一、引言
隨著煤炭價格持續(xù)走高和國家能源政策的影響,火力發(fā)電企業(yè)節(jié)能減排壓力不斷增大。降低國產(chǎn)630MW發(fā)電機(jī)組供電煤耗,已成為各火力發(fā)電廠共同的難題。研究降低國產(chǎn)630MW發(fā)電機(jī)組供電煤耗,降低企業(yè)發(fā)電成本,提高企業(yè)核心競爭力,對企業(yè)完成節(jié)能減排工作有重要意義。
二、用精益管理DMAIC工具降低630MW機(jī)組供電煤耗。
1. DMAIC是六西格瑪管理中流程改善的重要工具。六西格瑪管理不僅是理念,同時也是一套業(yè)績突破的方法。它將理念變?yōu)樾袆?,將目?biāo)變?yōu)楝F(xiàn)實。DMAIC是指定義Define、測量Measure、分析Analyze、改進(jìn)Improve、控制Control五個階段構(gòu)成的過程改進(jìn)方法,一般用于對現(xiàn)有流程的改進(jìn),包括制造過程、服務(wù)過程以及工作過程等等。
2. .2017年我司#5、#6機(jī)組都進(jìn)行了重大技改,在經(jīng)濟(jì)性上有了大幅提升,在技改層面無改善空間, 2017年我司三期供電煤耗為300.56g/kWh,需進(jìn)一步挖潛。
三、降低630MW機(jī)組供電煤耗的因素。(Define,簡稱D)
1. 通過DMAICD階段,分析現(xiàn)狀,定義CTQ和Y分析出影響供電煤耗的因素。
2. 汽機(jī)熱耗率高是因汽輪機(jī)高中低壓缸效率、初終參數(shù)、再熱循環(huán)和回?zé)嵫h(huán)效率下降引起。
3. 汽機(jī)熱耗率(單位:kJ/kWh)=((主汽焓值*主汽流量+再熱蒸汽焓值*再熱蒸汽流量-給水流量*給水焓值-冷再熱蒸汽流量*冷再熱蒸汽焓值-過熱器減溫水流量*給水焓值-再熱器減溫水流量*再熱器減溫水焓值)*0.001-供熱量)/發(fā)電功率
4. 鍋爐效率低主要是因為排煙熱損失(q2)、化學(xué)未完全燃燒損失(q3)、機(jī)械未完全燃燒損失(q4)、散熱損失(q5)及灰渣物理熱損失(q6)造成。
5. 鍋爐效率(單位:%) =(1-q2-q3-q4-q5-q6)*100
6. 發(fā)電機(jī)效率一般變化非常小,一般熱力計算中將其用0.9895常數(shù)進(jìn)行計算
7. 反平衡管道效率ηgd=(1- △Qgd/ Qgl) × 100%,管道效率取行業(yè)默認(rèn)值
8. 廠用電率=生產(chǎn)廠用電量/發(fā)電量,主要體現(xiàn)在發(fā)電過程中所消耗電量的大小
四、降低630MW機(jī)組供電煤耗的M階段(Measure 簡稱M)
1. 通過DMAIC漏斗理論分析出影響供電煤耗的具體因素
以下是利用DMAIC工具中的M階段分析降低供電煤耗的因素。得出的結(jié)果:
1.1熱耗與煤耗正相關(guān),關(guān)系吻合;熱耗的影響因素細(xì)化:
1) 機(jī)組負(fù)荷率。
2) 供熱量。
3) 循環(huán)水量及凝器真空。
4) 滑壓曲線。
5) 高壓加熱器及低壓加熱器端差。
6) 汽機(jī)葉片結(jié)垢即通流面積結(jié)垢。
7) 汽機(jī)系統(tǒng)存在泄漏。
1.2爐效與煤耗負(fù)相關(guān),關(guān)系吻合;爐效的影響因素細(xì)化:
1) 鍋爐主再熱氣溫
2) 空預(yù)器漏風(fēng)量大
3) 鍋爐飛灰含碳量大
4) 機(jī)組負(fù)荷率
5) 鍋爐燃燒調(diào)整,不完全燃燒熱損失
1.3廠用電與煤耗正相關(guān), 關(guān)系吻合合。
1) 吸風(fēng)機(jī)電耗
2) 循環(huán)水泵電耗
2. 通過DMAIC的M階段,樹圖,微觀流程圖,因果矩陣,F(xiàn)EMA等工具篩選出10個關(guān)鍵因子
3) X12供熱量
4) X15滑壓曲線
5) X16真空系統(tǒng)泄漏
6) X21磨煤機(jī)出口溫度
7) X22吹灰頻率
8) X23OOS系統(tǒng)輔助
9) X24飛灰含碳量
10) X25氧量設(shè)定自動
11) X53循泵運(yùn)行方式
12) X54空預(yù)器差壓
3. 通過DMAIC的M階段快贏改善方法將其中5條完成改善
4. 改善漏斗的應(yīng)用
5. "降低供電煤耗"流程經(jīng)過FMEA后,仍然需要分析和驗證的X有:
1) X12供熱量
2) X15滑壓曲線
3) X53循泵運(yùn)行方式
4) X24飛灰含碳量
5) X25氧量設(shè)定自動
五、降低630MW機(jī)組供電煤耗的A階段(分析Analyze 簡稱A)
1. A階段通過收集數(shù)據(jù),采用回歸工具分析出影響因子,采取措施進(jìn)行改善。
2. 滑壓曲線設(shè)計
滑壓曲線更改后:
典型工況節(jié)能評估
負(fù)荷 MW 540 480 420 360
節(jié)能評估 g/(kW.h) 1.18 0.42 0.8 0.61
節(jié)流調(diào)節(jié):就是全部蒸汽都經(jīng)過一個或幾個同時開、關(guān)的調(diào)節(jié)汽門,然后流向第一級噴嘴。這種配汽方式主要是改變調(diào)節(jié)汽門的開度對蒸汽進(jìn)行節(jié)流以改變進(jìn)汽壓力,使有用的焓降發(fā)生變化,并相應(yīng)改變蒸汽流量,來調(diào)節(jié)汽輪機(jī)的功率。采用節(jié)流調(diào)節(jié)時,減少汽輪機(jī)功率主要是借助節(jié)流作用,負(fù)荷越低節(jié)流損失越大,造成汽輪機(jī)相對內(nèi)效率降低。但節(jié)流調(diào)節(jié)與噴嘴調(diào)節(jié)比較,在負(fù)荷變化時級前溫度變化較小,對負(fù)荷的適應(yīng)性能較好。但只有帶額定負(fù)荷且調(diào)汽門全開時,效率最高。
噴嘴調(diào)節(jié):就是蒸汽經(jīng)過幾個依次開、關(guān)的調(diào)汽門通向汽輪機(jī)的第一級,每個汽門分別控制一組調(diào)節(jié)級噴嘴。調(diào)節(jié)級都是做成部分進(jìn)汽的,在設(shè)計工況下,除最后一個汽門外,其他調(diào)汽門都在全開狀態(tài),所以無節(jié)流損失。在低負(fù)荷運(yùn)行時,噴嘴調(diào)節(jié)比節(jié)流調(diào)節(jié)效率高,且比較穩(wěn)定;但在工況變化時,噴嘴調(diào)節(jié)使機(jī)組高壓部分的溫度變化較大,容易使調(diào)節(jié)級處產(chǎn)生熱應(yīng)力,從而使汽輪機(jī)負(fù)荷適應(yīng)性降低。
我廠采用高壓缸采用噴嘴配汽法。高壓調(diào)門與高壓噴嘴室分開布置,由高壓導(dǎo)汽管連接。調(diào)節(jié)級噴嘴分成四個弧段,分別由四只調(diào)門控制。正常運(yùn)行中采用順序閥控制,采用不適合的滑壓曲線運(yùn)行,汽機(jī)的最后一個調(diào)門節(jié)流損失大。
3. 循泵運(yùn)行方式改善
1) 以真空擬合汽耗,R方只有38.2,但整體影響的趨勢仍能反應(yīng)出真空與汽耗為反相關(guān),即同等條件下,真空越高,經(jīng)濟(jì)性越好。
2) 以循環(huán)水量、水溫擬合真空,R方只有43,但整體影響的趨勢仍能反應(yīng)出循環(huán)水量、水溫與真空相關(guān),即同等條件下,循環(huán)水量越高、循環(huán)水溫越低,真空越高。
3) 循泵運(yùn)行方式改善。
通過分析循環(huán)水量、水溫與真空關(guān)系以及對經(jīng)濟(jì)性的影響,整理循泵啟停歷史數(shù)據(jù),分析在當(dāng)前煤價情況下,增開循泵的成本與降低煤耗的平衡點(最佳真空)。確定最佳真空所對應(yīng)的循環(huán)水溫升11℃,為循泵啟、停用分界點。
4. 提高大機(jī)組的供熱量。
提高供熱量,對降低煤耗有利;增加現(xiàn)有的供熱客戶的用量和持續(xù)開發(fā)新的熱用戶;優(yōu)化供熱的運(yùn)行方式,提高大機(jī)組供熱量。
5. 降低飛灰含碳量的措施:
根據(jù)汽機(jī)的優(yōu)化過的滑壓曲線控制主蒸汽壓力。控制鍋爐主再汽溫在較高水平??刂棋仩t飛灰含碳量在一個較低的水平上。總結(jié)出飛灰含碳量高問題點有:
1) 磨組運(yùn)行臺數(shù)偏多,磨組一次風(fēng)偏大。
2) 煤粉細(xì)度無法保證,鍋爐不完全燃燒損失增加。
3) 燃燒區(qū)低氧配風(fēng),控制Nox的排放,以及運(yùn)行中對于鍋爐主再汽溫的控制要求,爐膛配風(fēng)經(jīng)常采用倒寶塔型配風(fēng),與飛灰含碳量控制要求相反
4) 鍋爐燃燒調(diào)整優(yōu)化,控制鍋爐排煙損失降到最低。
6. 上述主要措施中可以降低機(jī)組廠用電率的有:
1) 調(diào)整磨煤機(jī)運(yùn)行臺數(shù),降低制粉電耗
2) 減少空預(yù)器漏風(fēng),一是在運(yùn)行中要定期吹灰,二是在運(yùn)行中要控制好SCR噴氨量,減少氨氣逃逸率,防止空預(yù)器低溫腐蝕,引起空預(yù)器前后差壓大,吸風(fēng)機(jī)電耗增大。
3) 調(diào)整好循泵運(yùn)行方式
4) 盡量保持較高的機(jī)組負(fù)荷率,調(diào)整運(yùn)行方式,大機(jī)組多發(fā)電。
六、降低630MW機(jī)組供電煤耗的I階段(分析改進(jìn)Improve簡稱I)
通過之前測量M,分析A工作。我們找出了降低機(jī)組供電煤耗的幾個主要因數(shù),制定出了如下改進(jìn)措施:
1. 滑壓曲線優(yōu)化,將機(jī)組運(yùn)行盡量運(yùn)行與優(yōu)化過的滑壓曲線附近,降低汽機(jī)熱耗。
2. 循泵運(yùn)優(yōu)化行方式。
通過分析循環(huán)水量、水溫與真空關(guān)系以及對經(jīng)濟(jì)性的影響,整理循泵啟停歷史數(shù)據(jù),分析在當(dāng)前煤價情況下,增開循泵的成本與降低煤耗的平衡點(最佳真空)。確定最佳真空所對應(yīng)的循環(huán)水溫升11℃,為循泵啟、停用分界點。
3. 提高大機(jī)組供熱量,提高大機(jī)組熱電比。
4. 采取降低飛灰含碳量的措施:
1) 優(yōu)化磨煤機(jī)運(yùn)行方式。下層磨維持高出力運(yùn)行,上層磨在低載方式下運(yùn)行??刂颇ッ簷C(jī)進(jìn)口一次風(fēng)壓小于6.5KPa。
2) 根據(jù)煤種調(diào)整磨煤機(jī)折向擋板,保證煤粉細(xì)度,減小鍋爐不完全燃燒損失。
3) 燃燒器擺角置-5°;SOFA風(fēng)擺角置0°;D/E/F層燃料風(fēng)+10%偏置;CD/EF層二次風(fēng)+10%/15%偏置;50%負(fù)荷以上COFA風(fēng)全開; SOFA風(fēng)開度控制SCR入口NOX200mg/Nm3
4) 控制鍋爐參數(shù)在較高的水平。
5) 盡量降低鍋爐排煙損失等
七、降低630MW機(jī)組供電煤耗的C階段(控制Control 簡稱C)。
總結(jié)改善經(jīng)驗,形成標(biāo)準(zhǔn)化文件和持續(xù)改善的控制文件
八、改善收益。
我廠的供電煤耗從改善前的300.56g/kWh,降低到299.62g/kWh. 降低供電煤耗收益=降低供電煤耗值×年度供電量×年累標(biāo)煤單價=(300.56-299.62)*64.8488*750*100=457.1840萬元。
九、結(jié)束語:
1、項目小組成員更加深入的分析影響供電煤耗的因素,為后續(xù)改善打下基礎(chǔ)。
2、學(xué)習(xí)和掌握DMAIC的分析改善思路,分析問題更加嚴(yán)謹(jǐn)邏輯性強(qiáng),能力得到提升。
3、基本掌握了DMAIC回歸分析、假設(shè)檢驗、SPC等改善工具。
4、通過運(yùn)行DMAIC工具,有助于引導(dǎo)生產(chǎn)運(yùn)行人員分析降低機(jī)組供電煤耗。更好的進(jìn)行機(jī)組的節(jié)能減排工作。
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