摘要：超临界技术在当今社会是一项还在继续发展优化的成熟的火电技术。文章通过对现今发展现状的了解，结合了火电厂超临界机组的改进分析以及优化方法，以增强机组的热效率为目标，对其进行分析。 关键词：火电厂；整体优化；节能性改进；供电煤耗；可靠性；超临界机组 文献标识码：A 中图分类号：TM621 文章编号：1009-2374（2015）36-0018-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.36.008 随着经济的不断发展，人们对电力的需求也在逐渐增多，电力主要是依靠火电厂来满足人们用电的需求量，所以提高火电厂的工作效率是当前非常重要的事情，超临界机组的优化和改进关系到我国进一步的节能减排政策，是当前社会需要重视的问题。 1 火电厂超临界机组发展现状 1.1 国外超临界机组发展历史 世界超临界技术整体进展历史为：第一阶段，第一台超临界试验机在美国正式投入运行；第二阶段，由于对电厂化学的深入认识以及技术材料的发展，对早期的超临界机组产生的问题得到解决；第三阶段，开始了新一轮的发展，在保证机组高可用率、高可靠性的基础上，采用更高的压力和蒸汽温度。 1.2 国内超临界机组的发展现状 上海石洞口的600MW的超临界机组是我国第一台超临界机组，从机组的配用材料、经济性以及技术性等多方面考虑，确定其最终参数。2004年投产2×600MW机组是我国电力总体水平提高的标志。2011年6月，我国正式开始了超超临界发电技术的研究。 2 600MW超临界机组的节能改进分析 随着我国推广的节能减排政策以及对电力系统减少能耗的认知，大容量、高参数的机组已经对高污染的一些小型机组发生逐渐替代，火力发电主要是转换和传递热能，电厂每提高一个热效率就全国用电范围来说，所节省的能源成本将以亿万级数量单位进行统计，因此对火电机组经济性和热效率的提高和改进热力系统是当今形势发展的必然趋势。 3 优化性能的研究方法 我国火力发电的600MW超临界机组已经是我国的主力机型。对此类型机组性能的提高和能耗水平的降低对各个发电站的经济运行程度带来一定影响。利用创建整体优化理论，同时将“单耗分析”与“耗差分析”组合运用，此为高效分析完善性能的途径方法之一。 3.1 建立“整体优化” 600MW超临界机组的降耗节能工作，需要引进整体优化的主要思想，奖励辅助主体机械和多变量测评消耗体系，自上等级对能耗标准加以管理。利用最开始的回热系统、单独辅机、冷端系统、汽轮机系统、锅炉系统，往整体系统分析加以转换。利用对系统性能的评价，明确最佳机组煤耗标准，展开指标量化，面向体系与设备，提出相对应的实施方案和优化策略。 3.2 结合“单耗分析”与“能耗分析” 耗差主要是指偏离目标的机组运行参数对热耗或者煤耗的影响。单台机组的耗差可以对运行人员产生指导作用，使其降低、调整以及优化机组煤耗，并且通过其耗差可以对能耗的分布状态进行了解。对机组群进行对比分析和耗差统计，找到对机组节能产生影响的原因和与水平间的差距。通过计划工况与现实运作状况流程和不同机械的附加单耗对比，能够将过程与设备能源浪费量和部位进行准确评价，有助于尽快发现高能耗环节，并针对于此着重进行运行和改造。由图1可得出结论，排烟温度与真空耗差相加比1/2总耗差大，可见这种机组在排烟温及真空控制存在的问题直接对机组产生能耗，其为节能主要挖掘方向。 4 整体优化机组性能的策略 要对优化整体的相关策略进行实施，必须对热力系统所涉及的各项技术指标、锅炉运行状况以及汽轮机组的热力特性进行全面的掌握和了解，对机组运行的实际状况进行准确的评价，为优化策略的具体事项提供技术依据。 4.1 热力系统及汽轮机的优化 就目前的形势来说，600MW超临界机组的耗热率大部分高于设计值，造成了其供电的煤耗率无法达到预期水平。机组的热耗率偏高的原因主要是因为冷端系统所运行的指标与设计值发生了较大的偏离和汽轮机效率低。优化热力系统和汽轮机主要通过热力系统优化、冷端优化、汽机本体改造优化来进一步实现。 4.1.1 汽机本体的优化改造。有很多因素可以对汽轮机内效率产生影响，例如汽轮机的轴端的汽封和通流部分的隔板，其中蒸汽泄漏是降低汽轮机效率中尤为重要的原因，尤其是汽轮机越来越高的参数，在密封间隙相同的情况下蒸汽增大其漏量。漏气应在使工质的流道做工被旁路，同时打扰了主流道的下一集气流，降低了其等级效率。当前情况，600MW等级的汽轮机大多数仍采用梳齿式的传统工艺，实际应用和研究表明，梳齿式的传统工艺自身的密封易存在产生气流的激振力、密封效果没有完全得到保证及自身易磨损等生产缺点。 4.1.2 冷端优化。冷端系统的节能改革优化，应将冷端系统的整体优化作为基本开展原则，并对系统的运行优化分析调度、优化系统的运行试验、冷端系统的确定改造方案以及各个设备的相对应的性能测试进行逐步开展。需要对仿真运行调度、系统分析、性能的现场测试、设计校对的通过以及各个设备的整体性能等多个有效手段进行优化工作并对火电厂进行节能指导，同时确保系统的运行安全。 4.1.3 热力系统优化。优化汽轮机的热力系统，主要从以下方向进行着手：合理运用其工质效能，对系统的阀门内漏现象尽可能减少其发生情况；管道的布置进行优化设计，解决加热器的低压输水的相关不畅问题，主要包括优化再热蒸汽系统，治理系统阀门的泄漏现象、优化输水系统、优化轴封系统。热力系统的进一步优化，可以对高级组的循环效率进行有效提高。 4.2 锅炉及辅助系统优化 锅炉辅机电耗的降低和锅炉的热效率提高的实现主要是优化锅炉侧的主要性能。大部分超临界机均存在排烟温度相比于设计参数要高出很多，这一问题造成了排烟热较大的损失，部分锅炉的渣含碳量和灰含碳量普遍较高，并未完全燃尽，也造成了热损失的流失，锅炉的辅助系统存在偏高的占厂用电率，造成了对供电机组煤耗的严重负面影响。 4.2.1 燃烧及制粉系统的调整和优化。对制粉的调整和优化的主要内容是运行机组的调整优化。其调整的主要手段有调整分离器挡板、优化磨煤机出口温度、对一次风压的优化、调节煤粉细度等。对中速磨，需要以煤质的调整为依据。对于系统燃烧的锅炉有很低的燃烧挥发性，燃尽与着火都是潜在问题，针对此项现象有如下措施：（1）增强煤粉的粉末状，细煤粉的表面积接触空气面会变大，有利于煤粉的燃烧；（2）对煤粉浓度的一次风量进行提高，对磨煤机的出口温度进行有效控制；（3）对着火区的热辐射进行有效增强；（4）对其燃烧过程中增加其空气量，使空气系数大于等于1.2。 4.2.2 优化辅助系统。如今，大多数的燃煤电厂都有比较繁琐的燃煤来源，较多的来源偏离了原本的设计煤种，煤质的一些偏差对制煤系统造成了一些较为负面的影响，例如严重的制粉系统磨损、煤粉没有均匀的粗细度且不合格、出力不足的制粉系统。针对于以上问题，改造分离器、改造磨煤机、调整优化制粉系统。普遍存在的六大风机进行实际运行有很低的效率，实际风机挡板的开度较低，有较大损失的节流，对风机的效率运行存在一定影响。可通过风机叶轮、双速高低电机、改造风机变频等对风机的电耗进行降低，以减少供电煤耗和厂用电率。 4.2.3 综合治理排烟温度高。在各项锅炉热损失中，最大的一项热损失是排烟热损失。锅炉的高低效率取决于排烟的温度高低。通过对整体性能的实验诊断开展，对出口风温和空预器的烟温、变化的传热性能、设计偏差、尾部的余热烟气等进行分析，以此来对降低排烟温度所带来的安全性和经济性变化及排烟温度所影响的各种参数值进行正确判断。增加低温省煤器也是可行的办法之一。 4.2.4 治理空预器漏风现象。过大的空预器风率会对风机的出力进行增大，机组经济性减小，厂用电率增多。当前，改造其密封柔性，可以对漏风率进行有效 降低。 5 结语 600MW超临界机组有提高节能性的潜力，本文总结了其发展过程以及性能优化和整体优化方法。在现阶段，我国与国外的一些较为发达国家相比，在机组的经济性水平上还存在着较大的差距，因此我国必须对超临界机组的综合技术进行分析和比较，找出更加节能的优化措施，发挥机组的优越性，提高机组潜在效率。 参考文献 [1] 应光伟，赵玉柱，孙科，等.600MW超临界火电机组运行现状及性能优化[J].发电与空调，2012，1（1）. [2] 杨毅.火电厂600MW超临界机组节能性改进措施分析[J].科技风，2012，19（18）. [3] 张瑾哲.600MW机组协调控制系统优化策略的研究[D].华北电力大学，2012. [4] 张国林.600MW超临界锅炉变煤种运行特性分析 [D].华北电力大学，2012. [5] 曹艳.大型超（超）临界直流锅炉蒸汽加热启动技术研究[D].上海电力学院，2014. [6] 高志元.基于神经网络的超临界机组建模及协调预测优化控制[D].华北电力大学，2014. 作者简介：马杰（1982-），男，山东济南人，供职于山西鲁晋王曲发电有限责任公司，研究方向：发电厂集控运行技术；王俊（1985-），男，山西长治人，供职于山西鲁晋王曲发电有限责任公司，研究方向：发电厂集控运行技术。 （责任编辑：周 琼）
摘要：超临界技术在当今社会是一项还在继续发展优化的成熟的火电技术。文章通过对现今发展现状的了解，结合了火电厂超临界机组的改进分析以及优化方法，以增强机组的热效率为目标，对其进行分析。 关键词：火电厂；整体优化；节能性改进；供电煤耗；可靠性；超临界机组 文献标识码：A 中图分类号：TM621 文章编号：1009-2374（2015）36-0018-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.36.008 随着经济的不断发展，人们对电力的需求也在逐渐增多，电力主要是依靠火电厂来满足人们用电的需求量，所以提高火电厂的工作效率是当前非常重要的事情，超临界机组的优化和改进关系到我国进一步的节能减排政策，是当前社会需要重视的问题。 1 火电厂超临界机组发展现状 1.1 国外超临界机组发展历史 世界超临界技术整体进展历史为：第一阶段，第一台超临界试验机在美国正式投入运行；第二阶段，由于对电厂化学的深入认识以及技术材料的发展，对早期的超临界机组产生的问题得到解决；第三阶段，开始了新一轮的发展，在保证机组高可用率、高可靠性的基础上，采用更高的压力和蒸汽温度。 1.2 国内超临界机组的发展现状 上海石洞口的600MW的超临界机组是我国第一台超临界机组，从机组的配用材料、经济性以及技术性等多方面考虑，确定其最终参数。2004年投产2×600MW机组是我国电力总体水平提高的标志。2011年6月，我国正式开始了超超临界发电技术的研究。 2 600MW超临界机组的节能改进分析 随着我国推广的节能减排政策以及对电力系统减少能耗的认知，大容量、高参数的机组已经对高污染的一些小型机组发生逐渐替代，火力发电主要是转换和传递热能，电厂每提高一个热效率就全国用电范围来说，所节省的能源成本将以亿万级数量单位进行统计，因此对火电机组经济性和热效率的提高和改进热力系统是当今形势发展的必然趋势。 3 优化性能的研究方法 我国火力发电的600MW超临界机组已经是我国的主力机型。对此类型机组性能的提高和能耗水平的降低对各个发电站的经济运行程度带来一定影响。利用创建整体优化理论，同时将“单耗分析”与“耗差分析”组合运用，此为高效分析完善性能的途径方法之一。 3.1 建立“整体优化” 600MW超临界机组的降耗节能工作，需要引进整体优化的主要思想，奖励辅助主体机械和多变量测评消耗体系，自上等级对能耗标准加以管理。利用最开始的回热系统、单独辅机、冷端系统、汽轮机系统、锅炉系统，往整体系统分析加以转换。利用对系统性能的评价，明确最佳机组煤耗标准，展开指标量化，面向体系与设备，提出相对应的实施方案和优化策略。 3.2 结合“单耗分析”与“能耗分析” 耗差主要是指偏离目标的机组运行参数对热耗或者煤耗的影响。单台机组的耗差可以对运行人员产生指导作用，使其降低、调整以及优化机组煤耗，并且通过其耗差可以对能耗的分布状态进行了解。对机组群进行对比分析和耗差统计，找到对机组节能产生影响的原因和与水平间的差距。通过计划工况与现实运作状况流程和不同机械的附加单耗对比，能够将过程与设备能源浪费量和部位进行准确评价，有助于尽快发现高能耗环节，并针对于此着重进行运行和改造。由图1可得出结论，排烟温度与真空耗差相加比1/2总耗差大，可见这种机组在排烟温及真空控制存在的问题直接对机组产生能耗，其为节能主要挖掘方向。 4 整体优化机组性能的策略 要对优化整体的相关策略进行实施，必须对热力系统所涉及的各项技术指标、锅炉运行状况以及汽轮机组的热力特性进行全面的掌握和了解，对机组运行的实际状况进行准确的评价，为优化策略的具体事项提供技术依据。 4.1 热力系统及汽轮机的优化 就目前的形势来说，600MW超临界机组的耗热率大部分高于设计值，造成了其供电的煤耗率无法达到预期水平。机组的热耗率偏高的原因主要是因为冷端系统所运行的指标与设计值发生了较大的偏离和汽轮机效率低。优化热力系统和汽轮机主要通过热力系统优化、冷端优化、汽机本体改造优化来进一步实现。 4.1.1 汽机本体的优化改造。有很多因素可以对汽轮机内效率产生影响，例如汽轮机的轴端的汽封和通流部分的隔板，其中蒸汽泄漏是降低汽轮机效率中尤为重要的原因，尤其是汽轮机越来越高的参数，在密封间隙相同的情况下蒸汽增大其漏量。漏气应在使工质的流道做工被旁路，同时打扰了主流道的下一集气流，降低了其等级效率。当前情况，600MW等级的汽轮机大多数仍采用梳齿式的传统工艺，实际应用和研究表明，梳齿式的传统工艺自身的密封易存在产生气流的激振力、密封效果没有完全得到保证及自身易磨损等生产缺点。 4.1.2 冷端优化。冷端系统的节能改革优化，应将冷端系统的整体优化作为基本开展原则，并对系统的运行优化分析调度、优化系统的运行试验、冷端系统的确定改造方案以及各个设备的相对应的性能测试进行逐步开展。需要对仿真运行调度、系统分析、性能的现场测试、设计校对的通过以及各个设备的整体性能等多个有效手段进行优化工作并对火电厂进行节能指导，同时确保系统的运行安全。 4.1.3 热力系统优化。优化汽轮机的热力系统，主要从以下方向进行着手：合理运用其工质效能，对系统的阀门内漏现象尽可能减少其发生情况；管道的布置进行优化设计，解决加热器的低压输水的相关不畅问题，主要包括优化再热蒸汽系统，治理系统阀门的泄漏现象、优化输水系统、优化轴封系统。热力系统的进一步优化，可以对高级组的循环效率进行有效提高。 4.2 锅炉及辅助系统优化 锅炉辅机电耗的降低和锅炉的热效率提高的实现主要是优化锅炉侧的主要性能。大部分超临界机均存在排烟温度相比于设计参数要高出很多，这一问题造成了排烟热较大的损失，部分锅炉的渣含碳量和灰含碳量普遍较高，并未完全燃尽，也造成了热损失的流失，锅炉的辅助系统存在偏高的占厂用电率，造成了对供电机组煤耗的严重负面影响。 4.2.1 燃烧及制粉系统的调整和优化。对制粉的调整和优化的主要内容是运行机组的调整优化。其调整的主要手段有调整分离器挡板、优化磨煤机出口温度、对一次风压的优化、调节煤粉细度等。对中速磨，需要以煤质的调整为依据。对于系统燃烧的锅炉有很低的燃烧挥发性，燃尽与着火都是潜在问题，针对此项现象有如下措施：（1）增强煤粉的粉末状，细煤粉的表面积接触空气面会变大，有利于煤粉的燃烧；（2）对煤粉浓度的一次风量进行提高，对磨煤机的出口温度进行有效控制；（3）对着火区的热辐射进行有效增强；（4）对其燃烧过程中增加其空气量，使空气系数大于等于1.2。 4.2.2 优化辅助系统。如今，大多数的燃煤电厂都有比较繁琐的燃煤来源，较多的来源偏离了原本的设计煤种，煤质的一些偏差对制煤系统造成了一些较为负面的影响，例如严重的制粉系统磨损、煤粉没有均匀的粗细度且不合格、出力不足的制粉系统。针对于以上问题，改造分离器、改造磨煤机、调整优化制粉系统。普遍存在的六大风机进行实际运行有很低的效率，实际风机挡板的开度较低，有较大损失的节流，对风机的效率运行存在一定影响。可通过风机叶轮、双速高低电机、改造风机变频等对风机的电耗进行降低，以减少供电煤耗和厂用电率。 4.2.3 综合治理排烟温度高。在各项锅炉热损失中，最大的一项热损失是排烟热损失。锅炉的高低效率取决于排烟的温度高低。通过对整体性能的实验诊断开展，对出口风温和空预器的烟温、变化的传热性能、设计偏差、尾部的余热烟气等进行分析，以此来对降低排烟温度所带来的安全性和经济性变化及排烟温度所影响的各种参数值进行正确判断。增加低温省煤器也是可行的办法之一。 4.2.4 治理空预器漏风现象。过大的空预器风率会对风机的出力进行增大，机组经济性减小，厂用电率增多。当前，改造其密封柔性，可以对漏风率进行有效 降低。 5 结语 600MW超临界机组有提高节能性的潜力，本文总结了其发展过程以及性能优化和整体优化方法。在现阶段，我国与国外的一些较为发达国家相比，在机组的经济性水平上还存在着较大的差距，因此我国必须对超临界机组的综合技术进行分析和比较，找出更加节能的优化措施，发挥机组的优越性，提高机组潜在效率。 参考文献 [1] 应光伟，赵玉柱，孙科，等.600MW超临界火电机组运行现状及性能优化[J].发电与空调，2012，1（1）. [2] 杨毅.火电厂600MW超临界机组节能性改进措施分析[J].科技风，2012，19（18）. [3] 张瑾哲.600MW机组协调控制系统优化策略的研究[D].华北电力大学，2012. [4] 张国林.600MW超临界锅炉变煤种运行特性分析 [D].华北电力大学，2012. [5] 曹艳.大型超（超）临界直流锅炉蒸汽加热启动技术研究[D].上海电力学院，2014. [6] 高志元.基于神经网络的超临界机组建模及协调预测优化控制[D].华北电力大学，2014. 作者简介：马杰（1982-），男，山东济南人，供职于山西鲁晋王曲发电有限责任公司，研究方向：发电厂集控运行技术；王俊（1985-），男，山西长治人，供职于山西鲁晋王曲发电有限责任公司，研究方向：发电厂集控运行技术。 （责任编辑：周 琼）