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關鍵詞:供熱發展 對策 建議
中圖分類號:TU99 文獻標識碼:A 文章編號:1007-3973(2010)011-118-01
1 供熱現狀
截至目前,米東區現有供熱企業5家,集中供熱總面積達445萬平方米,建設了區域鍋爐房7座;熱電聯產l座,安裝鍋爐21臺(單臺最大容量為80噸),鍋爐總噸位達641噸;新建換熱站62座;鋪設管網106公里。通過十年集中供熱建設和拆并小鍋爐的實施,米東區共取締分散鍋爐近500臺,有力地改善了城區的空氣環境,為優化投資發展環境和建設生態城區奠定了堅實的基礎。
2 存在問題
2.1 米東區供熱專項規劃急需編制和完善
隨著米東區經濟快速增長,房地產開發規模迅速擴大,各類園區、產業功能區逐漸增多,供熱需求和供熱建設的快速發展與規劃編制工作相對滯后之間的矛盾日趨嚴重。目前供熱建設缺乏科學指導和宏觀掌控,急需編制和完善。
2.2 供熱管線建設與道路建設不同步
在米東大道、500工業園以及城區道路建設中,給排水、燃氣、電纜等市政管線均按設計一次性鋪設到位,但受資金、拆遷等方面的影響,供熱管線沒有鋪設,給今后供熱管網建設留下了很大的障礙和阻力。
2.3 熱電廠建設急待規范
米東區作為首府副中心和新型工業產業基地,工業和民用熱負荷將快速增長,吸引了眾多企業投資建設熱電廠。目前,米東區神新煤矸石熱電廠已投入運行;神東熱電廠正在建設之中:垃圾焚燒發電項目也在積極申報之中。隨著神東熱電廠投入運行,供熱范圍將覆蓋整個米東城區,輻射米東大道兩側的供熱面積,可滿足米東區用電、用熱的需求。如繼續新上項目,勢必造成米東區熱電聯產相對過剩,影響到該行業的健康發展。
2.4 拆并小鍋爐和改造老化管網力度仍需加大
目前,米東區分散鍋爐主要集中于米東大道兩側,多是破產或困難企業自供的鍋爐房,現有的供熱設施多是80年代初建設,使用年限已超過20年,鍋爐設備陳舊老化,供熱管道年久失修,跑、冒、滴、漏現象嚴重,冬季供暖中不僅煙塵污染嚴重,而且存在極大的安全隱患。因此,加快熱電聯產項目建設,大力實施拆并鍋爐和改造老化管網工程已刻不容緩。
2.5 供熱計量、報停等配套政策急需完善
目前,米東區尚未制定供熱計量銷售標準,而烏魯木齊市供熱計量銷售價格又不包括原米泉市行政區域。同時,既有住宅供熱計量和節能改造工作也落后于中心城區,亟待加強。
3 對策和建議
根據米東區集中供熱的現狀和存在問題,主要對策和建議有:
3.1 盡快編制和完善米東區供熱規劃
一個科學、合理、切實、可行的供熱規劃是指導城市供熱建設和管理的重要依據,是避免重復建設的可靠保證。區政府及有關部門應組織相關人員進行調研,按照烏魯木齊市總體規劃和供熱專項規劃的要求,并結合米東區供熱的實際情況,堅持優先發展熱電聯產,輔助于區域集中供熱;并積極推廣使用清潔能源供熱的原則,盡快編制米東區供熱專項規劃,確保城市供熱健康有序發展。
3.2 堅持供熱管網與城市道路同步規劃設計、同步建設實施。
供熱管網要按照全面規劃,分部實施的原則進行建設:特別是熱電聯產項目配套的供熱主干管網規劃實施要適應城市發展的要求,具有超前意識,著眼長遠,一次性到位。
3.3 規范熱電聯產項目建設
米東區熱電聯產項目應按照“統一規劃、分步實施、以熱定電和適度規模”的原則實施。近期神東熱電聯產項目首先解決米東化工業園、米東大道兩側企業、住宅等單位用熱、用電需求,并逐步將與城區內區域鍋爐房經濟、可靠的連接起來,形成多熱源聯網運行的格局:遠期達到以熱電聯產供熱為主,供熱范圍覆蓋整個城區和米東化工園區,將市區內集中供熱鍋爐房作為調峰熱源點使用,大大提高供熱的安全可靠性。
3.4 加大拆并小鍋爐和改造老化管網力度
加快熱電聯產配套熱網項目建設,積極推進分散鍋爐房并網改造,對于米東大道兩側企業自供鍋爐房要堅決并入熱電聯產供熱項目;不能并入該工程的就近并入區域集中供熱工程;優先改造破產或困難企業老化供熱管網工程,逐步解決米東大道兩側冬季煙塵污染和安全隱患問題。
3.5 制定和實施統一的供熱政策
建議市府相關部門根據米東區供暖的實際情況,逐步規范和完善米東區供熱計量和供熱報停收費工作;應逐步統一采暖費補貼、收費標準等供熱規定:積極推進分戶循環系統和節能改造工程,市財政和區財政應加大資金和政策支持力度,逐步推行供熱計量和舊樓房的節能改造工作,從根本上解決能源浪費、搭車蹭熱等問題,使“用熱交費、節能降耗”的觀念深入人心。
3.6 從統一規劃、穩步運作入手,推進各類園區集中供熱工作
關鍵詞:火電企業 經營狀況 改善
0 引言
當前我國經濟正從高速增長轉為平穩增長,從規模擴張式發展轉為質量效益型發展。煤炭市場和電力市場的變化直接影響著火電企業的經營狀況,從煤炭市場來看,受電煤價格下降影響,發電成本有所下降,火電企業經營有所好轉;從電力市場來看,由于全國用電市場增長小于裝機容量的增長幅度,部分省份火電設備利用小時下降,一定程度上制約了發電企業的健康發展。總體來看,煤價成本降低對利潤的正面作用相比利用小時數降低的負面作用要大。火電企業應抓住當前的有利時機,堅持價值思維和效益導向,增強盈利能力,逐漸消化2008年至2011年間連續虧損的歷史欠賬,實現國有資產保值增值。本文從火電企業成本結構著手,對企業改善經營狀況進行了分析。火電廠的成本包括計入成本的費用和計入當期損益的費用。其中直接計入成本的費用有:燃料費、購入電力費、水費、材料費、折舊費、工資及福利費、修理費、其他費用等類費用;直接計入當期損益的費用有:財務費用和管理費用。火電企業要減虧增效,改善經營狀況,就需要增收與節支并舉。
1 內外兼修,增加發電收入
火電廠的收入來源是電力銷售收入。當前在宏觀經濟增速放緩的背景下,用電市場低速增長,給火電企業增加發電收入增大了難度。對此對內要強化內部管理,加強設備治理,提高設備可靠性,全面提升企業綜合素質;對外要適應電網、適應市場,采取積極靈活的策略做好發電營銷,要樹立“努力增發有效益的電量”的思想,抓住當前煤炭市場下行的機遇,精細測算機組邊際利潤,算好效益賬,爭取發電指標轉讓、替代電量、直接交易、大用戶直供電等多品種交易電量,利用政府的優惠政策爭取獎勵電量。內外兼修,樹立形象,全面提升企業盈利能力和市場競爭力。
2 加強燃料管理,努力降低燃料成本
當前,燃料成本占火電成本的70%左右,加強電煤管理已成為火電企業增強盈利能力的有效途徑。
2.1 實行電煤競價采購 當前煤炭市場供大于求、煤價呈下降趨勢的形勢,使電煤競價采購成為可能。競標采購,將電煤采購由發電廠和供應商談判方式轉變成供應商之間爭煤量、競價格方式,由火電企業與地方煤炭企業的價格博弈轉變成煤炭企業之間的降價之爭和煤質之爭。通過競標供煤的方式,可保證陽光采購,做到公平公正、公開透明,樹立良好的企業形象。競標采購,可確保電煤采購價格始終優于市場價格,并按照“優質優價優先”的原則,建立低價準入機制。
2.2 科學制定電煤采購和庫存策略 電廠電煤采購工作組應深入煤炭市場一線獲取第一手信息,電廠要定期召開燃料月度例會,共同研判電煤市場的變化趨勢,制定電煤的采購及庫存策略,確保電煤采購工作始終與市場變化節奏“合拍”,充分利用電煤的時間價差降低燃料成本。
2.3 精細化配煤摻燒 在保證機組安全穩定運行的前提下,配煤摻燒可有效降低燃料成本。配煤摻燒一要根據煤炭市場行情、鍋爐燃燒設計和校核煤種參數,選擇經濟適燒煤種,優化煤源結構,密切跟蹤市場動態,做好調研和分析,對來煤情況做到心中有數;二要根據燃煤熱值及揮發份等特點,采取不同煤種分區堆放,縮短原煤堆放時間,減少堆放熱值損失;三要嚴把來煤質量關,加強對來煤的化驗,根據化驗報告和煤場存煤情況,合理制定上煤計劃;四要定期召開配煤摻燒會議,總結摻燒過程中的經驗和存在的問題,尋找最佳摻燒方案,努力降低標煤單價,降低燃料成本。
2.4 加強燃料管理監督 要不斷完善燃料管理監督制約機制,加大燃料管理各環節督察巡檢力度。要加大采制化各環節的監督力度,嚴格采制化管理,確保煤質化驗數據的準確性,保證入廠煤質、價相符,使熱值差控制在正常范圍內。發揮效能監察在企業管理中的再管理、再監督的作用,確保燃料供應各個環節的可控在控。
3 挖掘節能降耗潛力,降低發電成本
3.1加強管理,落實責任 以上級公司下達的考核指標為基準,對供電煤耗、廠用電率等節能指標進行月度分解,建立目標倒逼機制,加強管理,強化考核,確保指標按月完成;對標行業和集團同類型機組先進指標,加強對標結果分析,對于先進指標,進一步挖掘總結自身優勢點,繼續保持和強化優勢;對于差距指標,針對本企業各機組設備狀況、經濟性指標進行認真分析,制定切實可行的設備整治和改造計劃,并持續跟蹤落實效果,不斷提高對標管理水平,確保各類指標可控、在控;每月根據經濟指標完成情況進行環比、同比,根據變化查找原因,及時糾正工作偏差,促進經濟指標不斷優化。
3.2 優化運行,降低能耗 可充分利用運行績效考核系統,完善考核辦法,加大考核權重,并深化小指標競賽等活動,充分調動運行人員精心監盤、精心調整的積極性,保證各項指標壓紅線運行;優化機組啟停方式,科學合理安排機組各種工況下的輔機投退時機、順序、方式,控制啟停時間,優化輔助系統的運行方式,減少消耗,降低廠用電率;開展廠內發電量指標轉讓,提高低能耗機組的利用小時,優化全廠的負荷結構,進一步降低供電煤耗;對于熱電聯產機組,由于各臺機組的抽汽點設置、抽氣焓值不同,可在精確測算各臺機組單位抽汽量對煤耗的影響及對比各臺機組接帶供熱對全廠供電煤耗影響的基礎上,優化全廠供熱機組接帶供熱的順序,降低供電煤耗。
3.3 設備治理,促進節能 利用機組檢修時機,狠抓設備治理和節能改造,對“跑、冒、滴、漏”現象進行集中消缺,對熱力系統內漏進行排查治理,可有效提高機組安全經濟性。
4 強化計劃、預算管控
要進行全面計劃管理,即通過計劃把企業各個部門,各個過程和每個人的工作全面組織與協調起來,有效合理地進行生產經營活動,以完成企業任務的管理方法。全面計劃的編制從時間跨度上要做出長期、中期到短期的計劃管理,通過制定企業中長期發展規劃和短期計劃,實現企業的可持續性發展;從組織機構上對全廠各個部門到每個員工進行計劃管理,計劃細化到部門和個人;從經營管理過程對安全管理、市場預測、設備采購、生產經營、利益分配、企業發展等方面實施全面的計劃管理。要加強全面預算管理,全面預算反映的是企業未來某一特定期間以實現企業的目標利潤為目的,以銷售預測為起點,進而對生產、成本及現金收支等進行預測,并編制預計損益表、預計現金流量表和預計資產負債表,反映企業在未來期間的財務狀況和經營成果。能夠有效地組織和協調企業的生產經營活動,完成既定的經營目標。是企業全過程、全方位及全員參與的預算管理。在執行中要強化計劃和預算執行的剛性。綜合計劃和預算方案一經下達就要嚴格執行、嚴格控制,如果因為執行中市場環境、經營條件、政策法規等發生重大變化,致使計劃和預算的編制基礎不成立,或者將導致執行結果產生重大偏差的,可以進行調整。調整時要按照管理權限,嚴格履行決策審批程序。要加強對計劃、預算執行情況的全過程跟蹤、分析與考核,每月編制預算預警表,分析各項成本費用完成情況,超預算項目重點分析,找出超預算原因,提出后續執行建議,并將執行結果和建議傳遞到相關責任人,保證預算剛性執行。
5 執行責任成本制度,實現成本費用可控在控
責任成本管理就是將直接發生成本和費用的各生產單位和業務部門,劃分成若干個責任中心,然后根據各中心的責任范圍,依據統一的編制辦法編制各中心的責任預算,并逐級進行承包的管理方法。發電企業要建立責任成本管理考核制度,根據年初的預算將目標成本分解到每一個具體項目、落實到各部門、各崗位、每一個職工,實行全員、全過程的成本管理體系,并根據責任成本完成情況給予獎懲,把降低成本作為職工必須承擔的經濟責任和自覺履行的義務,成本指標與工作業績掛鉤,嚴格考核、獎懲。
總之,火電企業要改善經營狀況,增強盈利能力,需要在增發電量、增加發電收入的同時,加強燃料管理、挖掘節能降耗潛力、強化計劃預算管理、執行責任成本制度,以降低企業生產成本。此項工作要貫穿于生產經營的整個過程,持之以恒、注重實效,以改善企業經營狀況。
參考文獻:
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[2]王志超.火力發電廠生產經營管理指標釋義與計算[M].山西經濟出版社,1998年1月.
[關鍵詞]變頻器 調速 鍋爐引風機
1、引言
隨著變頻技術的日益成熟,在鍋爐引風機上采用變頻器技術,不僅便于實現低速啟動,無級變速調節,更能實現節能降耗,對于安全運行,延長設備壽命都有著重要意義。
2、變頻器調速節能原理
異步電動機的轉速n與頻率f成正比,只要改變頻率f即可改變電動機的轉速。根據流體流量與風機的轉速關系可知,流量Q與風機轉速n的一次方成正比;電動機轉矩M與轉速n的二次方成正比;電動機輸出功率P與轉速n的三次方成正比。
3、變頻器調速技術的應用
海安美亞熱電廠鍋爐(型號:LG-75/5.30)引風機(型號:Y-48 20.2D)采用MOT1LA8.355-6PB80型號電機,變頻器選用的是上海昱能電氣公司生產的,為了使引風機在變頻器故障時也能夠運行,設計采用降壓起動裝置作為輔助啟動裝置,當變頻器發生故障時,引風機可以轉到工頻狀態繼續運行。
4、變頻器調速技術使用的效果
(1)改善了啟動性能。由于電動機的轉矩M與轉速n的二次方成正比,采用變頻器啟動時頻率低,轉速也低,啟動電流就小,避免工頻啟動時形成的大電流對電機、電纜、開關等設備的沖擊,因此啟動性能得到改善。
(2)提高了功率因數。由于變頻器內的濾波電容作用,使其具有功率因數補償功能,使功率因數cosφ≈1,從而減少了無功功率損耗,減小了電流,也減少了線損和設備的發熱,提高了設備的有功出率。
(3)提高了控制精度。使用變頻技術后,變頻器可以直接通過改變頻率控制風機轉速來控制風量,調整方便。變頻器調整的最小幅度為Δf=±1.5Hz,爐膛負壓變化僅(50-80)Pa,遠比檔板調節精度高。由于提高了控制精度,使鍋爐的燃燒調整更加穩定,避免或減輕了檔板調節使爐膛負壓變化大,燃燒不穩定的現象。
(4)延長了設備使用壽命。使用變頻器后,取消了調節檔板,使風壓波動減少,從而減少了風道振動,減輕軸承磨損。由于使用變頻器,風機電動機的運行頻率為20-47 Hz,轉速低,轉矩小,這樣等于提高了運行設備的安全系數,有利于機組的長期安全運行,也延長了風機、電動機等設備的使用壽命。 5、問題及對策
(1)設備發熱問題:變頻器在運行過程中產生熱量致使設備的溫度很高,由于變頻器本身選用的元件耐溫為105℃,因此設備本身可以耐受,但周圍環境溫度升高,對同置一室的其他電器設備威脅甚大。配電室的溫度夏季最高可達60℃左右,特別是對安裝在開關柜上的微機保護裝置影響很大,輕者可造成誤動,重者可致設備損壞,為此我們在開關室加了空調,安裝了排風扇,才勉強可以渡夏。建議制造商和設計單位重視變頻器的發熱問題。
(2)諧波問題:變頻器注入電動機以三次諧波為主,有效值為6.21安,百分值為4.3%;注入0.4kV母線的諧波以五次諧波為主,有效值為22.43安,百分值為39.4%,與標準比較,各次諧波電流均不超過規定的允許值。總電壓正弦波波形畸變率,注入電動機為20.28%,注入0.4kV母線為6.87%,均超過允許的極限值,但對10kV母線和與系統相連的110kV系統是不超過的。看來變頻器在設計制造上還需進一步改進,要盡可能減少諧波,減少對系統對設備的諧波影響。
一、當前火力發電廠面臨的嚴峻形勢
隨著全球及我國經濟、能源和環保形勢的發展,當前火力發電廠特別是燃煤發電廠,將面臨更為嚴格的環保要求和嚴峻的市場經營形勢,突出表現在如下方面:
1.節能和減排已成為燃煤發電企業發展的兩個約束性指標
國務院的《能源發展“十二五”規劃綱要》中明確提出了“建設資源節約型、環境友好型社會;堅持開發節約并重、節約優先,按照減量化、再利用、資源化的原則;大力推進節能節水節地節材,加強資源綜合利用,完善再生資源回收利用體系,全面推行清潔生產,形成低投入、低消耗、低排放和高效率的節約型增長方式。”這表明節能降耗和減少排放已成為對燃煤發電企業生產的兩個約束性指標。在節能方面,規劃提出到2015年中國萬元GDP能耗要降低20%(即由1.22噸標煤/萬元GDP下降到0.98噸標煤/萬元GDP左右);一次能源消費總量控制目標為27億噸標煤左右;年均增長4%;規劃中對燃煤發電行業的要求是到2015年全國火力發電企業的平均供電煤耗降低20g/kWh,廠用電率下降至4.5%左右。
2.燃煤發電企業的電量調度已經由銘牌調度逐漸向節能調度過渡
2007年8月國務院轉發了由國家發改委、環保總局、電監會、能源辦制定的《節能發電調度辦法》,對于燃煤機組按照能耗水平由低到高排序,按照能耗水平進行電量調度。隨著電力供求矛盾的逐步緩減,新的電源點不斷投運,高能耗燃煤發電企業的生產和發展將受到限制,其經營形勢變得非常嚴峻,將面臨激烈的競爭。公司只有對外不斷爭取市場份額,對內加強管理、最大限度的降低消耗,對低效高耗的主輔機進行技術更新和改造,才能在激烈的市場競爭中生存和發展。
3.國內外煤炭價格持續上漲,燃煤發電企業經營嚴峻
近年來,國際煤炭價格不斷飆升。受國際煤炭價格上漲因素的影響,國內發電用煤價格也持續上漲,且合同煤價與市場煤價逐步逼近,燃煤發電企業將面臨更大的成本壓力。火電機組的傳統設計理論和技術經濟分析結果認為:電站鍋爐的排煙溫度在120~140℃內較佳。目前國內能源價格和環保脫硫要求與傳統理論和以前技術經濟分析所依據的基礎數據發生了巨大的變化,能源價格高漲,從經濟性方面考慮,應選用更低的鍋爐排煙溫度;從節能減排和經濟性兩方面考慮,降低排煙溫度對于節約燃料、降低污染具有非常重要的實際意義。因此,深度降低排煙溫度是目前電站鍋爐節能減排技術發展的必然選擇。
二、低溫省煤器的運用現狀
我國目前也以降低排煙溫度為目的的鍋爐技術改造方案較多,這為電站鍋爐節能開辟了新的途徑。影響排煙熱損失的主要因素是排煙溫度,一般我國許多電站鍋爐的排煙溫度大多高于設計值,一般約比設計值高出20~50℃。排煙熱損失是鍋爐各項熱損失中最大的一項,一般為5%~12%,占鍋爐熱損失的60%~70%。影響排煙熱損失的主要因素是排煙溫度。一般情況下,排煙溫度每增加10℃,排煙熱損失上升0.6%~1%,相應多耗煤1.2%~2.4%。若以燃用熱值為20000KJ/kg煤的410t/h高壓鍋爐為例,則每年多消耗近萬噸動力用煤。我國許多電站的排煙溫度高于設計值約20~50℃,因此降低排煙溫度對于節約燃料、降低污染具有非常重要的實際意義。
深度降低排煙溫度并開發低溫省煤器的設計理念來自于1973年能源危機前后美國和歐洲廣泛推廣的節能策略,低溫省煤器系統在國外至今已有幾十年的使用歷史。在歐洲,主要用來降低褐煤爐的排煙溫度,在日本,還用來提高除塵效率。目前已發展出數種形式,采用高肋化比的換熱元件作為傳熱體,采用耐硫酸鋼材和不銹鋼材料加工,利用蒸汽或脈沖吹灰器解決運行積灰問題,取得了成功的使用業績。
在我國,電站鍋爐深度降低排煙溫度正成為一種趨勢。據調研,華電國際百年電力發展有限公司首次在4號機組完成了深度降低排煙溫度的改造,將鍋爐排煙溫度從145℃降低至85℃(平時運行保持90℃),節省標準煤耗3.6g/kwh。上海外高橋三期的零能耗脫硫系統,也成功地將鍋爐排煙溫度降低到87℃,節省標準煤耗2.0g/kwh。國內其他電廠如國電荊門電廠、揚州二電廠、六枝電廠、萊蕪電廠、太原第二熱電廠等也在積極進行深度降低排煙溫度的努力,相繼制定相關技術改造方案或進行實施。上海電氣電站集團上海鍋爐廠有限公司目前已經將新建機組鍋爐設計排煙溫度最低控制在105~110℃范圍內,超越了傳統設計理念,為電站鍋爐節能降耗作出了重要和優異的業績,同時也承接鍋爐增加低溫省煤器的改造業務,為眾多需要節能降耗的電廠提供技術支持和項目實施。
三、低溫省煤器的工作原理
1.系統介紹
低溫省煤器系統的改造方案,通常是在鍋爐除塵后部的煙道中加裝低溫省煤器,利用煙氣加熱汽機凝結水,提高機組綜合效率,同時將排煙溫度降低到102℃,實現煙氣余熱的深度回收,大幅度降低脫硫塔入口煙溫,減少脫硫系統水耗,提高機組整體熱經濟性。
2.系統組成
上述幾種布置方式中,單級布置場地安排方便,投資較小些;兩級布置方式較復雜,但可以降低進入電除塵的煙溫,飛灰比電阻可從下降1~2個數量級,這樣可大大提高電氣除塵器的收塵效率;水媒復合GGH能最大限度提高回收熱量的利用率(100%的回收熱用來再熱凈煙氣),但是,鑒于目前GGH凈煙氣夾帶石膏漿液現象無法根治,容易造成凈煙氣加熱換熱用肋片管外堵塞,導致阻力失控,制約了該方案的推廣使用。增加低溫省煤器系統可有不同的做法,幾種可行的布置方案如下圖所示:考慮兼顧增加發電量和冬季使用暖風器節能需要,通常推薦采用單級布置帶暖風器系統的布置方案,該系統由低溫省煤器系統和暖風器系統組成。利用鍋爐排出的100~160℃的煙氣作為熱源,用來加熱鍋爐給水和暖風器內部循環工質,達到提高發電系統效率,保護空氣預熱器避免低溫腐蝕,同時能通過降低脫硫系統入口煙氣溫度,達到減少脫硫系統水耗的目的。低溫省煤器中的工質水從汽輪機低壓缸的低加系統抽出,抽出水的溫度根據低溫省煤器出口換熱面壁溫高于煙氣露點的要求決定,一般選擇內部水溫在50~90℃的低壓加熱器,考慮低負荷運行需要,低溫省煤器作為該級低壓加熱器的并聯系統,在低負荷時可以調整低溫省煤器內工質流量保證低溫省煤器的煙氣出口溫度不低于煙氣露點溫度過多。露點溫度根據蘇聯標準和日本標準計算方法計算,設計控制煙氣排放溫度不低于露點一定范圍。為進一步提高系統的利用能力,低溫省煤器設計分為多級,其最后一級和暖風器系統并聯,暖風器系統通過低溫省煤器的末級吸熱,熱水通過暖風器循環泵強制在末級低溫省煤器和暖風器間循環,暖風器系統工質無需連續提供,只需要定期更換即可。
3.布置方案
一般系統的低溫省煤器,可以根據現場場地情況,建議布置在引風機后脫硫風機前的水平煙道上, 較適合于和新設計機組、加裝脫硫系統改造、拆除GGH改造同步進行。這種方案中低溫省煤器內部煙氣灰含量很低,設備磨損較小,對電除塵設備影響不大,這種布置方式為優先推薦方案。暖風器布置在送風機出口的水平風道上,可以同時設置一次風和二次風暖風器。根據設計換熱量的大小,低溫省煤器可以分成兩級或三級布置。其中最末級在投用暖風器時,可以作為暖風器的熱源換熱器。為核算余熱回收效果,計算經濟效益,抽取某電廠660MW 機組的設計煤種,BMCR工況條件的煙氣參數,對汽輪機組增加發電量部分,委托汽輪機公司核算采用和不采用本系統兩種方案,核算發電汽耗和機組輸出電功的變化,得出比較結果。
四、低溫省煤器的經濟性分析
1.對熱力系統效率的改善
先考慮不投暖風器工況,最大收益狀態為所有汽輪機低壓缸凝結水進入低溫省煤器。在燃用設計煤種時,BMCR(機組輸出功率P=660×1.1=726MW),低溫省煤器內部水壓1.67MPa, 進出水焓分別為232.41kJ/kg和328.91kJ/kg。標準煤低位發熱量為29310kJ/kg。上述條件下,回收的熱量為:Q=F×(i”-i’)= 370.285×3600 ×(328.91-232.41)=1.286×108 kJ/h=35.72MW, 考慮從汽機到低溫省煤器間輸送熱量損失5%,每滿負荷運行小時節煤ΔBj=0.95×Q/29310=0.95×1.286×108 / 29310=4168.2 kg/h, 折算為鍋爐煤耗為 ΔC=ΔBj/P= 4168.2 ×1000 / 726000 =5.742g/kwh。對加熱冷凝水的方案,汽輪機低壓缸少抽汽部分可以繼續做功,對應上述回收熱能的蒸汽在汽機低壓缸做功效率僅為11.78%(按照汽機熱平衡圖對比計算得到),發電機組可以多發電35.72×0.95× 11.78% =3.997MW,汽機熱耗從7419kJ/kwh降為7378kJ/kwh,發電效率從48.52%提高到48.79%,提高0.27%, 考慮鍋爐效率94%,發電標準煤耗從269.30 g/kwh降為267.81 g/kwh,降低1.49 g/kwh。每小時節約標煤為1.49×10-3×726×103=1081.74kg/h。
2.系統多耗能部分
多耗能部分包括(1)低溫省煤器的流通阻力,(2)輸送汽機冷凝水的泵功損失,(3)暖風器循環泵的功耗。輸送(克服阻力)功率為:W = m×ΔP/(ρ×η)/1000 kw,(m:質量流速,kg/s,ΔP:流通阻力,Pa,ρ:水密度:986kg/m3,η:風機(泵)的效率,下面計算取泵為η=0.90,引風機為η=0.80)。輸送水的功率: w1= 370.285×0.2×106 /(986×0.90)/1000=83.45kw煙氣阻力多耗功為:(煙氣密度0.956kg/m3,阻力1.0kPa)w2=750.6×1000 /(0.956×0.80)/1000= 981.42 kw暖風器循環泵功耗:(泵耗用揚程0.3MPa,輸送水量200kg/s,水密度1000kg/m3)w3=200×0.3×106 /(1000×0.90)/1000=66.7kw考慮電廠效率(按42%),上述耗用電功率折算為鍋爐熱輸入量算法為:w/0.42, 折算為每小時煤耗的計算方法為: w/0.42×3600 / 29310 (kg/h)。無論采用何種熱源,暖風器的空氣阻力都變化不大。因此只要采用暖風器,就必須耗用送風機功率,采用該方案不會增加額外的送風機功耗。另外,采用閉式循環水加熱暖風器的工質阻力要小于采用蒸汽,這一部分功耗節約有限,不予計入。
3.凈收益計算
計算上述供貨范圍內的設備造價如估算為1000萬元左右(具體費用按照供貨范圍詳細計算數值,不含暖風器投資費用),安裝費用預計為150萬元,電廠配套設備約為150萬元,則該項目總建設(或改造)投入費用約為1300萬元。設備的年收益(發電收益、暖風器收益和減少脫硫運行噴水收益,未算入不裝GGH的運行收益)計算為336.57萬元,投資回收周期為2.98~3.86年。按照投運壽命一個大修周期計算(6年),電廠的凈收益為 6×336.57-1300=713.42萬元,節煤6×3990.21=23941萬噸(標準煤);總節約脫硫噴水量34.71×6=208.3萬噸。凈降低發電煤耗 1.10g/kwh,發電成本下降不低于0.088分/kwh。
五、低溫省煤器的綜合使用意義
低溫省煤器-暖風器鍋爐余熱回收系統是一項產出遠大于投入的設備,具有良好的經濟性。該系統對運行要求很低,沒有轉動換熱部件和風機,控制簡單,維護工作主要為及時更換局部腐蝕嚴重的部件。已有設備的實際運行情況表明,對低溫省煤器布置在電除塵器后方的方案,堵灰現象輕微,用吹灰器定期清理就能滿足,基本上不需要進行水沖洗。對燃用高硫煤鍋爐,采用涂搪瓷表面管束或不銹鋼管束,可以有效延長設備的使用壽命。該系統非常適合于替代現有FGD脫硫系統中的GGH設備,由于低溫省煤器不接觸含有石膏的凈煙氣,因此不會出現管束堵塞現象,換熱管束采用順列布置和H型肋片,可以進一步提高吹灰效果。其每年得到的巨大收益,完全能支付因取消GGH后對煙囪等設備的防腐改造的投入費用,取消GGH還能帶來降低廠用電率、簡化運行維護工作等好處。由此可見,這種改造不但可長期獲益,其重要的是符合國家“節能減排”的政策,具有很好的發展前景和應用推廣價值。
低溫省煤器之所以能夠在火力發電廠中得到廣泛的應用,其最重要的原因就在于低溫省煤器具有較高的經濟性和環保性。通過對低溫省煤器的合理安裝和利用,將會為火力發電廠帶來巨大的經濟效益。面對當前世界能源儲量的不斷下降以及能源價格的不斷上升,低溫省煤器將會在火力發電廠中得到更多的應用,并且在相關的技術上也將得到不斷地彌補和改進,發揮出更大的功效。
參考文獻:
關鍵詞:電動給水泵 液力耦合器 高壓變頻器
中圖分類號:TU992.25文獻標識碼:A
給水泵是火力發電廠最重要的輔機之一, 其運行的正常與否直接關系到整個電廠能否安全穩定運行。目前, 國外在330MW 以上機組的泵和風機上已普遍應用調速設備, 我國在經過長時間摸索以后, 也在一些大功率的旋轉設備上加裝調速設備。液力耦合器采用液體傳遞動力, 以實現調速、隔絕軸系振動。變頻器通過對電源頻率的改變, 實現電機轉速的調節, 進而改變被驅動設備的轉速。
1.調速的目的
目前, 我國火力發電廠裝機容量正向大容量、高參數方向發展, 對于主要輔機運行可靠性的要求越來越高, 每一個環節的故障都可能導致整個系統的癱瘓。同時, 電廠更加重視成本節約, 調速節能正在成為趨勢。調速運行的主要目的包括以下兩個方面。
1.1提高系統可靠性及運行的安全性, 改善軸系運行的機械狀況, 延長設備使用壽命
以給水泵為例, 一方面電動機需要軟啟動, 另一方面, 由于機組長期在低負荷模式下運行, 由此導致的管道振動、閥門漏流、閥門磨損、電機線圈溫度高等問題十分常見, 而選擇把泵降低到合理的轉速則可以緩解上述問題, 降低事故率, 進而提高了系統可靠性及運行的安全性。
1.2降低廠用電量, 節約成本
減少廠用電量最根本的辦法是選擇高效率的泵。只有在得到需要的流量和壓頭的同時控制轉速, 泵的高效率范圍隨著轉速的變化而平移, 才能使水泵一直在較高的效率下運行。
2.不同調速方式的特點
轉速調節的方式多種多樣, 其中以液力耦合器和變頻器最為常見, 液力耦合器幾乎已經在所有工業領域廣泛應用。變頻器在過去幾年也取得了不錯的應用效果, 尤其是低壓變頻器(380 V、220 kW 以下) 憑借良好的節能效果和相對成熟的設計, 在工業領域得到了廣泛的應用。近年來, 高壓變頻器在可靠性等方面進行了較大幅度改善, 也日益應用在多個領域。
2. 1液力耦合器的特點
液力耦合器是一種液力傳動裝置, 主要由殼體、泵輪、渦輪3 個部分組成, 其性能特點如下。
2.1.1能使電機空載啟動, 調速范圍寬, 可實現從零調節; 沒有電氣連接, 對環境要求不高。2.1.2技術成熟, 結構簡單, 操作方便; 結構合理,維修方便。
2.1.3價格便宜, 對精度要求低; 本身存在轉差(3%左右) , 負載不能達到電機額定轉速, 屬于有附加轉差調速裝置; 故障率低, 運行時需加專用的密封冷卻系統; 液壓油老化后需定時更換。
2.1.4適用于不同等級的高低電壓、中大容量電機配用, 功率范圍寬。
2. 2高壓變頻器的特點
變頻調速器是將一恒定電壓、頻率的電源在變頻器內部經整流后變成直流, 再經過逆變器轉換成頻率與電壓比值一定,電壓、頻率連續可調的三相交流電源。高壓變頻器的性能特點如下。
2.2.1調速范圍寬, 可以實現從零轉速到工頻轉速范圍內平滑調節, 使電動機實現軟啟動, 停機時電流沖擊極小, 軟啟動時母線的電壓下降較少, 降低了啟動電流, 所以可以延長電動機的使用壽命。頻率的調整是根據電機在低頻下的壓頻比系數調整電壓和頻率的輸出, 在低轉速下, 電機不僅發熱量低, 而且輸入電壓低, 將使電機絕緣老化速度降低。
2.2.2無須升壓變換, 降低了裝置的損耗, 提高了可靠性, 解決了高壓電力變換的困難。
2.2.3性能指標高, 在調速中轉差率小, 損耗不增加, 能保持較高的功率因數, 變頻器效率達95% 以上, 對電機產生諧波污染較小, 噪聲低, 轉矩脈動很低, 不會導致電機等機械設備的共振, 同時也減少了傳動機構的磨損, 變頻器與電機的連接受場地約束較小。
2.2.4高壓變頻器在發電廠中小功率給水泵電機調速方面已有應用, 但在大功率給水泵電機調速方面尚缺乏足夠的應用經驗。
2.2.5對供電質量要求高。電壓、頻率瞬時有較大波動變頻器保護就會動作, 恢復后不能馬上重新啟動變頻器, 影響設備繼續正常運轉。
3兩種調節方式的經濟性比較
現以330MW 機組給水泵組為例對變頻與液力耦合器兩種調速方式進行比較。該機組給水泵原設計為3×70% 額定容量電動給水泵組,配液力耦合器調速。隨著變頻調速技術的日漸成熟,針對變頻調速效率較高的特點, 對1 臺電動給水泵配置高壓變頻器調速方式與1 臺電動給水泵配置液力耦合器調速方式進行綜合技術經濟性比較。
3. 1經濟性比較考慮的因素
在進行經濟性比較時主要考慮以下因素: 到廠煤價; 機組年利用時間和機組年運行時間; 機組負荷性質; 電廠發電成本; 電廠建設每千瓦投資額; 泵組價格; 泵組運行效率和耗電量; 泵組安裝、維護、檢修(包括檢修設施) 等費用。
3. 2經濟性比較的方法和取值
經濟性比較采用原電力工業部1982 年2 月頒布的《電力工程經濟分析暫行條例》(以下簡稱《條例》) 中規定的“年費用最小法”。其計算公式如下:
F = Z ?[r (1+ r) n(1+ r) n- 1]+ U
式中: F 為年費用; r 為投資回收率, 取0. 08; n 為工程的經濟使用年限, 按《條例》取20 年; Z 為折算到投產年份的設備總價格;U 為折算年運行費。
3. 3設備總價格
設備總價格包括: 設備費(前置泵和給水泵本體、配套設備和電動機)、設備運雜費、設備安裝和施工管理費等。對兩種調節方式費用差別不大的項目予以忽略。耦合器調速設備總費用為300 萬元, 變頻調速設備總費用為650 萬元,采用液力耦合器調節方式的電動給水泵組設備總價格比采用變頻調節方式的電動給水泵組設備總價格低350 萬元。
3. 4泵組年耗電量
泵組年耗電量按機組運行負荷模式計算, 根據供熱電廠的特點和該熱電廠提供的機組運行負荷模式, 按年發電設備運行7 098 h 計算。液力耦合器調節方式年總計耗電量26. 17×106 kW ?h, 年費用610. 92 萬元。變頻調節方式年總計耗電量22. 47×106 kW ?h, 年費用575. 44 萬元。電動給水泵組采用高壓變頻器調節方式的比采用液力耦合器調節方式全年省電約3. 70 × 106 kW ? h, 年費用降低35. 48 萬元。
高壓變頻器設備中電容為其易損耗件。采用電解電容的高壓變頻器中電容的使用壽命為7~ 8 年;采用薄膜電容和安規電容的高壓變頻器中電容使用壽命約為15 年, 其更換費用約為40 萬元。國產液力耦合器的主要部件(包括泵輪、渦輪、主驅動變速箱等) 承諾使用壽命為30 年, 其易損件為傳動軸承、密封件和油泵。其中軸承和密封件需要3 年更換, 每次更換費用約為2 萬元; 油泵的轉動部件需要5 年更換, 每次更換費用約為3 000 元。進口液力耦合器承諾使用壽命為30 年, 其中軸承可保證工作10 萬h,只需定期更換工作油。所以, 無論采用何種調節方式, 都應在電廠服役期內考慮上述因素。
4結論
經過綜合技術經濟比較, 電動給水泵如采用高壓變頻器調節方式比采用液力耦合器調節方式, 用電量少, 年費用低。變頻調速是當代最先進、最高效的調速技術。低壓變頻器在火電廠已得到了廣泛應用,在實現自動控制和節能降耗上收到了良好效果,已被社會所公認。高壓變頻器在火電廠的送、引風機、排粉機、灰渣泵、循環水泵、汽機凝結水泵、母管制給水泵等技術改造、新建、擴建機組中,已經和正在廣泛得到應用。高壓變頻器在電廠的應用,已經和正在得到人們的普遍重視。330MW 機組建議采用高壓變頻調節方式的給水泵組。但是需要特別指出的一點是, 目前高壓變頻器在大功率電機調速方面仍有技術欠缺, 而鍋爐給水泵是火力發電廠最重要的輔機之一, 其運行的正常與否直接關系到整個電廠能否安全穩定運行, 因而在選擇其調速方式時還要根據實際情況。
參考文獻:
[1]《大型電動調速給水泵》水利電力出版社 宋元明主編