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先進(jìn)節(jié)能技術(shù)在火電廠的應(yīng)用及效果

文檔作者：劉滌萍焦慶豐黃志丹黃學(xué)工李明文檔來(lái)源： 1．湖南省節(jié)能中心 2．湖南省電力公司試驗(yàn)研究院大唐華銀電力股份有限公司湖南省經(jīng)委電力處		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2022年02月25日
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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(jìn)節(jié)能技術(shù)在火電廠的應(yīng)用及效果
劉滌萍 。焦慶豐 ，黃志丹 ，·黃學(xué)工 。李明
(1．湖南省節(jié)能中心，湖南長(zhǎng)沙410007；2．湖南省電力公司試驗(yàn)研究院，湖南長(zhǎng)沙410007；
3．大唐華銀電力股份有限公司，湖南長(zhǎng)沙410007；湖南省經(jīng)委電力處，湖南長(zhǎng)沙410011)
摘要：科技進(jìn)步對(duì)發(fā)電企業(yè)節(jié)能降耗具有明顯的促進(jìn)作用，先進(jìn)實(shí)用的節(jié)能技術(shù)在火
電廠得到廣泛應(yīng)用。介紹了少油點(diǎn)火與穩(wěn)燃、變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)在湖南省火電廠的應(yīng)用
情況及節(jié)能效果，明確提出了火電廠節(jié)能改造中應(yīng)注意的問(wèn)題。
關(guān)鍵詞：火電廠；少油點(diǎn)火與穩(wěn)燃；變頻調(diào)速；節(jié)能技術(shù)；改造
中圖分類號(hào)：TM621；TKO18 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1008-0198(2009)03-0054-03
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火電機(jī)組無(wú)論是冷、熱態(tài)啟動(dòng)，還是機(jī)組低負(fù)
荷運(yùn)行、鍋爐燃用煤質(zhì)變差時(shí)，都需投入油槍運(yùn)
行。由于火電廠燃油量大且價(jià)格高，導(dǎo)致發(fā)電成本
增加、經(jīng)濟(jì)效益下降，而使用先進(jìn)的技術(shù)，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(diǎn)火與穩(wěn)燃用油量，節(jié)油效果明顯。
水泵與風(fēng)機(jī)是火電廠的主要耗電輔機(jī)設(shè)備，一
般都采用定速驅(qū)動(dòng)，其輸出功率不能隨負(fù)荷變化而
調(diào)節(jié)，只能通過(guò)改變擋板或閥門的開(kāi)度來(lái)調(diào)整，勢(shì)
必造成部分能源的節(jié)流損失。與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我
國(guó)火電廠的煤耗偏高10％ 以上，其中一個(gè)原因是
主要輔機(jī)運(yùn)行效率低、廠用電率高。如何提高火電
廠輔機(jī)經(jīng)濟(jì)性，是一項(xiàng)重要的節(jié)能工作。
2 少油點(diǎn)火與穩(wěn)燃節(jié)能技術(shù)
少油點(diǎn)火與穩(wěn)燃節(jié)能技術(shù)是對(duì)鍋爐燃燒器原有
點(diǎn)火及穩(wěn)燃技術(shù)的創(chuàng)新和改進(jìn)，是將鍋爐大油槍改
造為能夠滿足使用要求的小油槍，同時(shí)對(duì)相關(guān)的燃
油、壓縮空氣系統(tǒng)和控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，以提高點(diǎn)
火系統(tǒng)燃油的霧化度和燃燒效率，一般在鍋爐啟動(dòng)
和穩(wěn)燃投油時(shí)具有良好的節(jié)油效果。
2．1 少油點(diǎn)火與穩(wěn)燃技術(shù)特點(diǎn)
2．1．1 氣化小油槍技術(shù)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(xì)油滴后燃
燒，同時(shí)利用燃燒產(chǎn)生的熱量對(duì)燃料進(jìn)行初期加
收稿日期：2009-02-26
熱、擴(kuò)容、后期加熱，在極短的時(shí)間內(nèi)完成油滴的
蒸發(fā)氣化，使油槍在正常工作過(guò)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(dá)1 500～2 000oC，可作為
高溫火核在煤粉燃燒器內(nèi)直接點(diǎn)燃煤粉燃燒，從而
實(shí)現(xiàn)在鍋爐啟、停及煤質(zhì)變差、低負(fù)荷穩(wěn)燃過(guò)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(duì)鍋爐燃用煤質(zhì)及穩(wěn)定性均有較嚴(yán)格的
要求，同時(shí)，系統(tǒng)故障較多、油槍易堵塞，運(yùn)行維
護(hù)成本較高。
2．1．2 機(jī)械霧化小油槍技術(shù)節(jié)油原理：直接改進(jìn)
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(dá)到快速點(diǎn)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(jī)械霧化
小油槍對(duì)鍋爐燃用煤質(zhì)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(fèi)用低、運(yùn)行維
護(hù)要求不高，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)用性較好。
2．2 少油點(diǎn)火與穩(wěn)燃技術(shù)的應(yīng)用效果
2．2．1 湖南某電廠采用少油點(diǎn)火與穩(wěn)燃技術(shù)作為
節(jié)能措施，應(yīng)用于2臺(tái)300 MW機(jī)組(w型火焰鍋
爐，雙調(diào)風(fēng)旋流燃燒器)。改造方案是拆除3，4
號(hào)鍋爐原有的A1，A2，A3，A ，C ，C2，C3，C4
各8個(gè)機(jī)械霧化大油槍，將其改造為機(jī)械霧化小油
槍，油槍出力由原來(lái)的1 500 kg／h改為600 kg／h，
同時(shí)更換原來(lái)的推進(jìn)裝置及汽缸、附屬設(shè)施，改進(jìn)
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(jīng)濟(jì)效益，見(jiàn)表1。
表1 300 MW 機(jī)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(tái)300 Mw機(jī)
組每年可節(jié)油240 t，若燃油價(jià)格按5 000 t計(jì)
算，則每年可產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益120萬(wàn)元。
2．2．2 湖南某電廠2 X 310 blW 機(jī)組的w型火焰
鍋爐，油槍采用前后墻布置，共24支，對(duì)2臺(tái)鍋
爐各12支油槍進(jìn)行機(jī)械霧化小油槍改造，油槍出
力由原來(lái)的950 kg／h改為450 kg／h，沒(méi)有改變安
裝方式以及油槍槍身，只改進(jìn)油槍霧化片，將霧化
片的霧化孔徑改小，目前已經(jīng)使用2年多時(shí)間，實(shí)
際使用情況理想，生產(chǎn)了較好的節(jié)能效益見(jiàn)表2。
表2 310 MW 機(jī)組鍋爐小油槍改造前后耗油情況
2臺(tái)鍋爐小油槍改造后年節(jié)油200 t，按燃油
5 000 YvJt計(jì)算，每年可節(jié)約燃油成本100萬(wàn)元，
小油槍改造費(fèi)用在當(dāng)年即可收回。
3 變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)
隨著高壓變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，各種大容量高
壓變頻器產(chǎn)品，既能滿足生產(chǎn)需要，又有節(jié)能效
果，同時(shí)可減少輔機(jī)設(shè)備檢修維護(hù)費(fèi)用，已成為火
電廠降低廠用電率、提高運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的有效途徑。
3．1 變頻調(diào)速技術(shù)特點(diǎn)
3．1．1 調(diào)節(jié)性能好
采用變頻調(diào)速后，調(diào)節(jié)范圍增大，與現(xiàn)有的控
制系統(tǒng)相結(jié)合，具有優(yōu)異的調(diào)節(jié)性能：調(diào)節(jié)平穩(wěn)、
調(diào)節(jié)范圍寬、調(diào)節(jié)線性度可達(dá)0．99、控制精度高；
可以運(yùn)行在不同轉(zhuǎn)速，滿足流量連續(xù)變化的要求。
3．1．2 啟動(dòng)電流沖擊小
在沒(méi)有變頻裝置而直接啟動(dòng)時(shí)，一般會(huì)產(chǎn)生6
— 7倍額定值的啟動(dòng)電流，對(duì)電機(jī)、電纜、開(kāi)關(guān)產(chǎn)
生很大的電流沖擊，影響設(shè)備的使用性能；使用變
頻裝置啟動(dòng)時(shí)，電流從零開(kāi)始，隨轉(zhuǎn)速升高而增
加，不會(huì)超過(guò)額定電流，真正實(shí)現(xiàn)了軟啟動(dòng)。
3．1．3 電源容量利用率高
使用變頻調(diào)速裝置后，功率因數(shù)高(一般在
0．95以上)，節(jié)省無(wú)功，減輕了變壓器負(fù)擔(dān)，提高
了電源容量利用率。
此外，采用變頻調(diào)速的電機(jī)運(yùn)行頻率一般為
40 Hz，運(yùn)行噪音明顯下降，在低速運(yùn)行時(shí)基本聽(tīng)
不到噪音，明顯改善了運(yùn)行環(huán)境。
3．2 變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用效果
隨著高壓變頻調(diào)速技術(shù)日趨成熟，高參數(shù)、大
容量變頻器價(jià)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(duì)風(fēng)
機(jī)、水泵等電機(jī)進(jìn)行了變頻調(diào)速改造，降低了廠用
電率，實(shí)現(xiàn)了輔機(jī)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
3．2．1 鍋爐風(fēng)機(jī)的變頻改造
鍋爐送、引風(fēng)機(jī)及一次風(fēng)機(jī)是火電廠內(nèi)的耗電
大戶，其耗電量約占廠用電量的30％、機(jī)組發(fā)電
量的2％左右，是變頻技術(shù)改造的首選對(duì)象。
某電廠300 MW 機(jī)組，鍋爐一次風(fēng)機(jī)型號(hào)為
G5—54N0．19．5F，制粉系統(tǒng)為直吹式。采用了不
改變?cè)酗L(fēng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)而只加裝變頻器的改造方
案，利用變頻器來(lái)改變電機(jī)轉(zhuǎn)速、調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)風(fēng)量，
取得了最大限度的節(jié)能效果。在200 Mw 負(fù)荷工況
下，與另1臺(tái)沒(méi)有改造機(jī)組的對(duì)比試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表
3。
表3 一次風(fēng)機(jī)變頻改造節(jié)電效果比較
根據(jù)該電廠2008年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，機(jī)組平均負(fù)荷
率72％ ，實(shí)際運(yùn)行約6000h，1臺(tái)一次風(fēng)機(jī)變頻
運(yùn)行比工頻運(yùn)行每小時(shí)節(jié)電700 kW，則全年可節(jié)
電：700 kW X6 000 h=420萬(wàn)kwh；按平均電量?jī)r(jià)
格0．3~tJkWh，，機(jī)組全年節(jié)電獲得的經(jīng)濟(jì)效益為：
420萬(wàn)kwh／'臺(tái)×0．3~_／kWh×2臺(tái)=252萬(wàn)元。
可見(jiàn)變頻節(jié)能改造的經(jīng)濟(jì)效益很好。實(shí)際上，
低負(fù)荷下變頻調(diào)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(tái)發(fā)電機(jī)組通常設(shè)計(jì)2臺(tái)110％容量
的凝結(jié)水泵，1臺(tái)運(yùn)行，1臺(tái)備用。由于凝結(jié)水泵
定速運(yùn)行，靠出口調(diào)節(jié)門進(jìn)行節(jié)流控制，節(jié)流量
大，出口壓力高，經(jīng)常發(fā)生管道法蘭沖壞，造成大
- 55 ·
節(jié)能降耗專欄 湖南電力 第29；-f~／2009年第3期
量漏水，導(dǎo)致不能正常運(yùn)行甚至損壞凝泵，增加了
維護(hù)工作量；電動(dòng)調(diào)節(jié)門是電動(dòng)機(jī)械結(jié)構(gòu)，存在線
性度差、調(diào)節(jié)滯后、調(diào)節(jié)品質(zhì)差等問(wèn)題，影響水位
調(diào)節(jié)的穩(wěn)定性；而且由于凝結(jié)水壓力高，再循環(huán)門
容易發(fā)生內(nèi)漏。這些嚴(yán)重威脅著機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)
行。
凝結(jié)水泵電動(dòng)機(jī)的功率范圍是500 —
1 500 kW，有必要進(jìn)彳 寓壓變頻改造。因?yàn)槟Y(jié)水
泵一用一備，采用1臺(tái)高壓變頻器的“一拖二”方案
較為經(jīng)濟(jì)。典型工況下的對(duì)比試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表4。
表4 凝結(jié)水泵變頻改造節(jié)電效果比較
凝結(jié)水泵采用變頻調(diào)速改造后，不需要調(diào)門節(jié)
流調(diào)節(jié)，運(yùn)行壓力降低，再循環(huán)門的泄漏可以消
除，部分負(fù)荷下電機(jī)的功耗大幅下降。
根據(jù)表4中的數(shù)據(jù)，以80％額定負(fù)荷的節(jié)電
效果計(jì)算，凝結(jié)水泵變頻運(yùn)行比定速運(yùn)行每天節(jié)電
10680 kWh，1年按運(yùn)行250d計(jì)算，全年可節(jié)電：
10680 kwh×250=267萬(wàn)kWh
按平均電量?jī)r(jià)格0．3 re／kWh，則全年節(jié)電獲
得的經(jīng)濟(jì)效益為：267萬(wàn)kWh×0．3~／kWh=80．1
萬(wàn)元。
低負(fù)荷下變頻調(diào)節(jié)具有節(jié)能效果，同時(shí)，由于
變頻運(yùn)行時(shí)壓力降低，可避免管道震動(dòng)、法蘭沖
壞，還提高了機(jī)組的可靠性。
1臺(tái)300 MW 機(jī)組的送、引風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)、
凝結(jié)水泵等主要輔機(jī)全部實(shí)施變頻改造后，預(yù)計(jì)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(biāo)準(zhǔn)煤約5 000 t，
減少發(fā)電成本350萬(wàn)元。
4 火電廠節(jié)能改造中應(yīng)注意的問(wèn)題
4．1 少油點(diǎn)火與穩(wěn)燃改造
4．1．1 受煤炭市場(chǎng)影響，湖南省火電廠人廠煤種
雜、煤質(zhì)差、煤質(zhì)波動(dòng)范圍大，鍋爐實(shí)際燃用煤質(zhì)
嚴(yán)重偏離設(shè)計(jì)值，大部分設(shè)計(jì)燃用貧煤的鍋爐被迫
摻燒大量無(wú)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(shù)，主要因?yàn)樵趩?
· 56 ·
動(dòng)期間，特別是冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)，氣化小油槍出力偏
小，難以實(shí)現(xiàn)直接點(diǎn)燃無(wú)煙煤煤粉的目的，導(dǎo)致啟
動(dòng)時(shí)間大大延長(zhǎng)，其節(jié)油效果并不明顯。
4．1．2 機(jī)械霧化小油槍節(jié)能改造，是以降低油槍
出力實(shí)現(xiàn)節(jié)油為目標(biāo)的，但同時(shí)也減弱了油槍點(diǎn)火
與穩(wěn)燃的能力，因此在機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行或鍋爐燃用
煤質(zhì)變差時(shí)，應(yīng)特別注意爐內(nèi)燃燒穩(wěn)定性，提前做
好投油穩(wěn)燃的技術(shù)和思想準(zhǔn)備，防止發(fā)生鍋爐滅火
甚至非停事故。
4．1．3 在機(jī)組啟動(dòng)，特別是冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)一定注意
控制啟動(dòng)速度，防止啟動(dòng)速度過(guò)快或投粉過(guò)早，造
成煤粉燃燒不完全。當(dāng)燃煤揮發(fā)分偏低(干燥無(wú)
灰基在5％左右)時(shí)，即使是在小油槍燃燒良好、
爐膛熱風(fēng)溫度達(dá)到常規(guī)投粉要求的情況下，小油槍
也可能僅點(diǎn)燃少部分煤粉，使鍋爐尾部煙道積粉，
因此，必須加強(qiáng)運(yùn)行監(jiān)視，適當(dāng)調(diào)整運(yùn)行方式，及
時(shí)消除安全隱患。
4．2 變頻調(diào)速改造
4．2．1 電動(dòng)機(jī)作為輔機(jī)的動(dòng)力源其作用非常重要，
在變頻調(diào)速改造時(shí)，首先須考慮系統(tǒng)的可靠性。如
果因?yàn)樽冾l裝置故障造成輔機(jī)跳閘甚至鍋爐滅火，
帶來(lái)的損失是不能簡(jiǎn)單地用節(jié)電效果來(lái)折算的。
4．2．2 變頻調(diào)速改造，應(yīng)科學(xué)地選擇對(duì)象。對(duì)于
負(fù)荷變化較大的電動(dòng)機(jī)，使用變頻調(diào)速裝置節(jié)電效
果較明顯，而對(duì)于負(fù)荷變化較小的電動(dòng)機(jī)，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(dāng)可觀的初始投資。
4．2．3 變頻調(diào)速以轉(zhuǎn)矩大、精度高、功能強(qiáng)、可
靠性高、操作簡(jiǎn)便等功能優(yōu)于其它調(diào)速方式。但轉(zhuǎn)
速調(diào)節(jié)范圍不宜過(guò)大，通常應(yīng)不低于額定轉(zhuǎn)速的
50％，最好在70％ ～100％之間。當(dāng)轉(zhuǎn)速低于50％
額定轉(zhuǎn)速時(shí)，風(fēng)機(jī)、水泵本身的效率明顯下降，采
用變頻調(diào)速反而不經(jīng)濟(jì)。
參考文獻(xiàn)
[1]鍋爐油槍節(jié)油改造項(xiàng)目驗(yàn)收評(píng)審會(huì)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(fēng)機(jī)變頻改造技術(shù)
’及應(yīng)用[J]．華電技術(shù)，2008，(8)．
作者簡(jiǎn)介：
劉滌萍(1961一)，女，副總工程師，長(zhǎng)期從事節(jié)能測(cè)試、節(jié)能
技改、節(jié)能監(jiān)測(cè)及能源審計(jì)監(jiān)察工作。

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