300MW亚临界机组深度节能改造技术应用 

300MW亚临界机组深度节能改造技术应用 

杨春明，冯紫云

华能酒泉发电有限公司   甘肃酒泉市 735000

摘要：随着我国城镇化和工业化脚步的加快，社会对环境保护提出了更加严格的要求，节能减排行动被提上日程，成为行业专家争相讨论的关键问题。尤其是燃煤发电厂组的节能减排工作，对当前燃煤电厂进行深度节能改造，是能够有效提升发电效率，及解决当下环境问题的关键策略。基于此，本文结合实际发展状况，对国产300MW燃煤机组进行了深度分析，并根据现存问题有针对性地制定一系列节能改造策略，从而使改造后的机组能够满足未来能源发展需求。

关键词：300MW亚临界机组；节能改造；技术应用

早在几年前国家就对火电机组超低排放和节能改造相关内容作出了明确要求，在大形势的推动下，我国电厂迅速升级换新，新上火机组从300MW级提升到了600MW，在这种局面下，以往的300MW机组即将面临从市场上淘汰的危机，因此对此机组的改造已经成为必然趋势。本文从几个方面入手，结合实际情况，对300MW机组进行节能改造，并通过试验将改造前的机组和改造后的机组进行对照分析，发现节能改造后的锅炉燃烧效率明显提升，具体分析情况如下。

一、国产300MW机组存在的问题

（一）300MW汽轮机组叶片型线相关设计不够先进，难以满足当下生产需求，汽缸工作效率低，对于各级焓降的分配也不够合理。

（二）机组中汽缸、隔板等部分经常出现变形的问题，且变形程度较大。

（三）机组运行时会有振动现象，尤其是轴系振动现象十分明显。

（四）汽轮机存在蒸汽大量泄漏问题，尤其是通流部分泄露严重。

（五）除了变形问题，还有机组的次末级片和末级叶片因受到边水冲刷腐蚀等原因，导致的拱形围带断裂和合金片脱落的现象。

（六）机组静叶受到腐蚀，尤其是出汽边损伤十分严重[1] 。

二、主设备及辅助系统节能优化分析

（一）磨煤机制粉系统

磨煤机制粉系统往往是事故多发处，极易出现自燃自爆等问题，造成不可估量的损失，因此要对磨煤机制粉系统着重关注，并对其进行优化改良，从而彻底杜绝此类事故的发生。可以在系统中增设一个一氧化碳在线监控设备，实时监测一氧化碳浓度。可以根据实际情况做出测试，以二十天为周期。在测试前期，选用不同的磨煤机和煤种，在负荷不同的情况下分别提温至五摄氏度、十摄氏度和十五摄氏度，这种方式可以检测到一氧化碳为何浓度较高，用于验证增设的一氧化碳监测设备是否稳定可靠。经测试可知，将磨煤机出口温度提升至十摄氏度以上时，排烟温度能够降低到四摄氏度以下，飞回含碳量降低不到百分之一，锅炉效率也有所提升，此次改良优化效果显著，有效降低了磨煤机的排烟温度，提高了锅炉效率，还降低了煤耗。由此可见在系统中增设一个一氧化碳在线监控设备，可以大大提升机组的生产经济效益[2] 。

（二）热管式空气预热器

1、电厂热管式预热器改造前的问题

（1）观察到空气预热器中依附大量灰尘，造成预热器堵塞，实际运行过程中，空气和烟气换热过程受阻，排烟温度有明显上升趋势，大大降低锅炉工作效率，更严重的情况是导致锅炉停炉，影响电厂生产工作。

（2）空气预热器还存在漏风现象，这也是导致上述预热器堵塞问题的原因之一，大大增加了引风机和送风机的能耗，降低锅炉工作效率，导致锅炉停炉，影响电厂生产工作。

（3）空气预热器还会收到外界恶劣环境影响，比如低温环境结霜结露，导致金属收到腐蚀，会缩短空气预热器的使用寿命。

2、热管式空气预热器改造

在电力工程中热管的应用具有很大优势，其具备良好的轴向导热性和等温性，锅炉低温空气预热器使用热管，可以解决很多问题。改造完成后，送风机送风量明显增大，含氧量提高，再热汽温度提升，足以维持满负荷出力。对机组进行热管式空气预热器改造，妥善解决了上述提到的改造前低温预热器堵灰、腐蚀、效率低等问题，机组运行指标符合标准，且运行过程足够安全，有效保障了机组的稳定运行[3] 。

三、机组节能优化分析及试验方案

（一）汽轮机

1、提高给水流量的测量精度

（1）在进行常规的火电机组的性能监测时，给水流量是重要的指标之一，提高给水流量的测量精度，能够为后续汽轮机性能试验减少难度。此外，此番改造提升的精度也可以为试验减少器材的使用数量，比如对高精度仪表的使用，大大提升了汽轮机性能试验整体的科学性和精确性。

（2）给水流量可以用于计算热耗率，从而得出凝汽器热负荷的精准数值，以此来分析汽轮机的冷端性能。因此提高给水流量的测量精度，保障了热耗率和热负荷计算的精确性，为后续分析工作提供精确的数据基础和很好的便利条件。

（3）以给水流量作为参照依据可以计算出锅炉的吸热量，和以往传统的直接计量方式相比，这种计算方法计算电厂入炉煤的数量准确度更高，因此提高给水流量的测量精度可以提升电厂入炉煤量的计算准确程度，还减少了工作量，为工作人员减轻负担，便于发电厂的管理[4] 。

2、温度测量系统

（1）对温度测量系统的改造说明

当前300MW燃煤机组的温度测点采用的是，普通热电偶和普通补偿导线连接至DCS数据采集卡的组合装置。但是这种测量装置本身就具有不确定性，还非常容易受到外界环境影响，将不确定性放大，导致测量结果较实际情况来看有较大偏差。因此建议将温度测量系统进行改良，采用试验热电偶作为测量元件，连接线材质和试验热电偶的材质相同，且引线后端不直接连接DCS数据采集卡，而是先连接一个温度变送器，然后再由普通电缆将其传送至DCS数据采集卡上。这样的改造方式可以分散元件的功能性，避免系统连接不当造成无法估量的后果，，并大大提升温度测量的准确性

[5] 。

（2）布置两个温度测点的情况

有些关键节点位置的测量结果会对性能指标最后的结果产生非常大的影响，起到关键作用，因此我们可以分别在不同的温度套管中，在大致相同的位置布置双重测点。在操作过程中需要特别注意的是测量时绝对不可以采用双热偶元件，且两个测点的读书相差不能超过0.5摄氏度。

（二）锅炉

1、燃煤取样

煤样检测过程中不可避免会出现一些误差，误差的主要来自煤的采样环节，因此采取更科学有效的手段对煤采样环节进行改良优化，可以大大提高检验效率和检验的科学有效性。运输煤的过程中会用到输煤皮带，如果输煤皮带的运转速度每秒大于1.5米，煤层流量和厚度都较大，此时不宜使用传统的人工采样方法，要采用机械采样方式。而采用机械采样方式需要满足以下几个条件：

（1）若想采用机械化采样方式，首先要保证机械设备的采集口足够宽，宽度大概是煤样宽度的二到三倍左右，采集口宽度足够才能避免采集过程中发生溅煤等现象[7] 。

（2）若想采用机械化采样方式，还要确保采样器有足够的容量，标准是在采样过程中皮带不会出现堵塞或溢流问题。

（3）若想采用机械化采样方式，在进行煤样采集过程中要确保横穿煤流时，其切割速度比正常状态下皮带运行速度快。

（4）若想采用机械化采样方式，采样器周围的封闭板不能接触到皮带，但是封闭板和皮带之间的距离要尽可能靠近达到最小，而后封闭板则可以接触皮带。

（5）若想采用机械化采样方式，最后要确保采样规范，采样设备移动轨迹和弧度都要和采样段皮带保持一致，这样才可以保证切割到完整的煤流截面。

2、灰渣取样

市面上电厂常用的传统飞灰取样方式通常为撞击法，在烟道中安放一个取样器进行取样，飞灰的含碳量分布不均，可燃物存在较大变动，因此这种方法取灰可燃物准确性不高[8] 。进行优化改良时，可以将飞灰取样器放在电除尘第一电场下方的放灰口处，这样可以大大提升飞灰可燃物的准确程度。需要特别注意的是，在进行取灰时，单次取灰量要大于等于一千克，这样的量度飞灰可燃物准确性更高。

3、测量氧气含量

    在锅炉正常运行过程中，要确保烟气中的氧气含量在合理的范围内，因为烟气中的氧气含量对于锅炉的燃烧过程和引风机、送风机的运行经济性都起到关键影响作用。因此，一定要精确计算测量烟气中的含氧量，保证测量的准确性。为了测量烟气含氧量，通常要在燃煤锅炉处安设含氧量测量探头，改良前，含氧量探头在空气预热器口处，这样的测量方式，经常出现安装不规范的现象，导致测量结果不够准确，且由于安设数量过少，得出的测量结果并不具备代表性，因此需要进行改良优化。具体改良操作步骤如下：根据电厂实际需要，增设多个烟气含氧量测点，并将这些测点安设在空气预热器口前的烟道中，避免因烟气分层或外部环境影响因素导致测量结果不准确。

结束语：

综上所述，本文结合实际发展状况，对国产300MW燃煤机组进行了深度分析，并根据现存问题有针对性地制定一系列节能改造策略，本文从锅炉运行、汽轮机运行、辅助系统能耗和机组几个方面入手，结合实际情况，对300MW机组进行节能改造，并通过试验将改造前的机组和改造后的机组进行对照分析，发现节能改造后的锅炉燃烧效率明显提升，并大大提高了电厂的生产经济效益，降低煤损耗，电厂整体节能水平得到较大幅度提高。

参考文献：

[1] 郭春晖, 刘龙, 赵永国. 300 MW亚临界机组深度节能改造技术应用[J]. 黑龙江电力, 2021, 43(4):7.

[2] 陶丽, 杨宇, 陈国巍,等. 300MW机组深度调峰技术研究与应用[J]. 发电设备, 2019, 33(6):5.

[3] 吕海明. 300MW机组运行优化管理及应用[J].  2021.

[4] 华敏, 刘林, 赵佳骏,等. 亚临界300MW等级燃煤机组深度调峰适应性研究[J]. 电站系统工程, 2021, 37(1):3.

[5] 金利鹏, 赵佳骏, 吴剑波,等. 330 MW亚临界机组深度调峰运行优化研究[J]. 节能技术, 2021.

[6] 张福杰, 冯知正, 郭铁. 亚临界300 MW机组热再抽汽的中压调节阀流场计算及汽流激振力分析[J]. 应用能源技术, 2021(4):3.

[7] 冯知正. 亚临界300 MW机组切除中低压缸供热运行探讨[J]. 电站系统工程, 2021, 37(5):2.

[8] 解秀竹, 蒋旭, 刘士超,等. 亚临界300MW机组锅炉运行燃烧风量优化控制措施[J].  2021(2020-35):129-130.