浅谈发电厂的同期并列装置

摘要：分析发电机同期并列的方法及条件；指出发电机并网应引起重视的几个问题；用微机准同期并网的重要性；通过对同期装置的浅析，提出几个有关发电机并网过程中值得高度重视的问题。 

关键词:发电机、准同期并网、冲击、控制、效益 

一、简述： 

在各类发电厂生产过程中,经常需要把发电机与电力系统并列运行。把一台待投入系统的空载发电机，经过必要的调节，在满足并列运行的条件下，经断路器操作与系统并列，这样的操作过程称为并列操作。另外在某些情况下，要求将已经解列为两部分运行的系统进行并列，这样的操作也称为并列操作。在这两种基本操作中，以同步发电机与系统的并列操作为频繁和常见，如操作不当或误操作，将产生极大的冲击电流，会损坏发电机，引起系统电压波动，装机容量较大的机组甚至导致系统震荡，破坏系统的稳定运行。因此提高同期装置的自动化水平、提高并网操作的质量尤为重要。

二、同步发电机并列操作的两个基本要求及并列操作的方法：

    发电机并列操作的两个基本要求：

    1、并列瞬间，发电机的冲击电流不应超过规定的允许值；

    2、并列后，发电机应能迅速进入同步运行。

    实现发电机并网的方式有两种：一种是准同期并列，一种是自同期并列。 

    1、准同期并列：先给待并发电机加励磁，使发电机建立电压，调整发电机电压和频率，在接近同步条件时，合上并列断路器，将发电机并入电网。若整个过程是人工完成的成为手动准同期，若是后期的并列是自动进行的则称为自动准同期。

2、自同期并列：待并发电机先不加励磁，当期转速接近同步时，投入电力系统，在并列断路器合闸后，立即给转子加励磁，由系统将发电机拉入同步。

上述两种并列方式，自同期优点是并列速度快，但这种方法并列时产生的冲击电流较大，同时发电机加励磁前要短时从系统吸收无功，会引起系统电压短时下降，尤其不适合大机组，森达热电总公司所属的三家热电公司均采用手动准同期并列，下面将以准同期并列为重点进行分析。

三、同期装置实现并网的三个条件： 

发电机并网过程中对并列点两侧的压差、频差及相角差有一定的要求。 

要使发电机以准同期方式并入系统，进行并列的理想操作状态是：在断路器主触头并列的瞬间，断路器两侧的电压大小相等、频率相同、相角差为零。即满足的条件是：

    1、待并发电机电压与系统电压相等；

    2、待并发电机频率与系统频率相等；

    3、并列的断路器主触头闭合瞬间，待并发电机电压与系统电压的相角为零。

    但是在实际操作中，同时满足以上三个条件几乎是不可能的，事实上也没有必要，行业中共同的认识只要在并列的时候冲击电流较小，不危及设备安全，不致引起不良后果，是允许进行并列的，没有必要过于强调满足上述的三个条件。

在应用中，准同期并列的实际条件为：

    1、待并发电机电压和系统电压接近相等，其电压差值应不超过5%-10%的额定电压；

2、待并发电机的频率与系统频率接近相等，其频率差不宜超过（0.2-0.5）%额定频率；

    3、待并发电机的电压与系统电压的相角差，在并列瞬间应接近于零，相角差不应大于100；

在并网过程中出现的压差将导致无功性质的冲击，频差将导致有功性质的冲击，而相角差则同时包含着这两类分量的冲击。所以对于“相角差”这一指标应严加控制，并网瞬间大的相角差将会引起机组大的振动，发电机转子在这瞬间将会被定子的电磁力矩强行地迫使与系统同步，对发电机造成极大的冲击。这种冲击性扭矩会导致线棒、联轴器与轴瓦的损坏。 

    在这种情况下，控制相角差变得特别重要，应使用通过实测精确断路器（合闸回路）的合闸时间去整定准同期装置的导前时间，森达陈家港热电所使用的是深圳智能设备开发有限公司的SID-2CM同期控制器，有8个通道可供发电机、主变压器或线路开关并网复用，具备自动识别并网对象类别及并网性质的功能。具有自动识别及实施差频或合环并网；确保捕获首次出现的并网时机；确保在零相位差时完成差频并网；快速实现在允许功角及压差值内的合环并网；具备与上位机进行通讯的功能；全中文人机界面可提供英文界面；TV二次电压差及相角差自动修正；具备单侧、双侧无压及检同期合闸等功能；控制器以精确严密的数学模型，确保差频并网（发电机对系统或两解列系统间的线路并网）时捕捉第一次出现的零相差，进行无冲击并网，可靠地保障了发电机在并入系统运行的瞬间对相角差的控制，同时也大限度的减少了对机组的冲击，保证了设备的安全。

四、对同期操作的认识误区： 

1、认为只要能把发电机并上电网，不论是用手动还是用同期装置，能并就行。 

2、认为把待并发电机对系统的电压差和频率差调节得越小，并网时的冲击就越小，因此不惜多花些时间去精心调节发电机频率和电压。 

3、认为并网时发电机与系统电压间存在一定的相角差也无妨。只要在300的相角差下实现并网就行。 

4、认为并网仅是个操作，只算安全帐，不存在经济问题。 

5、认为线路阻抗大，用简单带检同期的手动同期就可以对付线路并网。   

这些认识误区带来了以下的严重后果,并不是所有人都意识到这是不良同期操作酿成的。 

    （1）对频率及电压的精心调节，浪费了大量时间，不仅不能及时的将发电机并网发电，而且带来了极大的空转能耗的浪费。 

（2）屡屡发生的大相角差并网使发电机组的绕组、轴瓦、联轴器等受到严重的累积损伤。 

（3）机组不能及时并入系统，长时间的空载运行，造成设备排汽温度升高，过多的热源浪费，设备温度过高，尤其是纯凝机组，减少设备的使用寿命。

     五、同期装置在并网过程中必须高度重视的问题： 

现发电厂的控制方式大多采用的是分布式控制，这就要求同期装置必须要有较高的自动化水平，来独立完成发电机的同期并网操作。由此，在实现并网操作过程中，必须引起高度重视的几个问题：  

1、对频差变化率的考虑： 

发电机在并网过程中不仅对系统存在着频率差，而且还存在着频差的变化。这就需要同期装置保证发电机在相角差为零的瞬间并入电网。  

2、应该知道断路器合闸回路的确切合闸时间： 

发电机并网瞬间是否正好落在0点上，极大程度取决于准同期装置的导前时间整定值是否与实际相符。因此即使准同期装置设计得再严密，没有精确原始数据的支持，并网也不可能不发生出人意料的冲击。 

3、应考虑并网时系统电压过低或过高的闭锁以及TV断线的闭锁： 

并网操作有时发生在系统不正常运行的时候，TV断线会引起同期装置对发电机电压进行错误调节导致在大电压差下并网，故此时同期装置应具备闭锁操作功能。  

4、应及时消除并网过程中出现的同频不同相状态： 

    当发电机的频率接近系统频率时，很易出现相角差停止变化的现象，发电机与系统电压间出现一个固定的相角差，这种状态是不允许并网的，可采取同期装置对机组发出一串控制量合适的加速脉冲，破坏同频状态。 

事实上要避免同频不同相现象的出现，最有效的办法就是不将同期装置的允许频差整定过小，以期在进入同频不同相状态前发电机已并入电网。  

5、应考虑实现检同期合闸： 

各热电公司的发电机启机前的厂用电通常是由并网线路提供，因此同期装置应能在合闸条件具备的情况下，实现检同期合闸。 

6、同期装置的快速性及精确性： 

大容量的发电机并网是基于系统的需要，常常这种需要是紧迫的。有时系统的状况急需增加发电容量，因此要求发电机以“最快”的速度“平稳”地并入电网。同期装置的作用就是尽速将发电机与系统的压差与频差控制在允许值内，将发电机在无相角差情况下并入电网，不仅赢得了时间，还节约了大量的能源。热电机组的并网对系统几乎没有影响，但对相角差的控制必须要精准地实现。 

六、结束语： 

同期装置是发电厂的重要自动装置，直接影响着发电机的安全与寿命，对节约能源也是不可忽视的，不要小看每次并网的冲击，这种冲击的累积将会给发电机造成致命的伤害。 

现在发电机的控制系统已纳入热控DCS系统，在发电厂同期装置上，必须采用具有精确及快速运算功能的微机自动同期装置，来实现发电厂DCS系统的分布式控制方式，独立完成发电厂的同期并网操作，所采用的同期装置不仅就地采集数据，而且就地判断，就地控制。这样发电厂在提高同期装置的自动化水平，提高并网操作的质量上就显得尤为重要，不仅使电力系统的自动化水平大幅度提高，还将创造非常可观的经济效益，对机组的安全运行也起到保障的作用。

参考文献：

        1、《电力系统继电保护与自动装置》  中国电力出版社

        2、《同期装置在发电厂的应用研究》  广州发电厂  邵勇 

                                          （森达陈家港热电  李军）

电流互感器的原理

电流互感器在我厂运用很多，下面简单说说它的基本原理，以便以后更好的来处理电流互感器胡问题。

电流互感器是由闭合的铁心和绕组组成。它的一次侧绕组匝数很少，串在需要测量的电流的线路中，因此它经常有线路的全部电流流过，二次侧绕组匝数比较多，串接在测量仪表和保护回路中，电流互感器在工作时，它的二次侧回路始终是闭合的，因此测量仪表和保护回路串联线圈的阻抗很小，电流互感器的工作状态接近短路。电流互感器是把一次侧大电流转换成二次侧小电流来使用，二次侧不可开路。

在发电、变电、输电、配电和用电的线路中电流大小悬殊，从几安到几万安都有。为便于测量、保护和控制需要转换为比较统一的电流，另外线路上的电压一般都比较高如直接测量是非常危险的。电流互感器就起到电流变换和电气隔离作用。

对于指针式的电流表，电流互感器的二次电流大多数是安培级的（如5A等）。对于数字化仪表，采样的信号一般为毫安级（0-5V、4-20mA等）。微型电流互感器二次电流为毫安级，主要起大互感器与采样之间的桥梁作用。

微型电流互感器也有人称之为“仪用电流互感器”。（“仪用电流互感器”有一层含义是在实验室使用的多电流比精密电流互感器，一般用于扩大仪表量程。）

电流互感器与变压器类似也是根据电磁感应原理工作，变压器变换的是电压而电流互感器变换的是电流罢了。电流互感器接被测电流的绕组（匝数为N1），称为一次绕组（或原边绕组、初级绕组）；接测量仪表的绕组（匝数为N2）称为二次绕组（或副边绕组、次级绕组）。

电流互感器一次绕组电流I1与二次绕组I2的电流比，叫实际电流比K。电流互感器在额定电流下工作时的电流比叫电流互感器额定电流比，用Kn表示。Kn=I1n/I2n。（建湖公司   成丽君）

生物质锅炉燃料水分增加后对入炉料的影响

通过我公司的运行报表可知：5月份#3炉入炉生物质燃料的平均低位发热量为2636kcal/kg，设每天平均发电量为B kwh，设入炉生物质燃料在平均低位发热量下每天需要A kg的生物质燃料才能发出B kwh的上网电量，则发出B kwh的电需要的发热量为：2636*A kcal。

当入炉生物质的配比保持不变，水分额外增加i %后，为保证每天平均的发电量B kwh，此时需要增加的总入炉料量必然会增加，增加的水的总重量为A*0.0i kg，

入炉料平均温度按20℃计算，此时水分的焓值为：84.8kj/kg，#3炉出口温度平均值为180摄氏度，出口压力平均值为-3kpa，此时水蒸气的焓值为：2840.65。

单位重量的水从锅炉入口状态变化到出口的状态需要吸收的热量为：2840.65-84.8=2755.85kj

增加的水分所需要吸收的热量为：2755.85*A*0.0i（kj）

这些热量需要燃烧的生物质为：2755.85*A*0.0i/2636/4.2=0.2489*A*0.0i（kg）0.2489*A*0.0i/A=i*0.2489%

所以当锅炉各种工况不变的情况下，如果额外增加i点的水分，就需要额外增加i*0.2489%的生物质来抵消水分化为水蒸气所吸收的热量。

注：本文以江苏森达热电集团有限公司#3锅炉在2015年5月份的平均数据为计算依据，数据采集点数较少，未必能代表普遍状况。

计算时未考虑额外增加的水分、生物质燃料等对锅炉运行工况的影响，亦未考虑低位发热量、高位发热量的区别等因素。（建湖公司  孙中华）

供热工程常用阀门浅谈

　 阀门的种类很多，使用范围也很广。在管路中有时它是主要设备，起控制作用;有时它是次要设备，起辅助作用。如果使用不当，便会出现“跑、冒、滴、漏”现象，轻者影响生产，重者引发事故。所以了解并正确使用阀门是一个很重要的问题。

    1 阀门分类

在供热系统中，使用的阀门有很多种。最常用的有，闸阀、截止阀、安全阀、调节阀、平衡阀等等。下面介绍最常用的阀门。

    1.1 闸阀

    也叫闸板阀、闸门阀，是广泛使用的一种阀门。

    工作原理:闸板密封面与阀座密封面高度光洁、平整、一致，加工成一个非常贴合、严密的密封副。闸板通过阀杆的上提、下压，对介质形成导通和关断。它在管路中起关断作用。

    优点:流体阻力小;全开时密封面不受冲蚀;可以在介质双向流动的情况下使用，没有方向性;结实耐用;不仅适合做小阀门，而且可以做大阀门。

    缺点:高度大;启闭时间长;笨重;修理难度大;如果是大口径闸阀，手动操作比较费力。

    闸阀按阀杆的不同分明杆式和暗杆式;凑骞乖觳煌制叫惺胶托ㄊ?还有单闸板、双闸板之分。供热工程中，常用的是明杆楔式单闸板闸阀(Z41H-16C)和暗杆楔式单闸板闸阀(Z45T-10)，前者装在热力站内一次侧，后者装在热力站内二次侧。它一般起两个作用:作为主设备起开关作用;作为辅设备安在主设备前后作检修用。

    闸阀安装时，不要使手轮处在水平线以下(倒装)，否则会使介质长期留存在阀盖中，容易腐蚀阀杆。在供热工程中，闸阀是阀门中的主力军。

    1.2 截止阀

    也是广泛使用的一种阀门。一般口径在100 mm以下。它的工作原理与闸阀相近，只是关闭件(阀瓣)沿阀座中心线移动。它在管路中起关断作用，亦可粗略调节流量。

    优点:制造容易，维修方便，结实耐用。

    缺点:只允许介质单向流动，安装时有方向性。流阻大，密封性差。

    按结构不同分直通式、直角式、直流式、平衡式。工程中一般使用法兰直通式(J41H)和内螺纹直通式(J11H)。截止阀有方向性，不可按反。也不宜倒安。

       1.3 调节阀

    也叫节流阀。是供热系统二次网的常用阀门。

    工作原理:外形、结构与截止阀相似。只是密封副不同，调节阀的阀瓣和阀座类似暖水瓶的瓶塞和瓶口，通过阀瓣的移动改变过流面积来调节流量。在阀轴上有标尺表示相应流量。

作用:调节管路间介质流量分配以达到热力平衡。

    供热工程中曾使用的是直通式(T41H)，但它有一些缺点:流阻大，不宜垂直安装。于是随着技术的进步，平衡阀(PH45F)代替了调节阀。

    1.4 平衡阀

    改进型调节阀。流道采用直流式，阀座改为聚四氟乙烯;

    克服了流阻大的缺点，同时增加了两个优点:密封更合理、兼有截止功能。

    供热工程中在热力站二次网上使用，具有优异的流量调节特性，特别适用于变流量系统。

    有方向性，可以水平装，也可以垂直装。

    1.5 自力式平衡阀

    也叫流量控制阀。它的工作原理是:在阀门内有一个由弹簧与橡胶膜组成的机构，它与阀杆连接。如果流量增大，会在其上产生一个不平衡力，使得阀瓣向关闭方向移动，以减少过流面积，降低流量，使流量回归设定值。反之亦然。由此始终保持阀后流量不变，达到控制流量的目的。

    安装在供热系统的热人口，分支点。自动消除水力失调，提高系统效能，实现经济运行。自力式平衡阀有方向性，切勿装反。

    1.6安全阀

    当介质压力超过规定数值时，阀门能自动开启并泄压，当压力正常后，又能自动闭合，以保证系统正常运行，起这种作用的阀门叫安全阀。

    按结构分有:弹簧式、杠杆式、脉冲式。

    按动作量分:阀瓣开启高度与阀座通径之比10%以下叫微启式，20%一30%叫全启式。

    按排泄方式分:介质通过管道排走叫封闭式，直接排向空中叫敞开式。

    现以弹簧式为例作一简述:弹簧力与介质作用于阀瓣的正常压力相平衡，使密封面闭合;当介质压力过高时，弹簧受到压缩，阀板开启，介质从中泄出;当压力回降到正常值时，弹簧力又将阀门关闭。

    安全阀大量应用于压力容器。

    2 阀门使用中的共性问题

    a)要保持阀门内的清洁。

    b)起吊时，绳子不要系在手轮或阀杆上。

    c)安装前要确认阀门工作正常。

    d)焊接时，焊机地线必须搭在同侧焊口的钢管上，避免电流击伤阀门。

    e)中、小口径阀门焊接过程中宜对阀门采取冷却措施。

    f)管路中不经常启闭的阀门要定期转动。

另外，使用中还有环境对阀门的腐蚀及防护问题、介质对阀门内部的腐蚀及防护问题、温度压力问题以及密封与泄漏问题等等。总之，阀门虽小，学问很大，有待我们去不断的学习总结。（建湖公司谷浩）

谈谈碎煤机的使用问题

碎煤机是发电厂输煤系统中重要的辅助设备，它承载着原煤进入锅炉前进行破碎加工的任务。由于生产的原煤均为粗煤，含较多的煤块和煤矸石等，这种燃煤若直接进入煤仓将损坏给煤机并影响磨煤机的出力，因此输煤系统需设计安装碎煤机。原煤经碎煤机破碎加工为合格的粒度后再输送至原煤仓内，供锅炉燃烧。

实际上不同的碎煤机有着不同的破碎方式，如颚式碎煤机侧重于挤压的破碎方式，冲击式、反击式、锤击式碎煤机偏重于冲击方式，笼式碎煤机则以剪切方式为主，辊式碎煤机混合了挤压和研磨方式，而环锤式碎煤机则综合了上面的四种破碎方式，并且依照其配置的环锤形式，剪切、破碎方式的破碎力度有所不同.是目前普遍采用的碎煤作业机械。它主要由电机体、机盖、转子、筛板架、调节器等主要部分组成，电动机通过挠性叠片式联轴器直接驱动转子，出料粒度的调节是通过交换各种粒度的筛板来实现的以及与转子、环锤工作圈的间隙大小达到调节的目的。

   环锤式碎煤机的工作原理主要是利用高速旋转的转子上的环锤，对物料施加锤击力，从而达到破碎物料的目的.物料由进料口进入破碎室后，立即受到高速旋转的环锤冲击挤压于破碎板和筛板上，使块状物料受其剪切、挤压、滚辗和研磨等综合力的作用,将其破碎到需要的粒度后，便从筛栅孔中落下完成破碎工作.

运行维护上：在碎煤机启动前，首先对电气部分进行检查，电动机地脚螺栓应牢固，检查轴承座及机体各部护板螺栓应无松动现象，及时清理机内杂物，不要有堵塞；检查锤头完好无缺，筛板与锤头之间的间隙应符合要求，如果间隙较大或较小，及时利用调节器调整，锤头、筛板和护板磨损严重时应安排计划进行更换。检查完后，关好检查门。在运行中应注意以下几个问题：

1、运行中经常监视电动机电流变化，不允许超过额定电流；电动机温升不许超过要求值.

2、通过碎煤机的煤量不允许超过设计出力，不许带负荷启动，一定要在达到额定转速后，才可施加载荷工作.

3、运行中的轴承温度不超过60度，最高不超过70度.

4、经常注意运行中的不正常声音，碎煤过程中，不准带入较大的金属块、大木块等杂物，当发现机内有撞击声和摩擦声，应停机检查.

5、给料要均匀，并在使用中经常检查破碎后的产品粒度是否符合要求，如不符合查明原因.

6、注意煤种变化，如果煤种密度小、煤块多、粘度大，给煤量应适当减少.

7、停机后注意惰走时间，转子在转动的过程中不准进行任何维修工作.

  环锤式碎煤机具有较高的碎煤效率、较强的煤种适应性，且运行可靠，维修量和经济性使用.但由于是高速旋转的刚体，长期运行容易出现异常，如果出现不能运行的情况，会直接影响供煤线路的安全性和可靠性，对生产带来负面影响，因此，全面了解和掌握相关知识，才能做到实际意义上的安全生产，合格供煤.    （建湖公司   江海彦）

分析火力发电厂经济运行管理

   摘要：随着市场经济的不断发展，火力发电企业有追求利润大化才能长期生存，才能具有较强的生命力，才能不断发展壮大，为社会做出应有的贡献。笔者认为，火力发电厂不仅要适应市场经济体制，而且要提高经济运行意识，加强经济运行管理的学习，在经济运行管理中追求利润的大化。

    关键词：火力发电厂，经济运行

从整个电力系统运行观点出发，最合理地调用火电厂的出力来满足负荷需求,以使电力系统运行成本(或燃料消耗)为最小。根据统计,电力系统运行费用的80％以上花费在火电厂内，因此实现火电厂的经济运行是实现电力系统经济运行的基本内容。

一．加强设备管理意识，培养设备管理技能

1.1设备管理是经济效益的重要组成部分。我们知道，现代化火电厂自动化率很高，设备健康状况对经济指标的影响为主要问题，良好的设备状况是经济效益的保障，是指标管理的重要体现。基于这样的认识，电厂应该加强设备管理教育，强化员工的设备管理意识，提高设备的完好率和正常运行时间。同时也应该重视节能技术的改造，严谨评价技改的经济效益。技术进步是电厂发展的重要前提，应用新技术是提高电厂经济效益的重要保障。企业也应注重技术改造，对于有多种技术可以解决某一问题的技改，就要重点论证不同技术在经济上哪一种更合理，以避免不必要的改造。火力发电厂节能生产运行，应注重锅炉体经济优化改造，基于低负荷稳定燃烧装置、创新点火应用技术，预防炉膛结渣现象，实现良好的经济节能目标。同时应通过排温降温经济调度，引入经济性燃烧技术，有效降低预热空气装置漏风现象，提升锅炉生产运行效率。另外对火力发电厂辅机设备与相关体系应进行经济调控与科学更新改造。

二.完善经济运行管理，保证节能效果

火力发电厂的总体目标就是全面实现其中长期的发展目标，提高决策水平及经济效益，实现现代化管理，换言之，就是根据国家有关方针政策以及经济建设的需要，及时为发电厂提供全面有效的信息，实现管理的科学化以及为电厂提供佳决策，以保证电厂的经济效益及安全运行。

1．实时检测能量损耗，科学实施经济运行调度。为实时明确火力发电厂生产能量耗损状况，可引入在线节能检测体系，完善经济调度与节能分析，挖掘降耗潜力，进而明晰对机组热经济形成显著影响的运行管理成因及设备部足缺陷，尤其为火力发电厂实践节能提供有力保障，可通过滑压、定压调控、组合调度模式进行热经济性优化，降低能量损耗。同时应优化机组基础工况，规划监测在线体系阶段中，应进行有效的负荷标准研究、判别循环水温系数更新状况，探究汽轮机、综合热力体系工况波动特征，进而做出经济科学的运行管理。

2．提高设备效率。提高锅炉效率可以从控制锅炉的给水温度、降低飞灰可燃物含量与排烟温度、减少本体汽水损失等方面入手。锅炉的稳定运行和实时燃烧调整对能耗作用大，因而需采取保持燃烧稳定、运行可靠、燃烧效率高、炉膛合理负压等措施。提高机组效率因通过运用热力学理论、准确监测在线运行参数及诊断分析能耗的特点、大小，制定合理的节能技术措施。

3.降低厂用电率。降低厂用电率可通过提高机组负荷率、降低辅助设备电耗和减少负荷电能消耗等措施实现。如提高机组负荷率可从优化运行方式和提高电网负荷率两个途径加以解决，在保证安全、可靠的前提下保持经济的运行状态。

4.建立节能管理体系，落实降耗责任制度。节能降耗是一个系统工程，发电厂应建立完善的节能管理体系，依靠节能管理网络，开展全方位的节能管理。管理网络由厂级节能领导小组，部门节能小组和班级节能员三级组成，通过将能耗指标层层分解到班组，岗位，然后发挥岗位责任制的作用，以实现不断提高能源利用效率的目的。

      结语   提高经济运行指标管理，锅炉效率、厂用电率、水的综合利用等等。

 参考文章

          1.基于火力发电厂经济运行管理系统的分析

          2.浅析火力发电厂值长与经济节能   （沿海公司   冯国柱）

      节能降耗中火电厂生产统计应用到的统计学原理

摘要：火电厂为社会发展提供了充足的电能，热能，为广大人民群众服务。作为万家企业的耗能大户，节能减排的压力非常大。能源统计是火力发电厂节能降耗工作的基础，在节能降耗工作中需要掌握大量客观真实的数据和信息，这就有赖于准确的计量和完善的统计手段。统计学原理，是研究收集、整理和分析统计数据的科学和方法论，故此本文分析了节能降耗中火电厂的生产统计应用到统计学原理。

关键词：火电厂；节能降耗；统计学原理

火电厂消耗的煤炭资源占全部煤炭消耗量的50%左右，根据《国务院关于印发节能减排“十二五”规划的通知》（国发【2012】40号），到2015年火电节能降耗的指标中单位供电煤耗要达到325，比2010年的333下降8%。火电厂节能减排压力大，节能降耗的任务是不轻松的。通过应用统计学原理，降低发电成本，提高发电效率，提高机组运行可靠性和经济性，使火电厂在“厂网分开，竞价上网，节能减排”中永远立于不败之地，并长久、持续、安全、高效、稳定发展！

一．发电厂加强能源统计的措施与方法

1.能源统计的作用与意义

关于能源统计的意义，有句话说得好“数据不能说明一切，但没有数据说明不了任何问题”。火电厂加强能源统计工作，至少有以下作用：一是掌握企业耗能的差距和节能努力的方向，例如通过与节能先进企业进行对标，可找出本企业的差距和不足，进而确定降耗的方向；二是内部挖潜，通过统计分析确定在工艺、技术、管理等方面可以改进的地方；三是改善外部环境，利用差别电价政策识别和分类高能耗单位，为电企赢得更多发展资金。

2建立科学统计系统的方法

2.1建立统计调查系统

调查是统计工作的起点，通过科学的调查方法采集所需要的数据，数据必须保证全面性，准确性和实时性，就要设计灵活多样的调查途径。

2.2科学的统计分析

统计分析是通过对统计数据的分析与处理，发现数据所揭示的本质及其变化规律，以便作出评估或预测，为企业经营管理的决策提供依据。

2.3加强火电厂生产统计管理的成本控制意识

随着市场经济的到来，火电厂必须树立成本控制意识，加强企业的生产统计管理工作，有精打细算才能使火电厂在激励的市场经济环境中得以生存和发展。

3.统计学原理应用于发电厂节能降耗的实例

3.1发电机组能耗参数统计分析

目前，发电企业热力机组DCS系统积累了长期、完整的原始运行数据，对这些数据适当筛选，并进行统计分析，可以找出机组运行能耗的变化规律，从而为运行管理提供可靠的依据。图1是统计某发电厂2台600MW机组近1年数据得到的煤耗率与负荷关系图。

接下来的问题是2台机组在不同负荷下优化分配方案。由于电网错峰填谷愈来愈频繁，如何选择优分配方案对于煤耗率有重要影响。目前有平均分配法、大效率法和二次规划法等方法。平均分配法是2台机组等量平均调节负荷，也是该厂主要采用的方法。大效率法是根据图1（a）、(b)负荷曲线分别选择2台机组最低煤耗工况。如1#机组在500MW处煤耗率小，2#机组在400~600MW处煤耗率维持较低范围（图中虚线框内），当在900~1100MW时可以将1#机组固定在500MW处，2#机组则在400~600MW调节可获得较好的经济效果。二次规划法是利用非线性规划二次目标函数原理求解优化方案。表4是这几种方案的比较结果。由表4可见，大效率法效果好，其次是二次规划法，该厂使用的平均分配法最差。以大效率法与平均分配法进行比较，平均差距约在1t/h,按10h/日、300日/年、500元/t运行情况计算，采用大效率法每年可节约150万元。这个例子生动说明了运用好统计学原理能实现可观的经济效益。

二．火电厂技术经济小指标

1、主蒸汽压力

主蒸汽压力是蒸汽状态参数之一，指电厂锅炉出口和汽轮机入口主蒸汽压力。以“PMa”表示，即“兆帕”。

2、主蒸汽温度

主蒸汽温度也是蒸汽状态参数之一，指电厂锅炉出口和汽轮机入口主蒸汽温度。用摄氏温度“C”表示。电厂锅炉和汽轮机规程规定了运行温度的上下限。

主蒸汽温度和压力即是保证运行安全的监视指标又是保证运行经济性的考核指标，从低温低压、中温中压、高温高压、高压、亚临界压力到超临界压力大机组的出现，大大的提高了电厂的循环效率，使发电煤耗率大幅度降低。

3、排汽温度

汽轮机运行时末级叶片后的排汽温度。

4、高加投入率

高加投入时间/机组运行时间

5、锅炉平均蒸发量

锅炉运行时间内的总蒸发量与运行时间的比值。

6、排烟温度

排烟温度指锅炉低温空气予热器的出口烟气温度。排烟热损失是锅炉所有损失中大的一项，影响排烟损失的主要因素是排烟温度与排烟容积。排烟温度越高，排烟容积越大，排烟热损失越大。

7、烟气含氧量

烟气含氧量反映烟气中过剩空气的多少，是氧量与烟气量的体积百分比。炉烟氧含量的大小影响燃烧效果，氧量不足，烟气中会产生一氧化碳、氢、甲烷等气体，增加化学不完全燃烧热损失。

8、冷风温度

冷风温度指锅炉低温段空气予热器入口的风温，随季节和厂房内温度高低而变化。冷风温度高，排烟热损失降低，冷风温度低，排烟热损失增加。

9、飞灰可燃物

飞灰可燃物指飞灰中含碳量占总灰量的百分率。飞灰可燃物反映炉内燃烧的好坏，反映碳元素燃烧的程度，是影响锅炉效率的第二大因素。

10、灰渣可燃物

灰渣可燃物指灰渣中含碳量占总灰量的百分率。对于煤粉炉来说这种损失非常小，可忽略不计，但链条炉、液态排渣炉的灰渣可燃物需要计入。

11、漏煤损失

漏煤损失指未能完全燃烧漏入灰斗的煤造成的损失。链条炉有此项损失，煤粉炉没有这项损失。飞灰、灰渣和漏煤中的含碳量的多少反映机械未完全燃烧的热损失的大小。它与煤质、煤粉细度、燃烧调整有关。

12、给水温度

指最后一个高压加热器出口的联承阀后给水温度（℃）。利用抽汽加热给水，目的是减少汽机侧冷源损失，提高循环热效率。给水温度与高压加热器投入率、机组负荷、加热器数量、结构关系密切。给水温度（给水焓）是常用的技术经济小指标。

13、排污率

排污率是指锅炉排污流量与实际蒸发量的百分率。计算公式为：

14、汽水损失率

汽水损失率是指电厂热力循环系统汽水损失量占锅炉总蒸发量的百分率。计算公式为：

    15、补给水率

火电厂补给水率是指化学制水供给锅炉的除盐水量占锅炉总蒸发量的百分率。计算公式为：

结语；统计是科学管理的基础，所以做好能源管理的统计分析是为单位节能降耗打下坚实的基础。

参考资料

1.统计学原理在发电厂节能降耗中的应用研究

2.《发电企业分析系统》    （沿海公司   另春兰）

怎 样 保 护 过 热 器

#3秸秆锅炉从去年下半年开始在每个周期运行中或者在停炉后检查中都会发现锅炉的过热器泄漏了，尤其是高温过热器泄漏严重，针对这种情况我谈谈我的一些看法，与大家共勉。锅炉在启动过程中其过热器的运行条件为恶劣，由于在过热器中流动蒸汽不多，容易使过热器管过热，为此，在启动过程中严禁关小过热器的出口集箱疏水阀或向空排汽阀，同时还要注意控制炉膛出口烟温，避免烟温过高导致过热器超温。同样在锅炉停止供汽时，应及时开启过热器出口疏水阀门，以冷却过热器和降低汽压。在运行中我们应当严格控制汽温，避免汽温过高，因为超温容易引起过热器爆管；严格控制汽包水位，避免因汽包满水而引发过热器急剧冷却造成过热器损坏。加强过热器吹灰，避免灰对过热器的腐蚀。（建湖公司   姚佩江）

关于除氧器溶解氧不合格问题的分析

摘  要：江苏森达建湖热电有限公司除氧器于2014年下半年开始运行，正常除氧器的溶解氧≤15ug/l.近期碰到溶解氧不合格的现象，为保证除氧器的正常运行，现就生产实际情况作如下分析。

     关键词：溶解氧；含氧量；工作原理；故障分析。

溶解氧：空气中的分子态氧溶解在水中称为溶解氧。水中的溶解氧的含量与空气中氧的分压、水的温度都有密切关系。在自然情况下，空气中的含氧量变动不大，故水温是主要的因素，水温愈低，水中溶解氧的含量愈高。溶解于水中的分子态氧称为溶解氧，通常记作DO，用每升水里氧气的毫克数表示。  

含氧量：在一定条件下，溶解于水中分子状态的氧的含量。 除氧器  给水回热系统中，使给水加热到饱和温度，能去除给水中溶解气体的混合式加热器。 饱和温度：液体和蒸气处于动态平衡状态即饱和状态时所具有的温度。 

根据除氧器工作压力分为大气式除氧器、高压除氧器 。  

根据除氧器构造分为：旋膜式除氧器、填料式除氧器、淋水盘除氧器等。 除氧器是锅炉及供热系统关键设备之一，如除氧器除氧能力差,将对锅炉给水管道、省煤器和其它附属设备的腐蚀造成的严重损失，引起的经济损失将是除氧器造价的几十或几百倍。  

 除氧定律：

盖吕萨克定律，在压强不变时，一定质量的气体的温度每升高1℃，其体积的增加量等于它在0℃时体积的1/273；或在压强不变时，一定质量的气体的体积跟热力学温度成正比。由法国科学家盖吕萨克在实验中发现，故名。适用于理想气体，对高温、低压下的真实气体也近似适用。   

亨利定律，在一定温度下，气相总压不高时，对于稀溶液，溶质在溶液中的浓度与它在气相中的分压成正。

比道尔顿分压定律，在温度和体积恒定时，混合气体的总压力等于组分气体分压力之和，各组分气体的分压力等于该气体单独占有总体积时所表现的压力。  

 除氧器结构原理： 除氧设备主要由除氧塔头、除氧水箱两大件以及接管和外接件组成,其主要部件除氧器(除氧塔头)是由外壳、新型旋膜器(起膜管)、淋水篦子、蓄热填料液汽网等部件组成. 1.外壳:是由筒身和冲压椭圆形封头焊制成.，中、小低压除氧器配有一对法兰联接上下部,供装配和检修时使用,高压除氧器留配有供检修的人孔.  2.旋膜器组:由水室、汽室、旋膜管、凝结水接管、补充水接管和一次进汽接管组成.凝结水、化学补水、经旋膜器呈螺旋状按一定的角度喷出,形成水膜裙,并与一次加热蒸汽接管引进的加热蒸汽进行热交换,形成了一次除氧,给水经过淋水篦子与上升的二次加热蒸汽接触被加热到接近除氧器工作压力下的饱和温度即低于饱和温度2-3℃,并进行粗除氧.一般经此旋膜段可除去给水中含氧量的90-95%左右. 3.淋水篦子:是由数层交错排列的角形钢制作组成,经旋膜段粗除氧的给水在这里进行二次分配,呈均匀淋雨状落到装在其下的液汽网上. 4.蓄热填料液汽网:是由相互间隔的扁钢带及一个圆筒体,内装一定高度特制的不锈钢丝网组成,给水在这里与二次蒸汽充分接触,加热到饱和温度并进行深度除氧目的,低压大气式除氧器低于10ug/L、高压除氧器低于5ug/L(部颁标准分别为15ug/L、7ug/L). 5.水箱除过氧的给水汇集到除氧器下部容器即水箱内,除氧水箱内装有新科学设计的强力换热再沸腾装置,该装置具有强力换热,迅速提升水温,更深度除氧,减小水箱振动,降低口音等优点,提高了设备的使用寿命,保证了设备运行的安全可靠性.  

 除氧器工作原理  凝结水及补充水首先进入除氧头内旋膜器组水室，在一定的水位差压下从膜管的小孔斜旋喷向内孔，形成射流，由于内孔充满了上升的加热蒸汽，水在射流运动中便将大量的加热蒸汽吸卷进来（试验证明射流运动具有卷吸作用）；在极短时间很小的行程上产生剧烈的混合加热作用，水温大幅度提高，而旋转的水沿着膜管内孔壁继续下旋，形成一层翻滚的水膜裙，（水在旋转流动时的临界雷诺数下降很多即产生紊流翻滚），此时紊流状态的水传热传质效果理想，水温达到饱和温度。氧气即被分离出来，因氧气在内孔内无法随意扩散，只能上升的蒸汽从排汽管排向大气（老式除氧器虽加热了水，分离出了氧但氧气比重大于加热蒸汽，部分氧又被下流的水带入水箱，也是造成除氧效果差的一种原因）。经起膜段粗除氧的给水及由疏水管引进的疏水在这里混合进行二次分配，呈均匀淋雨状落到装到其下的液汽网上，再进行深度除氧后才流入水箱。水箱内的水含氧量为高压0-7 цɡ/L,低压小于15цɡ/L达到部颁运行标准。因旋膜式除氧器在工作中使水始终处于紊流状态，并有足够大的换热表面积，所以传热传质效果越好，排汽量小（即用与加热的蒸汽量少,能源损失小带来的经济效益也可观）除氧效果好产生的富裕量能使除氧器超负荷运行（通常可短期超额定出力的50%）或低水温全补水下达到运行标准。除氧器的主要作用是除去锅炉给水中的氧气和其它不凝结气体，以保证给水的品质。若水中溶解氧气，就会使与水接触的金属被腐蚀，同时在热交换器中若有气体聚积，将使传热的热阻增加，降低设备的传热效果。因此水中溶解有任何气体都是不利的，尤其是氧气，它将直接威胁设备的安全运行。 

     监测溶解氧的目的是为了避免锅炉本体、给水管道的腐蚀，同时也是为了监督除氧器的除氧效果。国家电力部因此对除氧器含氧量提出了部颁标准，即大气式除氧器给水含氧量应小于15ppb，压力式除氧器给水含氧量应小于7ppb。腐蚀：指物质因化学作用而逐渐消损破坏。引申指腐烂、消失、侵蚀。含氧量超标主要引起氧腐蚀，氧腐蚀的速度比较快，会造成金属表面出现麻点。腐蚀减薄了锅筒及受热面，运行时会发生危险。给水中含有氧气是直接导致锅炉炉管腐蚀泄漏的主要因素。因此给水在进入锅炉前必须经过严格的除氧。

我厂采用的除氧方法主要是热力除氧，即亨利定律：在一定的温度条件下，当溶于水中的气体与自水中逸出的气体处于动态平衡时，单位体积中溶解的气体量与水面上该气体的分压力成正比。  按照亨利定律，排出水中的溶解氧靠降低大气中的氧气分压力来实现。要达到此目的，就必须采用将一种蒸汽通入系统，形成正压，然后再放空排除存气，这样原有的气体组分包括氧气就减少了，分压也就相应降低。就热力除氧而言，所通入的气体是蒸汽，因蒸汽冷凝后即成水，对水质无污染，并且加热给水又是进入锅炉前所必需的，所以得到了广泛采用。  除氧器水温的变化对除去水中的氧气和其他气体有直接的关系。热力除氧的必要条件就是要把给水加热到该压力下饱和蒸汽的温度。当给水温度太低，给水量较大或蒸汽量不足时，就不能起到除氧效果。除氧器蒸汽压力不足时，则大气中空气会从排气管进入除氧器内，反而大大增加水中的溶解氧。除氧器压力提高，其相应的饱和水温也提高，使气体在给水中溶解度降低，加强气体自水中离析过程，有利于提高除氧效果。

怎样保证除氧器的正常运行?  答案：为保证除氧器的正常运行，除氧器的结构和运行调整应满足以下要求：(1)水应加热到相应压力下的沸点温度。因为把水加热到该压力下的沸点温度，水中气体的溶解度才能降低到接近于零。(2)增加汽、水接触面积。汽、水接触面积是决定除氧效果的重要因素，应使水在除氧头内分散或雾化至足够细度，并在整个截面上均匀分布。这样可使气体扩散加快，有利于水中气体的解析，保证除氧。(3)保证除氧器内解析出来的气体能通畅地排出，避免除氧器头部蒸汽中的氧分压力增加，而导致水中残留含氧量增加。因此，要对除氧器上部排气门开度进行合理地调整。(4)进入除氧器的补给水、凝结水和各种疏水，应连续均匀地补入。(5)当几台除氧器并列运行时，应使各台的负荷均匀分配，并使用水位和压力自动调节装置，保证除氧器稳定运行。(6)正确取样，精确分析。取样管的材质应采用不锈钢，使用溶解氧连续监督仪表及信号报警装置，及时地发现和处理水质的异常现象(7)使用再沸腾加热装置，以保证深度除氧。   

除氧器出水溶解氧不合格的原因有哪些?  答案：除氧器出水溶解氧不合格的主要原因如下 (l)设备存在缺陷。如除氧头振动引起淋水盘、填料支架托盘、滤网等损坏或水中的腐蚀产物堵塞淋水孔板、喷嘴，以及雾化喷嘴脱落，都能使出水溶解氧长期不合格。(2)运行调整不当。如除氧器进汽汽压低、水温低、水位过高或进水量过大(喷雾式除氧器进水量过低)等，都会引起出水溶解氧短期不合格。 (3)运行方式不合理。如高温疏水量过多，加热蒸汽压力高、除氧器内蒸汽量过大发生汽阻，都会使出水溶解氧不合格。(4)排气门开度不够。排气门开度小，解析出来的气体排不出去，或冬季排气管(有弯管的)内的疏水冻结，引起管道堵塞，气体排不出去等，都能使出水溶解氧不合格。    

 除氧器含氧量升高的原因：1、进水温度过低或进水流量过大； 2、进水含氧量过大（轴封漏空气，凝汽器过冷度大）3、进汽量不足：4、排氧门开度不够； 5、淋水盘孔眼堵塞或淋水盘倾泻不能分散水流 6、除氧头汽水管路排列不合理；7、喷头堵塞或雾化不好。    

二.除氧器在运行的常见故障分析； 

除氧器在运行中的常见故障主要有排汽带水和振动两种。

1.排汽带水： 除氧器运行中如果操作不当，会发生排汽带水现象。淋水盘和除氧器发生排水带汽的主要原因是由于进水量大，在淋水盘和赔水槽中引起激溅，使得排汽带水，此外当除氧塔内气流速度太快，排汽量增加至某一数值时，也会出现排汽带水；具有喷雾层的除氧器，根据实验资料，产生排汽带水的根本原因是喷雾层加热不充分，不能将水加热到除氧器压力下的饱和温度的缘故。

2.除氧器的振动： 除氧器发生振动会危及设备的安全，其产生振动的原因大致有以下几种情况：（1）负荷过大，淋水盘产生溢流阻塞气流通过或淹没了淋水盘上的排汽管，产生水冲击而发生振动。（2）塔内气流速度太快，排汽带水。淋水盘式除氧器，若气流速度达15米/秒，除氧器将会发生强烈的水冲击，造成振动。（3）工作汽压不稳，引起水流速度波动， 造成进水管摆动，使除氧器振动。      （4）喷嘴脱落，使进水成为水柱冲向除氧塔，引起汽水冲击而造成振动。（建湖公司   孙云）