自备电厂发展中的若干问题综述
摘要 简述自备电厂运行过程中高压电，自动化仪表，冷却水系统以及电厂机组对电网运行的影响等问题。
关键词 自备电厂；锅炉设备；自动化仪表；水处理系统；电网运行
中图分类号TM7文献标识码A文章编号 1674-6708（2011）54-0097-02
0引言
自备电厂是企业自己建立的小型电厂，发电供自己企业生产使用，一般情况是不进入国家电网供电。这类企业大部分都是大量耗能企业或者有大量热能富余可再利用，如大型钢铁、有色、石化等企业，也有部分是提供蒸汽为主发电为辅，如大型印染、纺织等企业。根据2006年底全国自备电厂通报情况，我国自备电厂已达1 356家，装机总容量4 611.21万千瓦，已占全国发电装机容量的7.4%，自备电厂在国家经济发展中已经起到比较重要的作用。
企业自备电厂的几个优势：
1）保障生产运行。目前，全国电力供应紧张，部分地区已发生电荒现象，拉闸限电时有发生，严重影响企业的正常生产运行。企业建设自备电厂，确保了本企业的用电可靠性。稳定企业的生产运行，促进经济发展。部分省区在缺电严重的情况下，出台奖励政策鼓励自备电厂多发电，保障居民用电，保障经济发展。
2）提高能源再利用。大部分自备电厂一次能源来自煤炭等燃料，也有部分自备电厂能源来自回收利用生产过程中产生的可利用的余热、余压、可燃气体，近来还有采用生物发电等新技术。自备电厂在发电的同时又能为企业供汽，热电联产，节约能源，提高效率，降低消耗，增加效益。
3）降低生产成本，提高企业经济效益。电能是钢铁、水泥、煤炭、化工、焦化、铁合金等高能耗行业生产的命脉，用电成本占了生产成本的较大比例，建设自备电厂大大降低用电成本，从而提高企业经济效益。
同时，自备电厂在发展过程中也存在不少问题，平均单机容量较小，供电煤耗较高；仪表设备老旧，供电效率低；环保问题突出，影响电网运行等等。本文以循环流化床锅炉为例，综述自备电厂在运行过程中的几个问题。
1锅炉设备运行及除尘脱硫
目前，大部分自备电厂的锅炉采用链条炉、抛煤炉、煤粉炉、循环流化床锅炉。新建项目大多采用循环流化床锅炉，循环流化床燃烧技术的应用不仅能燃烧劣质煤、高硫煤，而且使环境得到改善，脱硫、除尘技术的广泛应用减少SO2、NOx以及粉尘 的排放。
1.1燃烧和运行控制的主要任务
1）保持锅炉的蒸发量在额定值内，满足汽机及供热的需要；
2）保持正常的汽温汽压；
3）均衡进水，保持正常水位；
4）保证饱和蒸汽和过热蒸汽品质合格；
5）保证燃烧稳定，提高锅炉效率；
6）保证锅炉机组安全运行，延长设备使用寿命；
7）防止结焦和熄火事故；
8）满足环保要求，减少有害气体和粉尘的排放。
1.2锅炉运行调整的主要项目
1）床温调整；
2）床压调节；
3）炉膛负压调节；
4）烟气含氧量调节；
5）锅炉水位调节；
6）汽压和汽温的调节；
7）锅炉的排污；
8）锅炉的排渣放灰。
1.3除尘器和石灰石系统
除尘器是自备电厂中必要的环保设备之一，它能把粉尘从烟气中分离出来，减少环境污染。目前，大部分自备电厂采用的除尘器类型有水膜除尘、布袋除尘、电除尘等。水膜除尘器结构简单，但除尘效率不高，在运行中有带水现象，只适合小型锅炉配套使用。布袋除尘器、电除尘器系统可使用PLC自动化控制，全自动操作远程监控，使用方便，除尘效率高，适用于大多数电厂使用。
石灰石系统是循环流化床锅炉脱硫的主要设备，石灰石由料仓，流经电动插板门，然后通过螺旋计量给料机，物料被输送到喷射式供料器中，供料器中物料被罗茨风机供给的风吹出，进入炉膛。石灰石受热分解为氧化钙和二氧化碳，气流使燃煤、石灰颗粒在燃烧室内强烈扰动形成流化床，燃煤烟气中的SO2与氧化钙接触发生化学反应被脱硫。
2电厂自动化仪表概况
自动化仪表作为远程信号传输的重要环节，为设备的正常运行和安全生产起到可靠性的保障。
2.1常用仪表
电力行业仪表参数分温、压、液（位）、流四大参数。常用仪表有压力表、温度表、流量计、料位计。压力和温度监测是对热力设备在运行中的重要参数进行检测，同过DCS远程数据传输，使运行人员了解现场状况，一有问题及时处理。流量计是作为过程自动化控制系统的检测仪表和测量物料数量的总量表，如检测锅炉进水量、供汽量等。料位计是指对容器内物料高度变化进行实时连续检测，如汽包水位计、渣仓料位计等。
2.2振动检测仪
振动检测是指对运行的旋转机械设备进行实时振动检测，通过振动数据来了解设备运行情况，如发现振动数据超标应果断停运设备，进行检修。
2.3位移传感器
位移传感器是把直线机械位移量转换成电信号，根据信号的变化来实现无接触检测物体的目的，如汽轮机的轴向位移检测。
2.4电动阀门
电动阀作为自备电厂自动控制的终端环节，在电厂中起着非常重要的作用。电动阀门的好坏直接影响企业的正常生产运行和安全生产。例如，浙江一家热电厂在夜班时，由于锅炉主给水调节阀突然故障，旁路给水调节也无法操作，造成锅炉汽包缺水紧急停炉，影响热网供热。
还有平时设备检修时需要做安全措施，往往由于某个电动阀关不到位，热源隔不断，造成检修工作无法进行或者造成人员烫伤等安全事故。
电动调节阀在系统的重要性不言而喻，调节阀的特性计算、测试验证、标准制定、设计选用，一直是一门关键技术。
3水处理系统
电厂水处理一般分为原水预处理、锅炉补给水处理、汽轮机组的凝结水精处理、循环冷却水处理。
3.1原水预处理
电厂应有可靠的水源，一般来自河水。首先应取得详细的原水水质分析资料，对泥沙含量多的水源，应先考虑进行沉淀。遇到原水有机物含量高时，可采用澄清、氯化、过滤处理。当原水碳酸盐硬度偏高时，可采用石灰预处理。还有规定电厂中澄清池、滤池不能少于2台，以便切换使用，便于平时清理。
3.2锅炉补给水处理
次中压、中压锅炉的补给水处理可根据原水的水质和补水率采用软化系统或除盐系统。次高压锅炉补给水处理系统选择可按锅内盐平衡公式计算确定，一般采用一级除盐系统，当过热蒸汽采用混合式减温器减温，使用喷给水来减温，可采用一级除盐系统加混床系统处理。
除盐水箱的总容积应能达到水处理设备出力，满足最大一台锅炉酸洗或机组启动用水，也不小于最大一台锅炉2小时的最大连续蒸发量。供热式发电厂，也不小于1小时的补给水量。
3.3循环冷却水处理
以前一般自备电厂冷却水是直接从河中取水使用，使用完后又排回河中，这种冷却水水质较差，容易造成冷油器管内堵塞、空冷器和凝汽器水侧腐蚀结垢、有生物生长，而且大量冷却水排放严重影响环保。
现在电厂都采用循环冷却水系统，以工业冷却水为水源，冷却水经过热交换器后水温提高，热水经冷却塔曝气与空气接触进行冷却，冷却后的水再循环利用。电厂里使用冷却水的设备中最主要的是汽轮机的凝汽器，还有发电机的空冷器，由于冷却水水质不好，经常会引起凝汽器铜管内生成附着物和发生腐蚀，影响铜管的传热性，凝结水温度升高，从而影响凝汽器的真空度，进而影响汽轮机的出力及运行的经济性。还有铜管长期腐蚀会发生穿孔，冷却水漏入凝结水中，影响锅炉给水水质，从而影响锅炉的安全运行。因此循环冷却水处理是电厂水处理系统中非常重要的工作。
循环冷却水系统的浓缩倍率和排污率应根据本厂的用水量、水质平衡，并考虑凝汽器材质，通过试验和经济性的考虑来确定。必要时可选用加硫酸，加防腐剂、阻垢剂，循环冷却水旁流处理。
4电厂机组对电网运行影响
当前，企业自备电厂已成为电网的重要组成部分，同时自备电厂的并网运行也与电网调峰、供电可靠性等方面存在着矛盾。
小容量自备电厂的特点，是通过本企业供电系统，以10kV或35kV并入供电网。其并网方式及运行方式与区域大型电厂有着本质的区别，从而给电网运行带来一系列不利影响，主要有以下几个方面。
4.1降低电网的供电可靠性
企业供电系统中增加自备发电机，多了一个电源，一般应该使企业供电可靠性提高。但在某些情况下，自备发电机的并网运行，不仅降低了电网供电的可靠性，而且自备电源的作用也发挥不出来。
当企业自备电厂与系统并列的回路中任一元件发生故障，系统侧首先跳开。此时，系统侧自动装置正常动作的前提条件是自备电厂解列保护动作。所以，自备电厂企业内部的供电已无法依靠系统电源，只能靠自备发电机。在这样的小容量孤立系统中，靠低周减载装置调整负荷，使之与出力平衡，维持周波的稳定是很困难的，很可能发生高周切机或低周瓦解的情况，造成用户停电。
4.2增加电网调压难度
为了保证用电客户的电压在合格范围内，供电网通过变压器有载调压和投切电容器两种手段进行调压，一般情况下，这种电压的变化和调整部分都是平稳的。但是企业自备电厂并入供电网，其负荷的变化和发电机的开停都将引起电压的波动使电网调压更加频繁。一台并入10kV电网的3 000kW发电机的突然停机，将会造成电厂10kV母线电压下降5%~6%，这种突然的变化，电网的调压手段是无法跟踪的。
4.3限制电网运行方式
小容量发电机并网运行后，在电网的正常运行方式及其保护方式中需考虑发电机的开停和出力的变化，这在检修方式或特殊方式中就不一定能予以考虑，因而使电网运行方式受到限制。有一些直接并入10kV电网的发电机，为了能够带单相接地故障运行，其中性点装设消弧电抗器。为了保证合适的补偿度，必然会对10kV电网运行方式有所限制。
4.4增加系统继电保护和自动装置的复杂性
1）供电网各级电压变电所的线路重合闸、母联 (分段、桥) 开关自投和备用电源互投都要由此增加鉴别环节，从而降低了装置本身的可靠性；
2）确定电流保护定值要考虑自备电厂发电机送出的短路电流，而实际上企业自备电厂停机时，保护定值不可能经常随自备电厂发电机的开停而改动，这样就降低了电流保护的灵敏度；
3）考虑企业自备电厂可能送出的最大反向电流，需验算各级联络线和联络变压器的电流保护是否应增加方向元件；母差保护、主变差动保护是否应改结线。
4）对于正常方式，不接地运行的220kV和110kV主变压器，中性点需增加电压保护。
鉴于以上种种原因，对于并网运行企业自备电厂的规范管理就显得尤为重要。首先，要在初期加强项目建设可行性的审查，在取得电力部门的并网意向书后方可立项。其次，认真做好小容量自备电厂的接入系统设计，接入地区电网的电压等级应根据发电厂的单机容量、建设规模及地区电网的具体情况确定。自备电厂需委托具有电力设计资质的设计单位进行接人系统设计，作为电厂工程设计的依据，接入系统设计应包括电力系统中相应的改造工程。最后，严格执行企业自备电厂并网运行程序。把好自备电厂投入并网关，送电前的检查由电力公司牵头组织，经现场检查确认具备投运条件，签妥《并网协议》和《并网调度协议》后方可并网。
5结论
自备电厂是电力工业的有机组成部分，其技术水平、管理水平、安全水平与整个电力系统的安全、稳定、经济运行息息相关。因此要加强自备电厂规范化管理，对高压配电和电厂仪表定期作可靠性校验，对循环冷却水系统进行科学设计及维护，对并网运行进行规范管理，将其纳入与公用电厂相同程度的重视，定期加强考核和监管工作，从而引导自备电厂健康发展，建立和谐的厂网关系，更好地为国民经济服务。
参考文献
[1]全国企业自备电厂情况通报，2007.
[2]张娜，胡飞跃.自备电厂高压配电及厂用电系统的综合自动化改造.湖南电力，2004(6).
[3]张灵辉.电厂自动化仪表分析.科技信息，2010(23).
[4]刘文芳.霍林河煤业集团自备电厂循环冷却水处理系统设计.核工程研究与设计，2006，12.
[5]郭连兴.企业自备电厂并网运行对电网的影响.供用电，2005，8.
[6]熊会林，丁红声.加强企业自备电厂并网运行的规范化管理.湖北电力，2010，8.