造，以提高點
火系統(tǒng)燃油的霧化度和燃燒效率，一般在鍋爐啟動
和穩(wěn)燃投油時具有良好的節(jié)油效果。
2．1 少油點火與穩(wěn)燃技術特點
2．1．1 氣化小油槍技術節(jié)油原理：利用壓縮空氣
的高速射流將燃油直接擊碎，霧化成超細油滴后燃
燒，同時利用燃燒產生的熱量對燃料進行初期加
收稿日期：2009-02-26
熱、擴容、后期加熱，在極短的時間內完成油滴的
蒸發(fā)氣化，使油槍在正常工作過程中直接燃燒氣體
燃料，從而大大提高燃燒效率和火焰溫度。氣化燃
燒后的火焰中心溫度高達1 500～2 000oC，可作為
高溫火核在煤粉燃燒器內直接點燃煤粉燃燒，從而
實現在鍋爐啟、停及煤質變差、低負荷穩(wěn)燃過程中
節(jié)約燃油的目的。氣化小油槍出力一般為5O～
100 kg／h，對鍋爐燃用煤質及穩(wěn)定性均有較嚴格的
要求，同時，系統(tǒng)故障較多、油槍易堵塞，運行維
護成本較高。
2．1．2 機械霧化小油槍技術節(jié)油原理：直接改進
油槍霧化片，將霧化片的霧化孔徑改小，提高燃油
的霧化效果和燃燒效率，達到快速點燃煤粉、穩(wěn)定
燃燒及節(jié)油的目的。通常是拆除原有的大油槍，將
其改造為400～600 kg／h出力的小油槍。機械霧化
小油槍對鍋爐燃用煤質及穩(wěn)定性的要求低于氣化小
油槍，且系統(tǒng)改造工作量小、改造費用低、運行維
護要求不高，現場實用性較好。
2．2 少油點火與穩(wěn)燃技術的應用效果
2．2．1 湖南某電廠采用少油點火與穩(wěn)燃技術作為
節(jié)能措施，應用于2臺300 MW機組(w型火焰鍋
爐，雙調風旋流燃燒器)。改造方案是拆除3，4
號鍋爐原有的A1，A2，A3，A ，C ，C2，C3，C4
各8個機械霧化大油槍，將其改造為機械霧化小油
槍，油槍出力由原來的1 500 kg／h改為600 kg／h，
同時更換原來的推進裝置及汽缸、附屬設施，改進
火檢系統(tǒng)。2008年7月改造竣工后，取得了明顯
第29~-／2009年第3期 湖南電力 節(jié)能降耗專欄
的經濟效益，見表1。
表1 300 MW 機組小油槍改造前后耗油情況
從表1可看出，改造后該電廠2臺300 Mw機
組每年可節(jié)油240 t，若燃油價格按5 000 t計
算，則每年可產生直接經濟效益120萬元。
2．2．2 湖南某電廠2 X 310 blW 機組的w型火焰
鍋爐，油槍采用前后墻布置，共24支，對2臺鍋
爐各12支油槍進行機械霧化小油槍改造，油槍出
力由原來的950 kg／h改為450 kg／h，沒有改變安
裝方式以及油槍槍身，只改進油槍霧化片，將霧化
片的霧化孔徑改小，目前已經使用2年多時間，實
際使用情況理想，生產了較好的節(jié)能效益見表2。
表2 310 MW 機組鍋爐小油槍改造前后耗油情況
2臺鍋爐小油槍改造后年節(jié)油200 t，按燃油
5 000 YvJt計算，每年可節(jié)約燃油成本100萬元，
小油槍改造費用在當年即可收回。
3 變頻調速節(jié)能技術
隨著高壓變頻調速技術的發(fā)展，各種大容量高
壓變頻器產品，既能滿足生產需要，又有節(jié)能效
果，同時可減少輔機設備檢修維護費用，已成為火
電廠降低廠用電率、提高運行經濟性的有效途徑。
3．1 變頻調速技術特點
3．1．1 調節(jié)性能好
采用變頻調速后，調節(jié)范圍增大，與現有的控
制系統(tǒng)相結合，具有優(yōu)異的調節(jié)性能：調節(jié)平穩(wěn)、
調節(jié)范圍寬、調節(jié)線性度可達0．99、控制精度高；
可以運行在不同轉速，滿足流量連續(xù)變化的要求。
3．1．2 啟動電流沖擊小
在沒有變頻裝置而直接啟動時，一般會產生6
— 7倍額定值的啟動電流，對電機、電纜、開關產
生很大的電流沖擊，影響設備的使用性能；使用變
頻裝置啟動時，電流從零開始，隨轉速升高而增
加，不會超過額定電流，真正實現了軟啟動。
3．1．3 電源容量利用率高
使用變頻調速裝置后，功率因數高(一般在
0．95以上)，節(jié)省無功，減輕了變壓器負擔，提高
了電源容量利用率。
此外，采用變頻調速的電機運行頻率一般為
40 Hz，運行噪音明顯下降，在低速運行時基本聽
不到噪音，明顯改善了運行環(huán)境。
3．2 變頻調速技術的應用效果
隨著高壓變頻調速技術日趨成熟，高參數、大
容量變頻器價格不斷降低，已逐漸成為火電廠節(jié)能
降耗的重要措施之一。湖南省已有多家火電廠對風
機、水泵等電機進行了變頻調速改造，降低了廠用
電率，實現了輔機的經濟運行。
3．2．1 鍋爐風機的變頻改造
鍋爐送、引風機及一次風機是火電廠內的耗電
大戶，其耗電量約占廠用電量的30％、機組發(fā)電
量的2％左右，是變頻技術改造的首選對象。
某電廠300 MW 機組，鍋爐一次風機型號為
G5—54N0．19．5F，制粉系統(tǒng)為直吹式。采用了不
改變原有風機和電動機而只加裝變頻器的改造方
案，利用變頻器來改變電機轉速、調節(jié)風機風量，
取得了最大限度的節(jié)能效果。在200 Mw 負荷工況
下，與另1臺沒有改造機組的對比試驗數據見表
3。
表3 一次風機變頻改造節(jié)電效果比較
根據該電廠2008年統(tǒng)計數據，機組平均負荷
率72％ ，實際運行約6000h，1臺一次風機變頻
運行比工頻運行每小時節(jié)電700 kW，則全年可節(jié)
電：700 kW X6 000 h=420萬kwh；按平均電量價
格0．3~tJkWh，，機組全年節(jié)電獲得的經濟效益為：
420萬kwh／'臺×0．3~_／kWh×2臺=252萬元。
可見變頻節(jié)能改造的經濟效益很好。實際上，
低負荷下變頻調節(jié)的節(jié)能效果明顯，改造投資可以
很快收回。
3．2．2 水泵的變頻改造
火電廠1臺發(fā)電機組通常設計2臺110％容量
的凝結水泵，1臺運行，1臺備用。由于凝結水泵
定速運行，靠出口調節(jié)門進行節(jié)流控制，節(jié)流量
大，出口壓力高，經常發(fā)生管道法蘭沖壞，造成大
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節(jié)能降耗專欄 湖南電力 第29；-f~／2009年第3期
量漏水，導致不能正常運行甚至損壞凝泵，增加了
維護工作量；電動調節(jié)門是電動機械結構，存在線
性度差、調節(jié)滯后、調節(jié)品質差等問題，影響水位
調節(jié)的穩(wěn)定性；而且由于凝結水壓力高，再循環(huán)門
容易發(fā)生內漏。這些嚴重威脅著機組安全經濟運
行。
凝結水泵電動機的功率范圍是500 —
1 500 kW，有必要進彳 寓壓變頻改造。因為凝結水
泵一用一備，采用1臺高壓變頻器的“一拖二”方案
較為經濟。典型工況下的對比試驗數據見表4。
表4 凝結水泵變頻改造節(jié)電效果比較
凝結水泵采用變頻調速改造后，不需要調門節(jié)
流調節(jié)，運行壓力降低，再循環(huán)門的泄漏可以消
除，部分負荷下電機的功耗大幅下降。
根據表4中的數據，以80％額定負荷的節(jié)電
效果計算，凝結水泵變頻運行比定速運行每天節(jié)電
10680 kWh，1年按運行250d計算，全年可節(jié)電：
10680 kwh×250=267萬kWh
按平均電量價格0．3 re／kWh，則全年節(jié)電獲
得的經濟效益為：267萬kWh×0．3~／kWh=80．1
萬元。
低負荷下變頻調節(jié)具有節(jié)能效果，同時，由于
變頻運行時壓力降低，可避免管道震動、法蘭沖
壞，還提高了機組的可靠性。
1臺300 MW 機組的送、引風機、一次風機、
凝結水泵等主要輔機全部實施變頻改造后，預計可
降低廠用電率1％ ～1．2％ ，折合供電煤耗可降低
約3．5—4．2 g／kWh，每年可節(jié)約標準煤約5 000 t，
減少發(fā)電成本350萬元。
4 火電廠節(jié)能改造中應注意的問題
4．1 少油點火與穩(wěn)燃改造
4．1．1 受煤炭市場影響，湖南省火電廠人廠煤種
雜、煤質差、煤質波動范圍大，鍋爐實際燃用煤質
嚴重偏離設計值，大部分設計燃用貧煤的鍋爐被迫
摻燒大量無煙煤，因此，在這種燃煤狀況下。鍋爐
油槍改造不宜采用氣化小油槍技術，主要因為在啟
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動期間，特別是冷態(tài)啟動時，氣化小油槍出力偏
小，難以實現直接點燃無煙煤煤粉的目的，導致啟
動時間大大延長，其節(jié)油效果并不明顯。
4．1．2 機械霧化小油槍節(jié)能改造，是以降低油槍
出力實現節(jié)油為目標的，但同時也減弱了油槍點火
與穩(wěn)燃的能力，因此在機組低負荷運行或鍋爐燃用
煤質變差時，應特別注意爐內燃燒穩(wěn)定性，提前做
好投油穩(wěn)燃的技術和思想準備，防止發(fā)生鍋爐滅火
甚至非停事故。
4．1．3 在機組啟動，特別是冷態(tài)啟動時一定注意
控制啟動速度，防止啟動速度過快或投粉過早，造
成煤粉燃燒不完全。當燃煤揮發(fā)分偏低(干燥無
灰基在5％左右)時，即使是在小油槍燃燒良好、
爐膛熱風溫度達到常規(guī)投粉要求的情況下，小油槍
也可能僅點燃少部分煤粉，使鍋爐尾部煙道積粉，
因此，必須加強運行監(jiān)視，適當調整運行方式，及
時消除安全隱患。
4．2 變頻調速改造
4．2．1 電動機作為輔機的動力源其作用非常重要，
在變頻調速改造時，首先須考慮系統(tǒng)的可靠性。如
果因為變頻裝置故障造成輔機跳閘甚至鍋爐滅火，
帶來的損失是不能簡單地用節(jié)電效果來折算的。
4．2．2 變頻調速改造，應科學地選擇對象。對于
負荷變化較大的電動機，使用變頻調速裝置節(jié)電效
果較明顯，而對于負荷變化較小的電動機，則節(jié)電
效果不明顯，反而增加了中間環(huán)節(jié)和損耗，還有相
當可觀的初始投資。
4．2．3 變頻調速以轉矩大、精度高、功能強、可
靠性高、操作簡便等功能優(yōu)于其它調速方式。但轉
速調節(jié)范圍不宜過大，通常應不低于額定轉速的
50％，最好在70％ ～100％之間。當轉速低于50％
額定轉速時，風機、水泵本身的效率明顯下降，采
用變頻調速反而不經濟。
參考文獻
[1]鍋爐油槍節(jié)油改造項目驗收評審會議材料[R]．大唐華銀電
力股份有限公司．2009．
[2]李明，黃丕維，朱光明，等．火電廠泵與風機變頻改造技術
’及應用[J]．華電技術，2008，(8)．
作者簡介：
劉滌萍(1961一)，女，副總工程師，長期從事節(jié)能測試、節(jié)能
技改、節(jié)能監(jiān)測及能源審計監(jiān)察工作。

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