电力工程学|任重道远！漫谈大型火力发电机组节能降耗那些事( 二 )

为了提高电厂整体的经济效益，除了降低厂用电率，降低汽机热耗、提高锅炉效率和发电机效率就需要另做研究。这里面我总结了三个大的方面，第一是优化机组整体工艺，第二是优化机组管道设计，第三是优化机组辅助系统。
上述三个方面很多时候需要在机组前期设计和改造阶段执行，我们只做总结，希望大家可以理解。
先说第一个方面，如何优化机组整体工艺。这里面包含了很多方面，大家首先想到的是提高机组的蒸汽参数。我查了一些资料，一般超临界机组设计参数为24.2MPa/566℃/566℃,超超临界机组为26.2MPa/600℃/600℃ ，而在超超临界机组之上，我们每提高1MPa蒸汽压力，汽机热耗降低0.1% ，而再热温度提高10℃ ，降低热耗0.15% ，对应参数下煤耗将降低1.5~2.5g/Kw*h 。根据这个计算结果，在电厂设计之初，我们就可以对设计参数进行高效设计。
当然由于受到管道材料对温度和压力的限制，我们不可能无休止的对设计参数进行提高。我目前查到的资料是，安徽田集电厂二期2*660MW机组工程，该工程3号机组采用先进的27MPa/600℃/620℃的装机方案，是世界首台66万千瓦等级再热蒸汽温度达到623℃超超临界π型锅炉燃煤机组。这样的参数设计，对于超超临界机组来讲已经是极致，该机组目前已经稳定运行多年，可以说经受住了时间的检验。
在机组工艺设计方面，采用二次再热的超临界或者超超临界机组目前也有案例，所谓二次再热就是在一次再热的基础上再增加一段回热。具体来说，汽轮机在原来高中压三个缸的基础上增加一个超高压缸，超高压缸排汽经锅炉加热后进入高压缸为一次再热，高压缸排汽经锅炉加热后进行中压缸为二次再热。拥有二次再热的机组比一次再热机组效率可以提高2% ，降低煤耗8g/Kw*h 。
大唐东营电厂采用六缸六排汽方案(机组采用一个高压缸、一个超高压缸、一个中压缸和三个低压缸串联的布置方式) ，超超临界、二次再热、纯凝汽轮发电机组。这在国内，属于首创。可以预见的是，随着一批二次再热机组的诞生，未来大型火力发电机组将更倾向于这种工艺。
优化机组整体工艺，还包括其它部分，比如采用低温省煤器、对汽轮机通流部分和汽封部分进行改造。对汽轮机通流部分和汽封部分进行改造这个很好理解，无非就是增加蒸汽在汽轮机内部做功的效率，同时减少蒸汽泄露，据说对一些老机组改造首煤耗能降低10g/Kw*h 。我没有找到很合适的案例，不过按照相关参数计算，理论上是可以达到这样的目标。不过，这也是要建立在机组新建设计或者汽轮机整体改造的基础之上的，对于运行机组很难实现这一点。
而采用低温省煤器的方式在目前锅炉工艺中较为常见，一般是在除尘器入口增加低温省煤器，用凝结水（或者其它工业水）回收烟气余热。这样做不仅可以降低烟气整体温度，从而降低引风机出力，同时可以将凝结水提前进行加热，整体上可以降低煤耗1g/Kw*h 。
第二个方面，关于优化机组管道设计，其实这个问题是与第一个方面相呼应的，我们甚至可以将汽轮机也看作整个管道的一部分。在提高机组蒸汽参数的同时，对于机组管道材质、硬度、长度、通流设计等都有了新的更高的要求。在管道设计过程当中，应该尽量避免管道过多的弯道、可以适当放大管径等方式。
对于机组四大管道，除了安全因素考虑外，管道的整体布置应该以蒸汽的流畅同行为目的。管道周边建筑物、设备的安装设计，应该避开四大管道的行走路线，尽量保证蒸汽管道的畅行无阻。
管道的优化设计给设计院提出了更高的要求，这里面不仅仅是管道走向的一个问题，更牵涉到管道固定、管道长度等方方面面。特别是四大管道设计参数较高，成本较高，合理的设计和布置也是机组节能降耗的一部分。