北極星火力發(fā)電網(wǎng)訊:近年來,在歐洲先后建成了一批主要輔機(jī)設(shè)備采用單列配置的800MW等級超超臨界機(jī)組,這些機(jī)組汽輪機(jī)采用單個低壓缸,主要輔機(jī)設(shè)備如給水泵、空氣預(yù)熱器、一次風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)均采用單列配置。然而在我國,輔機(jī)單列配置方案一直在研究和探討之中。
2013年1月,國電建投內(nèi)蒙古能源有限公司布連電廠一期2×660MW機(jī)組成功通過了168試運,該項目是我國首次采用輔機(jī)單列配置的660MW超超臨界燃煤空冷機(jī)組項目。機(jī)組投運以來,全套中壓廠用電系統(tǒng)負(fù)荷均勻、起動迅速、運行穩(wěn)定,為輔機(jī)單列配置下的廠用電優(yōu)化走出了一條新路。
1 輔機(jī)單列配置對廠用電接線的特殊要求
以布連工程為例:每臺機(jī)組設(shè)兩段中壓工作母線;兩臺機(jī)組設(shè)兩段中壓公用母線,分接于不同機(jī)組的廠用工作母線段;為適應(yīng)脫硫系統(tǒng)特許經(jīng)營的運營模式,每臺機(jī)組設(shè)一段中壓脫硫母線,接于本機(jī)組的廠用工作母線段。
電動給水泵為起動泵,兩臺機(jī)組共設(shè)一臺;凝結(jié)水泵、閉式冷卻水循環(huán)泵均為兩臺,一運一備;磨煤機(jī)五運一備;一次風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)均為單列配置;其他負(fù)荷如輔機(jī)循環(huán)水泵、空壓機(jī)、雨水泵、膠帶輸送機(jī)等均為公用負(fù)荷。
一次風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)單列配置后,從工藝流程上來講,機(jī)組運行時,單列的三大風(fēng)機(jī)需要整體起動,缺一不可,這就對設(shè)備本體及供電可靠性提出了更高的要求。為提高供電可靠性,需要把單列的輔機(jī)集中布置在機(jī)組同一中壓工作段上,使之在另一工作段故障時,汽機(jī)負(fù)荷不影響機(jī)組滿發(fā),
鍋爐也可通過減負(fù)荷的形式不致使機(jī)組停機(jī)。這樣,原本輔機(jī)雙列時很容易實現(xiàn)的高壓廠用分裂變壓器兩個低壓分裂卷的負(fù)荷平衡便被打破,如何保持原有的平衡便成為了輔機(jī)單列對中壓廠用電系統(tǒng)提出的更高要求。
2 輔機(jī)單列配置下的優(yōu)化方案
為適應(yīng)輔機(jī)單列配置的特殊情況,負(fù)荷配置為:每臺機(jī)組的汽機(jī)負(fù)荷、6臺磨煤機(jī)及機(jī)爐、除塵、空冷、脫硫等低壓干式變壓器對稱分接于本機(jī)組的兩段工作母線上;單列配置的三大風(fēng)機(jī)均接于工作A段;全廠公用負(fù)荷單獨設(shè)置中壓公用段,其兩路工作電源分別引自兩臺機(jī)組的工作B段,互為備用。
參見圖1及表1(因篇幅所限,該表格只列出了#1機(jī)組的負(fù)荷情況,#2機(jī)組配置同#1機(jī)組)??梢娫谡麄€中壓廠用電系統(tǒng)中,公用段的設(shè)置起到了至關(guān)重要的作用。
1)單元保持
公用段的設(shè)置便于對公用負(fù)荷進(jìn)行集中管理,強(qiáng)化機(jī)組的單元性,不致因一臺機(jī)組廠用電系統(tǒng)故障影響其他機(jī)組的正常運行,對配合機(jī)組檢修、停機(jī)以及檢修本機(jī)組所屬廠用配電裝置等均較為方便。
2)負(fù)荷平衡
按照布連工程的接線形式,單列的三大風(fēng)機(jī)統(tǒng)一接至工作A段,而公用段接至B段,并且按照不考慮連接該段母線的所有負(fù)荷全部運行的計算方法,取每段公用母線的工作容量乘以0.85的系數(shù)計入總體容量當(dāng)中,見表1,基本做到了高壓廠用分裂變壓器兩個低壓分裂卷的負(fù)荷平衡。
3)面積減小
由于中壓工作段及公用段分開設(shè)置,并根據(jù)公用段負(fù)荷擺放情況,在#1機(jī)組的鍋爐房0m單獨設(shè)置中壓公用配電間,使得位于汽機(jī)房中間層的中壓廠用工作配電室中的配電盤位共減少31面(兩臺機(jī)組合計),占地面積大大減小,機(jī)房布置更為合理。
3 中壓廠用電電壓確定
布連工程廠用電壓等級采用10.5-0.4kV兩級??稍诠?jié)省投資的同時,降低銅材和電能的損耗,詳述如下:
1)節(jié)省投資
采用10kV電壓等級能使中壓母線短路水平限制在40kA以內(nèi),與采用6kV電壓等級,將短路水平提高至50kA相比,雖然電動機(jī)的投資增加,但配電盤、封閉母線、高壓電纜的費用均有降低,整個工程共可減少投資近200萬元。
2)降低銅耗和電耗
采用10kV電壓等級后,由于設(shè)備的額定電流和短路水平均發(fā)生了變化,動力電纜的最小熱穩(wěn)定截面也相應(yīng)減?。ㄒ姳?),這樣全廠中壓系統(tǒng)均可在電纜截面的選擇上降低一個等級,這便為節(jié)能創(chuàng)造了條件。
電纜截面每降低一個等級,能夠相應(yīng)減少銅材耗量20%,通過公式Q=I2Rt看出,與6kV電壓等級相比,在額定電流減小40%之后,可降低電能損耗54.22%。布連電廠全廠共使用10kV電纜101根,共計18.2km,按年運行小時為7500h考慮,采用10kV電壓等級每年可降低電耗約45.2kW˙h。
4 母線電壓水平
輔機(jī)單列配置后,鍋爐三大風(fēng)機(jī)均由同一工作段引接,其起動順序為:首先起動引風(fēng)機(jī);隨之為送風(fēng)機(jī);吹掃完畢后起動一次風(fēng)機(jī)。這三大風(fēng)機(jī)在同一工作段上的連續(xù)起動對整個中壓廠用電系統(tǒng)是一個嚴(yán)峻的考驗,經(jīng)過嚴(yán)密計算,布連工程各項指標(biāo)均滿足了起動的要求,做到了起動時的順暢與快捷,見表3。
5 單列輔機(jī)配套的低壓負(fù)荷接線方式
為三大單列輔機(jī)服務(wù)的,還有其輔助系統(tǒng),即低壓潤滑油站和加熱器等,這些負(fù)荷接在相應(yīng)的鍋爐和保安段中。
例如:三大單列輔機(jī)(送、引、一次風(fēng)機(jī))的電加熱器及引風(fēng)機(jī)密封風(fēng)機(jī)接至了鍋爐MCC,而潤滑油和液壓油站的電泵則接至保安PC,保證全廠失電時的人員及設(shè)備安全。
6 廠用電率
仍以布連電廠為例,除灰場和脫硝系統(tǒng)等部分低壓負(fù)荷外,計入全部高壓電動機(jī)(含脫硫系統(tǒng))及低壓負(fù)荷,利用軸功率法計算額定負(fù)荷工況、75%負(fù)荷工況、50%負(fù)荷工況下的廠用電率與實際運行數(shù)據(jù)對比見表4。
可以看出,現(xiàn)場實測的廠用電率各階段指標(biāo)均達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平,額定工況與50%工況之間的差別很小,計算值與實測值相當(dāng)接近。
7 單列輔機(jī)的實際運行情況
在布連電廠試驗及調(diào)試準(zhǔn)備階段,機(jī)組進(jìn)行了頻繁的冷態(tài)起停和熱態(tài)起動。由于電網(wǎng)調(diào)度因素,機(jī)組長時間處于變負(fù)荷運行的過程,在此過程中鍋爐運行良好,單列設(shè)置的風(fēng)機(jī)經(jīng)受住了頻繁起停及變負(fù)荷等較惡劣運行環(huán)境的考驗,沒有對主系統(tǒng)運行造成不利影響。在其后的整套試運階段,鍋爐島運行穩(wěn)定,尤其是#2機(jī)組的FCB試驗,于甩負(fù)荷后5min內(nèi)并網(wǎng)成功。
經(jīng)過一年多的商業(yè)運行,布連電廠三大單列輔機(jī)均運行正常,運行中未發(fā)生任何故障,運行狀態(tài)良好。實踐證明,布連電廠應(yīng)用輔機(jī)單列配置無論從工藝角度還是電氣角度均是成功的。
8 結(jié)論
1)在工藝系統(tǒng)輔機(jī)單列配置的設(shè)計模式下,機(jī)組負(fù)荷和公用負(fù)荷分開,既強(qiáng)化機(jī)組的單元性,又可對公用負(fù)荷進(jìn)行集中管理,保持負(fù)荷平衡、提高機(jī)組運行可靠性的同時,減小中壓廠用工作配電室的占地面積。
2)廠用電壓采用10kV等級可將中壓母線短路水平限制在40kA以內(nèi),節(jié)省項目投資的同時降低電能損耗。
3)全套中壓廠用電系統(tǒng)負(fù)荷均勻、起動迅速、運行穩(wěn)定,可為今后采用輔機(jī)單列配置的電廠提供參考。
原標(biāo)題:解決方案︱輔機(jī)單列配置下的廠用電優(yōu)化方案
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