摘要：我国能源消费仍以煤炭为主，特别火力发电企业是耗煤大户。由于一次能源的有限性和不可再生性，导致供求关系不断失衡，从而造成煤炭价格不断上涨。国家“煤电节能减排升级与改造行动计划（2014-2020）”明确提出，到2020年，现役燃煤发电机组改造后供电煤耗低于310克/千瓦时。火力发电厂降低供电煤耗已经是当务之急。通过机组运行方式的优化是降低机组供电煤耗最简便和行之有效的手段。本文将就火力发电厂机组运行方式的优化进行探讨。
关键词：CFB火力发电机组；优化运行；三低运行
电力资源是我国经济社会赖以发展的重要能源，随着社会的不断向前发展，我国对不可再生资源的重视程度越来越高，随着火电装机容量的不断提升，煤炭消耗量更是在逐年的增加，火力发电厂的生存局面日益严峻。因此，如何通过优化运行降低发电成本对电力企业以及社会可持续发展都是极其重要的。火力发电厂的主要设备为锅炉、汽机、发电机三大主机，减少煤耗和电耗尤以汽机、锅炉两大设备为主。
1、火力发电厂汽轮机运行优化
1.1、优化调门开启方式
汽轮机的节流调节也叫单阀调节，机组保持全周进汽，特点是不易产生高压转子的汽隙振荡，但低负荷运行时的经济性较差；喷嘴调节为部分进汽方式，通过改变调节阀的开度，使进汽量变化从而改变机组的功率，但会造成调节级叶片应力增大。通过阀门特性试验，找出各阀门最佳开启点，采取顺序阀方式运行是提高运行效率的有效手段。
1.2、汽轮机的真空优化
最佳真空是指真空增加导致的机组效率升高和为了增加真空而增加的循环水泵电耗综合考虑效益最高时的真空。在循泵变频改造的基础上，通过调节循环水泵转速，比对循泵耗功增加和机组负荷增加量两者差值最大时的真空即为最佳真空。通过一系列试验，建立循环水温、机组负荷及凝汽器最佳真空数学模型，用以指导循环水泵变频自动调整，保证最佳真空运行。
2、火力发电厂锅炉运行优化
锅炉设备是化学能转换成热能的设备，是火力发电厂能源转换的第一个环节。是整个热力系统经济调整的源头。所以锅炉设备以及系统的运行优化空间很大，包括主、再热蒸汽参数调整，锅炉三低运行以及热损失控制等。
2.1、锅炉蒸汽参数优化
由热力学相关定律可以得出，卡诺循环效率ηc=1-T2/T1，卡诺循环的效率只与初终参数的热力学温度有关，如果初始参数的温度T1愈高，终参数的温度T2愈低，则卡诺循环的效率愈高。因为初参数T1受金属材料限制不可能无限大，终参数T2的温度受经济成本限制不可能无限降低，所以，卡诺循环的效率必定小于1。
通过以上对卡诺循环公式的分析，在机组允许运行温度的基础上尽量提高主、再热蒸汽初温，降低排汽温度是提高机组运行效率的根本途径。降低排汽温度与机组真空是同一个研究问题上面已经做过探讨。提高蒸汽初温就要合理调整烟气挡板，保证主、再热器烟气适当比例，减少使用减温水，减少热力系统的熵增。提高主蒸汽压力，也就是提高了热力系统主蒸汽的做功能力，进而提高机组运行经济性。
2.2、循环流化床锅炉“三低”运行
对于循环流化床锅炉来说，炉侧风机电耗约占全部厂用电量的50%，所以在运行调节方面风机节能空间较大。
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所谓“三低”运行就是指锅炉侧在保证安全运行的基础上，经过摸索试验逐步降低氧量、床压、一次风量的经济运行方式。300MW循环流化床锅炉正常运行中床压一般控制在7.5-8.0KPA左右，床料可以起到蓄热的作用，床料多蓄热量大，锅炉燃烧稳定，但同时风机电耗大；床料少，锅炉蓄热量小，床温变化大，但一次风机电耗小。将床压逐步降低至6.5KPA，并在此过程中保持给煤稳定，既能保证床温稳定，又有效的降低了风机电耗。锅炉氧量值是衡量进入锅炉中空气量的多少的指标。氧量大表示锅炉富余风量多，炉膛燃烧充分，但二次风机电耗大；氧量小表示锅炉富余风量小，可能会出现燃烧不充分现象，或导致尾部二次燃烧的事故，但二次风机电耗小。锅炉氧量由原来的4.5%降至2.8%，既能保证锅炉燃烧充分，又能有效减少风机电耗。一次风的作用是保证床料的正常流化。一次风量大，床料流化均匀，换热效果好，不容易出现局部高温，但风机电耗大；一次风量小，床料流化效果差，易出现局部高温结焦，影响安全生产，但风机电耗小。在锅炉冷态流化试验的基础上增加10%的冗余风量作为热态最低流化风量，在低床压的基础上若床温测点均匀，可采取贴最低流化风量运行的方式，既保证了安全运行，又有效的降低电耗。经采取三低运行方式，炉侧风机电耗可降低20%以上。
2.3、对锅炉热损耗问题优化
在燃料的燃烧过程中，热量的损失是导致资源浪费的关键，煤炭的燃烧不完全，是其中的主要原因。因此，优化火力发电厂的热损耗问题就是优化煤炭的质量，燃料的燃烧过程以及锅炉的自身装置，针对这些问题，可以提出以下的措施。首先，对不同质量的煤种进行混合配比，直到实验出节能最佳的混合煤炭燃料配比。其次，对于煤粉的粗细要适宜，并不是说越细越好，而是要以热学实验结果为基准，注意燃烧过程中，煤炭的燃烧变化规律，对燃料的燃烧的方式进行科学合理的调整，保证资源的有效使用。锅炉的排烟问题是热损耗的另外一个原因，可以采取以下两个措施来解决。首先，是对空气系数进行控制，排烟的风量表要实时的检测，控制好风量输入的大小。其次，尽量利用当前条件避免漏风现象的发生，维持炉内的较小负压。
3、机组协调控制运行优化
目前，发电厂的大型发电机组都采用协调控制(CCS)系统，其中汽轮机通常采用滑压运行方式（定-滑-定方式），即汽轮机前主蒸汽压力随负荷的变化而变化。采用合理的滑压运行方案对机组的经济运行具有重要意义，不同类型机组的滑压运行曲线也不同。
机组在顺序阀运行方式下，随着主蒸汽压力的不同各阀门的开度不一样，蒸汽的节流损失也不相同。主汽压力越高，调门开度越小，节流损失越大，机组的热效率也相应变低；同时，在安全允许的范围内，主汽压力越高，机组的循环效率也越高，机组的热效率也相应变高。因此，在每个负荷点下，主蒸汽压力与机组的热耗率是耦合的，确切地说必然存在着一个最佳主蒸汽压力，使得机组的经济性最好，这就对机组的运行压力进行优化调整。
通过调整机组在不同负荷下的主汽压力，经过热力性能试验，计算机组在不同主汽压力下的热耗率，从而确定机组在不同负荷下的最佳运行主汽压力，为控制系统提供合理的机组滑压运行曲线，提高机组运行的经济性。同时，通过各种负荷下的热经济性寻优试验，还可以掌握机组在部分负荷时的热力性能，有助于综合评定机组的经济性，并由此对全厂负荷在各机组间进行经济调度。
结束语
综上所述，优化机组运行，实现火力发电厂经济目标必须结合机组的运行实际，要在火力发电厂长远目标的前提下，以机组安全运行作为基础，有针对性地对机组进行运行技术、运行参数、运行状态的调整与优化，控制机组的资源消耗，降低火力发电厂的发电成本，形成对火力发电厂系统性目标实现的支持。此外，火力发电厂应该研讨新技术在汽轮机运行的广泛应用，通过实时监测、网络技术、无线通讯、遗传算法、科学管理等新方法，构建机组运行的新模式，开拓火力发电厂生存发展的新空间。
参考文献
[1]曹荣，宁玉琴，胡清.凝汽器管束布置方式优化及应用效果分析[J].华电技术，2017，06:17-19+77-78.
[2]宋彦峰.基于火力发电厂汽机辅机优化的研究[J].化工设计通讯，2017，05:138-139.
论文作者:沈杰
论文发表刊物:《电力设备》2017年第20期
论文发表时间:2017/11/16
标签：机组论文; 火力发电厂论文; 锅炉论文; 电耗论文; 风量论文; 卡诺论文; 风机论文; 《电力设备》2017年第20期论文;