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Unit 1000MW 的博客

百万机组的博客

 
 
 

日志

 
 

外高桥电厂1000MW机组的节能技术  

2009-11-23 21:55:03|  分类: 百万机组之论文阅 |  标签: |举报 |字号 订阅

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题外之音:

见到外高桥三厂的冯伟忠总经理,已是年会进行的第二天下午专家答复会上,而讲到对他的佩服,那是第一天晚上看他的论文时。如果问及我在这次会议上的最大收获,就在于他和他的论文了。在那专家答复会上,冯厂回答问题简洁明了,语言风趣幽默,一句“都是专家惹得祸”迷倒了多少听众,专业水准高超到位,论个人魅力,让我想到当今上海滩上唯一闻人——周立波。鉴于博客的风格,不能对冯厂详细描写,但技术和专业精神不能不说,简单写几点:

1、  外三电厂1000MW机组的成功,最主要是站在外二900MW机组的肩膀上,也得益于国外百万机组的先进技术。

2、  在机组节能降耗方面,运行人员的作用很小;关于机组运行,自动的完善要超过运行人员的调整。

3、  说到外二设计方面的缺陷,发现国内一些专家长期工作在亚临界小机组环境下,水平需要提高。

4、   在论文方面,采取数据说话的原则,增加了可信度,在具体的技术措施方面,限于专利技术,故在论文中点到为止。

 

 

外高桥三厂1000MW机组的节能技术

 

外高桥三厂锅炉是上海锅炉厂引进ALSTOM技术,为超超临界直流炉塔式炉,采用一次再热、四角切圆燃烧、螺旋水冷壁变压运行,配备了带锅炉疏水循环泵的启动系统。

汽机是上海汽轮机厂引进SIEMENS技术,为四缸四排汽、单轴、发动凝汽式、双背压汽轮机,参数27.0MPa/600ºC/600ºC采用单台100%BMCRALSTOM进口的汽动给水泵,自带独立凝汽器和小汽机,前置泵与主泵同轴布置,不设电动给水泵。机组配置了二级串联液动旁路,100%BMCR高压旁路兼做锅炉高压安全门使用,低压旁路容量是65%BMCR,另配100%再热安全门。高加单列布置。发电机由上海发电机厂引进SIEMENS技术制造,铭牌功率1000MW,冷却方式为水--氢,额定电压27kVF级绝缘,功率因素0.9机组配置发电机出口断路器(GCB)。

 

一、塔式锅炉:

1、  经优化和改进并充分发挥其效率潜力,两台塔式锅炉性能试验值高达94.36%和94.51%。与合同保证值93.6%相比,相当于降低了机组煤耗2.5克/千瓦时。即使在400MW的工况下,其实测效率也高于94% 。

2、  塔式炉再热器压降小。再热器的设计压降比按传统设计规范低40%左右,按SIEMENS提供的修正曲线,由于其再热器压降的相对减少,可使汽轮机热耗下降9.6 kJ/kWh。

3、  塔式炉高压汽水系统压降小。实际系统压降比同等级П型炉低1MPa以上,额定工况下的给水泵的功耗达35MW,相应塔式炉汽水系统的降低导致给水泵的运行功耗下降约1.2MW。

4、  烟气系统阻力小。实际运行的阻力比同等级П型炉低30%以上,从而降低了引风机电耗约1.6MW 。

5、  空预器密封改进。研究开发的全向柔性密封技术 首先在第一台锅炉空预器的冷端上应用,取得显著成效,漏风率的性能试验值为4%,厂用电率(不计脱硫)为3.01%,在对热端和轴向密封全加装后,厂用电率进一步下降至2.7%(不计脱硫),热风温度及锅炉效率也相应提高。该项创新,降低了机组煤耗约2克/千瓦时。

6、  零能耗烟气脱硫。一是通过改进工艺和运行方式,尽可能降低系统能耗,使脱硫系统在额定工况下的耗电率降至0.75%以内;二是利用不配置GGH的有利条件,研发并加装了锅炉排烟热能回收装置使该系统降低了机组煤耗2.71克/千瓦时,脱硫吸收塔的水耗下降45吨/小时以上。

 

二、启动过程:

1、不启动给水泵、静压状态下的锅炉上水及不点火的热态水冲洗。这种水冲洗技术不用启动给水泵,也不用点火加热,节约了大量的燃料和厂用电,并且操作简单,可控性好。由于冲洗的水温高,且整个被冲洗受热面内的冲洗介质均处于汽水两相流,极大地改善了冲洗效果。

2、直流锅炉蒸汽加热启动和稳燃技术 采用这一启动技术后,不仅大幅度减少了启动过程中的燃油、燃煤量和厂用电消耗,创造了最低断油稳燃负荷<20%BMCR的世界纪录,极大提高了锅炉启动和运行的安全性,也大大缩短了启动时间,简化了操作。目前,机组每次启动油耗稳定在12~18吨。三期工程的调试总耗油量仅为1000余吨,与二期2×900MW超临界机组调试期总耗油21000吨相比,节约调试用油近两万吨。

3、取消炉水循环泵的低给水流量疏水启动,这一技术大大简化了启动系统和运行控制,提高了安全性和可靠性,减少了启动损失。但仍具有常规带炉水循环泵锅炉的极热态启动时间短,损失小的特点。

 

三、汽机

1、主蒸汽参数及运行方式的优化:SIEMENS超超临界机型采用了“补汽阀”调频和过负荷调节技术。鉴于开启“补汽阀”时汽轮机效率明显下降的实际情况,为防止运行效率下降:     对过负荷调节方式进行优化。可在整个高温季节避免开启“补汽阀”。开发节能型抽汽调频技术。用此方法,可使主调门全开,补汽阀全关,消除汽轮机进汽节流损失。目前,机组的加(减)负荷的速率能达到和超过1.5MW/min。经测算,上述的这两种优化和创新措施,约可降低机组实际运行热耗约35kJ/kwh。

2、四大管道系统设计优化。再热系统管道设计优化 。通过对再热蒸汽管道口径、弯管形式以及布置方式的合理优化,在额定工况下的再热系统(包括锅炉再热器)压降实测为6.7%,比国家标准规定的10%减少3.3个点,汽轮机的热耗将因此下降18kJ/kWh 。主蒸汽和给水管道设计优化 。与再热系统管道优化的同时,主蒸汽管和主给水管道系统亦采用了≥3D的弯管设计,有效地降低了管系的压降,从而使给水泵的耗功亦相应下降,同时也提高了管系的运行安全性。

3、汽轮机背压优化。采用双背压。同样循环冷却水流量及水温,在不增加凝汽器冷却面积的情况下,可获得更低的平均背压,提高了经济性。设计平均循环冷却水温定为19℃。经核算,设计背压可从4.19/5.26 kPa下降为3.86kPa/4.88kPa,热耗则可下降19 kJ/kwh。

4、给水泵汽轮机单独设置凝汽器。排汽不再进入主机凝汽器,即降低了传热强度,亦减少了凝汽器汽侧的流动压降,相应又可降低背压和端差,进一步提高了经济性。

5、在中国首次采用100%汽动给水泵,自配独立凝汽器,可单独启动,取消电动给水泵。简化系统,降低投资约1亿元,采用单汽泵配置后大大降低了机组启动阶段的能耗。每年可节煤约1万吨。采用高效小汽轮机,运行效率高达86.7%,减少主机抽汽耗量,使主机热耗下降,折合热耗下降18kJ/kwh。采用汽动给水泵组低速启动及全程调速运行技术。不仅大大降低了锅炉启动时的能量损耗,还提高了机组效率,极大地简化了系统控制策略,也消除了最小流量再循环阀的冲蚀泄漏风险,提高了设备运行安全性。至今,给水泵及系统显示出了极高的启动和运行的灵活性和可靠性,到目前为止,从未发生一起因给水泵引起的机组强停。通过性能试验证实,汽动给水泵实际的运行热耗比设计值更低,与其他同类机组相比,该汽动泵相当于使机组煤耗降低约0.8克/千瓦时。

 

四、蒸汽氧化和固体颗粒综合防治的成效

随着蒸汽参数的提高,特别是温度的提高,一个突出问题——管道的蒸汽侧氧化及由此引起的固体颗粒侵蚀(SPE)对机组的安全和经济运行产生了严重威胁,如在炉管内沉积发生爆管,如随蒸汽运行侵蚀汽轮机叶片,德国一电厂就受到了这样的后果,效率出现下降。如固体颗粒侵蚀高低旁路阀门,将使阀门泄漏降低机组效率。

外高桥三期采取了一整套综合防治措施,

1、    选择塔式炉,所有对流受热面均水平布置,传热温差小,氧化速度低,且启动阶段产生的氧化铁剥离物极易被蒸汽冲走。

2、    选择100%旁路系统,使其在启动过程中产生的大部分固体颗粒直接排入凝汽器。

3、    研究开发了机组启动过程中的“高动量冲洗技术”,以尽最大可能剥离氧化皮,并直接进入凝汽器。如机组第一次启动停机检查时,在凝汽器内清理出20千克含铬的氧化皮。

4、    锅炉启停并因此受到的热冲击是产生此类问题的最主要环节,因此需防止不必要的锅炉启停。如采取FCB,停电不停机,停机不停炉,防止热控MFT,开发了热控智能保护系统。

 

制定了的1000MW机组,从2007年10月第一次点火冲管到2008年6月两台机组全部投产,直至运行至今又一年多时间,锅炉的对流受热面从未发生异物(氧化皮等)囤积堵塞造成的超温过热以及爆管。汽轮机高、中压缸也都未发现有效率下降的迹象。

 

五、煤耗

经性能试验,两台主汽轮机的THA热耗分别为7239kJ/kWh和7241kJ/kWh(性能试验煤耗为272.6克/千瓦时和272.9克/千瓦时)。比合同保证值7320kJ/kWh平均降低80kJ/kWh,相当于降低机组煤耗3.2克/千瓦时。两台机组分别于2008年3月26日及6月30日投入商业运行至年底,平均负荷率75%,累计供电煤耗为287.44克/千瓦时。

    而2009年的上半年,平均负荷率69%。累计供电煤耗仅为282.57克/千瓦时。而基于第一台机组的脱硫烟气热能回收系统刚于今年的6月中旬投运,第二台还将于今年11月建成并投用的情况,预计明年同期的运行煤耗会更低。

 

 

 

文章来源:2009年超超临界机组年会论文集,其中外高桥电厂论文15篇,但主要来自冯厂的PPT,在此表示感谢。

 

论文读后感:从其他百万机组电厂的热耗来看,性能试验煤耗为283克/千瓦时,而外高桥电厂性能试验煤耗达到273克/千瓦时,具有可信度。理由如下:

1、  塔式锅炉优势。影响煤耗3克/千瓦时。是否如此,由于未对塔式炉和PI炉进行比较,保留疑问。

2、  空预器密封改进。漏风率的性能试验值为4%,影响煤耗2克/千瓦时。文章提到的全向柔性密封技术”,我想可能是“刷式密封”。

3、  零能耗烟气脱硫。一是通过改进工艺和运行方式;二是加装了锅炉排烟热能回收装置。系统降低了煤耗2.71克/千瓦时。博客缺少相关资料,据说用来加热凝结水。

4、  主蒸汽参数及运行方式的优化:“补汽阀”开启时汽轮机效率明显下降,将主蒸汽压力从设计值26.25MPa提高到27MPa,可在整个高温季节避免开启“补汽阀”。开发节能型抽汽调频技术。用此方法,可使主调门全开,补汽阀全关,消除汽轮机进汽节流损失。该技术也缺少相应的资料,唯一可以推测的是高加撤出时负荷的升高。

5、  四大管道系统设计优化。弯头改为弯管,适当增大冷再管道的管径。

6、  汽轮机背压优化。采用双背压。该技术在很多电厂已采用。设计平均循环冷却水温20℃修改为19℃,可以要看实际的地理纬度。

7、  在中国首次采用100%汽动给水泵,自配独立凝汽器。节能效果显而易见。在国外很多百万机组上采用的单台汽泵,为什么在国内如此稀少?冯总有话,而专家需要反思。

8、  蒸汽氧化和固体颗粒综合防治的成效,保证了汽轮机运行的效率。

 

其他:由于外高桥三厂一些技术申请了专利,我只能了解了大概,如果同仁能够阅读我的博客并知道其实质的,望来信告知一二,我的邮箱unit1000@163.com。我没有要窃取他人专利的意思,只是学习而已,我对知识的尊重要超过我自己。
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