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火电辅机单列配置下的厂用电优化方案

  • 来源: 北极星火力发电网
  • 作者: 彭哲、刘晓鹏
  • 发布时间: 2016-08-26

 近年来,在欧洲先后建成了一批主要辅机设备采用单列配置的800MW等级超超临界机组,这些机组汽轮机采用单个低压缸,主要辅机设备如给水泵、空气预热器、一次风机、送风机、引风机均采用单列配置。然而在我国,辅机单列配置方案一直在研究和探讨之中。

  2013年1月,国电建投内蒙古能源有限公司布连电厂一期2×660MW机组成功通过了168试运,该项目是我国首次采用辅机单列配置的660MW超超临界燃煤空冷机组项目。机组投运以来,全套中压厂用电系统负荷均匀、起动迅速、运行稳定,为辅机单列配置下的厂用电优化走出了一条新路。

  1  辅机单列配置对厂用电接线的特殊要求

  以布连工程为例:每台机组设两段中压工作母线;两台机组设两段中压公用母线,分接于不同机组的厂用工作母线段;为适应脱硫系统特许经营的运营模式,每台机组设一段中压脱硫母线,接于本机组的厂用工作母线段。

  电动给水泵为起动泵,两台机组共设一台;凝结水泵、闭式冷却水循环泵均为两台,一运一备;磨煤机五运一备;一次风机、送风机、引风机均为单列配置;其他负荷如辅机循环水泵、空压机、雨水泵、胶带输送机等均为公用负荷。

  一次风机、送风机、引风机单列配置后,从工艺流程上来讲,机组运行时,单列的三大风机需要整体起动,缺一不可,这就对设备本体及供电可靠性提出了更高的要求。为提高供电可靠性,需要把单列的辅机集中布置在机组同一中压工作段上,使之在另一工作段故障时,汽机负荷不影响机组满发。

  锅炉也可通过减负荷的形式不致使机组停机。这样,原本辅机双列时很容易实现的高压厂用分裂变压器两个低压分裂卷的负荷平衡便被打破,如何保持原有的平衡便成为了辅机单列对中压厂用电系统提出的更高要求。

  2  辅机单列配置下的优化方案

  为适应辅机单列配置的特殊情况,负荷配置为:每台机组的汽机负荷、6台磨煤机及机炉、除尘、空冷、脱硫等低压干式变压器对称分接于本机组的两段工作母线上;单列配置的三大风机均接于工作A段;全厂公用负荷单独设置中压公用段,其两路工作电源分别引自两台机组的工作B段,互为备用。

  参见图1及表1(因篇幅所限,该表格只列出了#1机组的负荷情况,#2机组配置同#1机组)。可见在整个中压厂用电系统中,公用段的设置起到了至关重要的作用。



  1)单元保持

  公用段的设置便于对公用负荷进行集中管理,强化机组的单元性,不致因一台机组厂用电系统故障影响其他机组的正常运行,对配合机组检修、停机以及检修本机组所属厂用配电装置等均较为方便。

  2)负荷平衡

  按照布连工程的接线形式,单列的三大风机统一接至工作A段,而公用段接至B段,并且按照不考虑连接该段母线的所有负荷全部运行的计算方法,取每段公用母线的工作容量乘以0.85的系数计入总体容量当中,见表1,基本做到了高压厂用分裂变压器两个低压分裂卷的负荷平衡。


  3)面积减小

  由于中压工作段及公用段分开设置,并根据公用段负荷摆放情况,在#1机组的锅炉房0m单独设置中压公用配电间,使得位于汽机房中间层的中压厂用工作配电室中的配电盘位共减少31面(两台机组合计),占地面积大大减小,机房布置更为合理。

  3 中压厂用电电压确定

  布连工程厂用电压等级采用10.5-0.4kV两级。可在节省投资的同时,降低铜材和电能的损耗,详述如下:

  1)节省投资

  采用10kV电压等级能使中压母线短路水平限制在40kA以内,与采用6kV电压等级,将短路水平提高至50kA相比,虽然电动机的投资增加,但配电盘、封闭母线、高压电缆的费用均有降低,整个工程共可减少投资近200万元。

  2)降低铜耗和电耗

  采用10kV电压等级后,由于设备的额定电流和短路水平均发生了变化,动力电缆的最小热稳定截面也相应减小(见表2),这样全厂中压系统均可在电缆截面的选择上降低一个等级,这便为节能创造了条件。

  电缆截面每降低一个等级,能够相应减少铜材耗量20%,通过公式Q=I2Rt看出,与6kV电压等级相比,在额定电流减小40%之后,可降低电能损耗54.22%。布连电厂全厂共使用10kV电缆101根,共计18.2km,按年运行小时为7500h考虑,采用10kV电压等级每年可降低电耗约45.2kW˙h。



  4  母线电压水平

  辅机单列配置后,锅炉三大风机均由同一工作段引接,其起动顺序为:首先起动引风机;随之为送风机;吹扫完毕后起动一次风机。这三大风机在同一工作段上的连续起动对整个中压厂用电系统是一个严峻的考验,经过严密计算,布连工程各项指标均满足了起动的要求,做到了起动时的顺畅与快捷,见表3。



  5  单列辅机配套的低压负荷接线方式

  为三大单列辅机服务的,还有其辅助系统,即低压润滑油站和加热器等,这些负荷接在相应的锅炉和保安段中。

  例如:三大单列辅机(送、引、一次风机)的电加热器及引风机密封风机接至了锅炉MCC,而润滑油和液压油站的电泵则接至保安PC,保证全厂失电时的人员及设备安全。

  6  厂用电率

  仍以布连电厂为例,除灰场和脱硝系统等部分低压负荷外,计入全部高压电动机(含脱硫系统)及低压负荷,利用轴功率法计算额定负荷工况、75%负荷工况、50%负荷工况下的厂用电率与实际运行数据对比见表4。



  可以看出,现场实测的厂用电率各阶段指标均达到国内领先水平,额定工况与50%工况之间的差别很小,计算值与实测值相当接近。

  7  单列辅机的实际运行情况

  在布连电厂试验及调试准备阶段,机组进行了频繁的冷态起停和热态起动。由于电网调度因素,机组长时间处于变负荷运行的过程,在此过程中锅炉运行良好,单列设置的风机经受住了频繁起停及变负荷等较恶劣运行环境的考验,没有对主系统运行造成不利影响。在其后的整套试运阶段,锅炉岛运行稳定,尤其是#2机组的FCB试验,于甩负荷后5min内并网成功。

  经过一年多的商业运行,布连电厂三大单列辅机均运行正常,运行中未发生任何故障,运行状态良好。实践证明,布连电厂应用辅机单列配置无论从工艺角度还是电气角度均是成功的。

  8  结论

  1)在工艺系统辅机单列配置的设计模式下,机组负荷和公用负荷分开,既强化机组的单元性,又可对公用负荷进行集中管理,保持负荷平衡、提高机组运行可靠性的同时,减小中压厂用工作配电室的占地面积。

  2)厂用电压采用10kV等级可将中压母线短路水平限制在40kA以内,节省项目投资的同时降低电能损耗。

  3)全套中压厂用电系统负荷均匀、起动迅速、运行稳定,可为今后采用辅机单列配置的电厂提供参考。

  (来源:《电气技术》杂志  作者:彭哲、刘晓鹏)


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