电厂能源使用现况与节能实例电厂能源使用现况与节能实例.docx
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电厂能源使用现况与节能实例电厂能源使用现况与节能实例
電廠能源使用現況與節能實例
◎工研院能資所陳瑞軒
報告內容報告內容
一、效率有關之名詞與定義
(一)、發電量(Grosskw):
即發電機之毛出力。
(二)、供電量(Netkw):
發電機實際供至系統之電力。
(三)、廠內用電(AuxiliaryPower):
所有與發電有關之設備所耗用之電力。
(四)、發電量、供電量、廠內用電之關係:
供電量=發電量-廠內用電。
毛熱耗率(GrossHeatRate):
每發1度電(KWH)所需的熱量以Kcal/KWH。
淨熱耗率(NetHeatRate):
每供1度電(KWH)所需的熱量以Kcal/KWH。
毛廠效率(%)(GrossEfficiency)
鍋爐輸入之熱能轉換為電能的比例以%表示。
<註>標準1KWH=860Kcal
淨廠效率(NetStationEfficiency):
鍋爐輸入之熱能實際轉換為輸入電力系統電能的比例以%表示。
二、火力電廠設備裝置容量佔比
國內商轉中火力發電廠設備裝置容量單位:
MW
國內商轉中火力發電廠設備裝置容量單位:
MW
國內電廠各型機組裝置容量佔比
93年國內商轉火力電廠發售電量
火力電廠發售電量比較
火力電廠發電量佔比
火力電廠售電量佔比
火力電廠能源使用量
火力電廠各種能源使用量佔比
火力電廠能源使用量佔比
火力電廠燃料使用趨勢圖
三、火力電廠發電量與售電量比較
電廠廠內用電佔比
火力電廠淨熱耗率與淨廠效率
1994-2003年各主要國家火力電廠熱效率趨勢比較
四、汽機效率、淨廠效率計算
汽機之效率計算
有二種方法來代表汽機之效率:
1.計算汽機之熱耗率(HeatRate)如下:
M1=MainSteamFlow(主蒸汽流量
H1=MainSteamEnthalpy(主蒸汽熱焓)
M2=RHSteamFlow(再熱蒸汽流量)
H2=HotRHSteamEnthalpy(再熱出口蒸汽熱焓)
H3=ColdRHSteamEnthalpy(再熱進口蒸汽熱焓)
M3=Aux.SteamFlow(輔助蒸汽流量)
M4=FeedWaterFlow(飼水流量)
H4=FeedWaterFlowEnthalpy(飼水流量熱焓)
2.汽機之焓降
淨廠效率之計算實例:
某燒煤機組于某月份之各項數據如下,求其淨廠效率?
1.供電量:
101,081,300KWH
2.煤使用量:
36,698Tons
3.煤發熱量:
6,768Kcal/kg
4.重油使用量:
0Tons
5.輕油使用量:
703kl
6.輕油比重:
0.8288
7.輕油發熱量:
10,942Kcal/kg
8.煤表面水份:
5﹪
淨廠效率:
860/2,388=36.0﹪
註:
1.計算毛廠效率則供電量改為發電量即可。
2.煤之熱值係以氣乾基(AirDryBasis)為計算基準。
(1)機組負載愈高則熱耗率愈低而廠效率愈高。
(2)機組負載愈低則廠內用電佔比愈高則淨廠效率與毛廠效率差距愈大。
(3)毛熱耗率與淨熱耗率皆為愈低愈好,前者代表每發一度電所耗熱量,後者則代表每供一度電所需熱量。
(4)毛廠效率及淨廠效率皆為愈高愈好,前者代表投入機組熱能轉換成電能之比例,後者則代表真正輸至電力系統電能之比例。
五、節能案例
案例1:
氣渦輪機空氣進氣口過濾器改善
1.節約能源措施:
更換三台氣渦輪機(GT11、12、22)的空氣進氣口過濾器,並改善過濾網和固定架的密封,減少未過濾的空氣,進入並污染氣渦輪機,降低氣渦輪機因污染而降低的發電量。
GT22改善期間(5月~12月)。
2.改善前狀況:
運轉一段時間後進氣口過濾器室積水,污染及鏽蝕。
3.改善後狀況:
運轉一段時間後檢查,非常乾淨,氣渦輪機因污染降低的出力大為減少.(減少約1MW)。
4.節約能源量計算:
預估一台氣渦輪機平均減少0.5MW損失,以92年平均熱耗率1,860kcal/kwh。
計算可以節能
500kw×1,860kcal×[(8/12)×4,020hr/Year]÷(9,900kcal/M³)=251,757M³(天然氣)。
案例2:
縮短複循環發電機組啟機時間
1.節約能源措施:
縮短複循環發電機組起機時間約15分鐘(第一台GasTurbine併聯至09:
00滿載之時間)。
2.改善前狀況:
第一台GasTurbine併聯至09:
00滿載約90分鐘,起機瓦斯用量約90,000M3/天。
3.改善後狀況:
第一台汽輪機併聯至09:
00滿載約75分鐘,縮短約15分鐘,起機瓦斯用量約76,000M
3/天。
4.節約能源量計算:
(90,000M3/天-76,000M3/天)=14,000M3/天
(14,000M3/天×24天/月×12月/年=40.3萬M3/年
4,032,000M3/年×8.78元/M
3
=354萬元/年
案例3:
冬季時只運轉一部海水泵
1.節約能源措施:
冬季時只運轉一部海水泵01.01~02.28及11.01~12.31
2.改善前狀況:
600MW全載時運轉2台海水泵。
平均每台耗電量約2,470kw/台總耗電量:
4,940kw/台
3.改善後狀況:
600MW全載時運轉1台海水泵。
平均每台耗電量約2,470kw/台
總耗電量:
2,470kw/台
4.節約能源量計算:
平均節省2,470kw/台。
3部機海水泵年運轉平均時數8,261小時。
全年節省約2,470kw/台×8,261小時/年×4/12(%)×3台=204萬度/年。
若以1元/度計算,則節省約204萬元/年。
案例4:
提高中油供氣壓力,減少天然氣壓縮機
運轉時間
1.節約能源措施:
減少天然氣壓縮機運轉時間
2.改善前狀況:
目前電廠二部機共四台天然氣壓縮機供應4台汽渦輪機,每台壓縮機馬力2300KW,全年運轉3661小時,耗費相當多廠內用電。
3.改善後狀況:
若提高中油供氣壓力,並裝設控制減壓閥將天然氣壓力穩壓於氣渦輪機使用壓力(如3.4Mpa,實際壓力由氣渦輪機廠商提供),若經過Screwtype壓縮機有壓降關係,可考慮加裝旁通管線,如此4台燃氣壓縮機則可置於備用狀態,不但節省用電且可省掉不少維護費用。
4.節約能源量計算:
2,300KW/台×4台×3661小時/年=336.8萬度/年
336.8萬度/年×1.93元/度=650萬元/年
機組淨廠效率降低原因及處理對策:
一、汽輪機低壓排汽壓力高(真空下降):
1.海水溫度高:
檢查海水是否有回流現象。
2.循環水量不足:
鈦管或銅管堵塞、CWP入口欄污設備堵塞、海水道海生物生長、冷凝器出口碟閥開度不足、CWP運轉台數不足。
3.汽封蒸汽壓力不足:
控制閥控制不良或設定值偏低。
4.真空泵性能低或運轉台數不足:
冷卻器堵塞、海水中斷、進口濾網堵、進口閥未開或未全開、氣水分離器水位偏低。
5.負壓系統漏:
檢漏並立即止漏。
二、灰中可燃物太多:
1.燃煤鍋爐:
(1)粉煤細度不足:
調整粉煤機分煤器。
(2)煤之可磨性指數太低:
可改混合煤方式或必要時增加一台粉煤機。
(3)粉煤溫度太低:
依煤中所含揮發份含量適度調整。
(4)粉煤流速太快:
適度降低一次風量/粉煤量之比例。
(5)過剩空氣量太低:
依廠家提供之負載與過剩氧氣曲線運轉及檢查是否O2指示偏高。
(6)二次空氣於燃燒器之位置速度太快:
適度調整燃燒器內、外層風門開度以降低風箱壓力。
2.燃油鍋爐:
(1)油槍噴霧不良:
☆定期清洗油槍並檢查油孔、蒸汽孔、混合孔是否堵塞及上述三孔是否變形或變大,若有則更換新品。
☆油溫是否調整在所使用油的相對最佳流動點範圍。
☆噴霧蒸汽中是否夾帶有水份。
(2)熱風溫度偏低:
空氣預熱器是否正常運轉。
(3)重油溫度太高或太低:
☆油溫控制閥是否控制正常,若否則調整之。
☆重油加熱器水位偏高則檢查重油加熱器水位控制閥。
☆重油加熱器是否結碴致效率不佳宜先換組使用,俟機清理。
☆重油加熱蒸汽管路袪水器是否正常運作。
(4)重油黏度變化太大:
化驗重油API值供做調整油溫之依據。
(5)過剩空氣不足:
對策同燃煤鍋爐。
(6)油質不良:
更換燃油。
(7)油壓太高或太低:
改變油槍使用數目。
(8)發生破管事故:
停機檢修。
(9)噴霧蒸汽壓力低:
檢視控制閥動作不良原因。
三、離開空氣預熱器燃氣溫度高:
1.空氣預熱器堵塞:
加強空氣預熱器吹灰、擇機水洗及大修時徹底拆卸清理。
2.空氣預熱器熱元件不足或腐蝕:
增加熱元件及大修期間更新加熱元件。
3.過剩空氣量偏高:
依廠家提供之過剩空氣量值適度調降。
4.鍋爐爐管內部結垢:
加強二次水之管控或酸洗。
5.二次燃燒:
避免二次燃燒之發生。
6.鍋爐爐管外部積灰或結碴:
加強吹灰、已附著之積灰或結碴利用大修時清除及檢查吹灰器之吹灰壓力、噴嘴位置。
7.IDF或FDF兩台負載不平均:
予以適度調整。
四、補充水太多:
1.沖放或洩放水太多:
加強水質之管控,調整沖放量、防止冷凝器漏海水及機組起停期間留意水位控制。
2.安全閥或管路管閥漏水、漏汽:
手動開啟再關閉,查看是否能止漏、可隔離者隔離檢修及無法檢修者配合停機檢修。
3.汽封蒸汽出汽太多:
汽封控制閥控制不良則即時調整或格蘭蒸汽冷卻器負壓適度調降。
4.各水泵格蘭水封水量太大:
調整水封水量、格蘭調整不當則換台,並通知保養部門調整或再加盼更。
5.輔助蒸汽使用量過多:
設有重油加熱器者注意其效率,效率不佳應予換台、未使用之油槽加熱器應予停用及使用輔助蒸汽設備其控制閥調整是否適當。
6.可回收之水未回收:
格蘭汽封蒸汽冷凝器水必需回收,若未能回收則排除無法回收之障礙予以回收。
五、蒸汽壓力偏低:
1.儀表指示偏差,定期校正。
2.自動燃燒之控制是否反應太遲鈍,即時調試(Tuning)。
3.若電力系統允許採汽機隨控模式(TurbineFollowMode),即更改控制模式。
六、蒸汽溫度偏低:
1.儀表指示偏差,定期校正。
2.燃氣流量控制風門、噴水減溫系統、燃氣再循環系統是否正常運作。
3.長期低負載運轉可調度燃用高燃料比煤源及高層燃燒器。
七、鍋爐飼水溫度偏低:
1.儀表指示偏差、定期校正。
2.飼水加熱器洩水水位控制偏高。
3.供給飼水加熱器之抽汽管路受阻礙(如逆止閥未全開)致供給之抽汽量不足。
4.飼水加熱器逸氣閥開度不足,致冷端溫差降低。
5.飼水加熱器管內結垢則須擇機加以清通。
八、廠內用電偏高:
1.依節省廠內用電方法輔機於安全運轉範圍內,減少運轉台數或停止運轉。
2.一次風扇出口壓力設定,於安全範圍內儘量降低。
3.引風機設有高、低速雙速馬達運轉者,儘可能以低速運轉。
4.底灰斗出灰次數,應依煤中所含灰份、水泵容量、底灰斗容量計算每日出灰次數,不出灰期間應予停用出灰系統之運轉。
5.海水溫度<21℃或負載<60%時CWP可考慮由三台減至二台運轉。
6.機組負載降至50%以下可考慮停用冷凝水泵一台及全停低壓加熱器洩水泵。
7.除非機組起動期間,真空運轉兩台比三台有利。
8.非必要之廠房照明應予切離。
9.非必要之廠房屋頂抽風扇應予停用。
10.空氣預熱器洩漏量大,致一次風扇送風機及引風機運轉電流增加,設有空氣預熱器自動間隙調整設備(AHSectorPlate)者應予檢查,設法找尋不能達到最佳位置之原因。
未設自動調整設備者則應擇機停機調整氣封片位置。
九、再熱蒸汽壓力降大:
1.再熱器管內部是否結垢,若是則擇機執行化學洗。
2.再熱器管內是否有異物進入,若有則應停機清除。
十、機組負載偏低:
機組負載愈低則淨熱耗率愈高,淨廠效率則愈低,故機組應儘量於高負載運轉。
達成發電目標後,更進一步要提高效率,降低成本,影響效率之因素有下列幾項:
六、結論
提高效率降低成本
1.負載之分配-高效率之機組多出力。
2.汽機低壓排汽壓力越低,每單位量蒸汽的可用熱能就越多,效率就越高。
(低壓段)
3.再熱蒸汽壓力及溫度高,效率也高。
(中壓段)
4.主蒸汽壓力及溫度高,效率也高。
(高壓段)
5.節省廠內用電。
6.增加飼水加熱器之功能(清管),減低抽氣量,提高效率。
7.飼水溫度越高,效率亦提高。
8.鍋爐沖放水量-控制爐水品質,洩水回收利用。
9.空氣預熱器洩漏,將減低鍋爐之空氣溫度,效率也低。
10.燃氣之溫度-溫度越高,效率越低。
11.過剩空氣量-過多造成熱損,過少造成不完全燃燒。
12.蒸汽出口減溫噴水量越少,效率越高。
13.飛灰底灰中的可燃物含量越少,效率越高。
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