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国电河北龙山发电有限责任公司 热烈欢迎省公司调度处各位领导光临龙山电厂指导工作 1 国电河北龙山发电有限责任公司 2008年1月 2 龙山电厂概述 国电河北龙山发电有限责任公司 简称龙山电厂 位于河北省邯郸市西部涉县经济技术开发区 紧邻309国道和邯长高速公路 交通便利 有较好自然生态环境和人文景观 3 龙山电厂概述 国电河北龙山发电有限责任公司是由中国国电集团公司 河北省建设投资公司按60 40 的股权比例共同出资组建的一个现代化大型火力发电企业 于2004年7月28日登记注册正式成立 公司负责建设和经营的龙山发电厂规划总容量为4 600MW 分两期建设 4 龙山电厂概述 一期工程建设2 600MW国产亚临界燃煤空冷机组 工程于2004年3月8日破土动工 第一台机组于2007年1月16日投入商业运营 第二台机组于2007年7月24日投入商业运营 5 龙山电厂锅炉设备概述 一期工程两台锅炉由北京巴布科克 威尔科克斯有限公司设计和制造 型号为 B WB 2070 17 5 M 型式为亚临界参数 自然循环 一次中间再热 前后墙对冲 单炉膛平衡通风 固态排渣 半露天布置 全钢构架的 型汽包煤粉炉 空气预热器采用三分仓回转式空气预热器 6 龙山电厂锅炉设备概述 锅炉主要参数锅炉额定出力2070T h汽包工作压力18 93MPa过热器出口压力17 5MPa过热器出口温度541 再热蒸汽流量1757T h再热器进口压力4 054MPa再热器出口压力3 874MPa再热器进口温度333 再热器出口温度541 给水温度281 锅炉排烟温度127 锅炉效率 按低位热值 92 28 不投油最低稳燃负荷50 BMCR 7 龙山电厂锅炉设备概述 锅炉的燃烧方式采用前 后墙对冲燃烧 燃烧器选用了B W公司专为直吹系统燃用贫煤设计的双调风旋流燃烧器 在前 后墙上各布置三层 每台磨供其中一层的六台燃烧器 共36台燃烧器 构成RBC锅炉所特有的对冲燃烧方式 在前后墙共布置了36只点火油枪 与燃烧器构成一一对应关系 8 龙山电厂锅炉设备概述 锅炉设计煤种为山西省晋东南贫煤 制粉系统采用正压直吹式 每台锅炉配有6台BBD4054型双进双出钢球磨煤机 磨煤机的每侧进口各有一台电子称重式皮带给煤机 磨煤机可单进单出长期运行 单台磨煤机安全连续运行时最小出力为18 2t h 9 龙山电厂锅炉设备概述 每台锅炉后部安装两台干式 卧式 板式双室四电场静电除尘器 每台锅炉布置一套采用石灰石 石膏湿法烟气脱硫装置 FGD 用来除去烟气中的硫的氧化物 10 龙山电厂锅炉设备概述 锅炉从点火至机组带满负荷的时间与汽轮机相匹配 并在正常启动情况下达到以下要求 冷态6 8小时温态3 4小时热态1 5 2小时极热态 1 5小时 11 龙山电厂汽轮机设备概述 汽轮机为北京北重汽轮发电机有限责任公司与ALSTOM发电有限公司联合设计和制造的ZK600 16 7 538 538型亚临界 一次中间再热 四缸四排汽 直接空冷凝汽式汽轮机 额定工况出力600MW TMCR工况出力645MW 12 龙山电厂汽轮机设备概述 13 龙山电厂汽轮机设备概述 汽轮机主要技术参数额定出力600MW主蒸汽压力16 7MPa主蒸汽温度538 再热蒸汽压力3 436MPa再热蒸汽温538 最终给水温度275 背压16KPa补给水率3 热耗率8033kj kw h 14 龙山电厂汽轮机设备概述 通流级数 73级高压通流19级中压通流2 15级低压通流2 2 6级 末级叶片长度728mm 给水回热级数 7级 三高三低一除氧 连续运行的最高允许背压值 0 07MPa 15 龙山电厂汽轮机设备概述 汽轮机控制系统采用PC320TGC控制系统 设计启动方式为高中压缸联合启动 机组能在冷态 温态 热态和极热态等不同工况下启动 并可采用定压和定 滑 定压运行方式中的任一种运行 定 滑 定压运行时 滑压运行的范围是35 90 BMCR 16 龙山电厂汽轮机设备概述 每台汽轮机有一套完整的P320TGC系统 包括汽轮机监视系统 TSI 汽轮机电液控制系统 DEH 汽轮机紧急跳闸系统 ETS 汽轮机盘车控制系统 汽轮机轴封系统 机组润滑油系统 控制油系统 汽轮机本体疏水控制等汽轮机岛 发电机氢油水系统的控制 17 龙山电厂汽轮机设备概述 汽轮机调节及保护系统 P320TGC 留有与DCS的全双工冗余通讯接口 满足在DCS操作员站完成对DEH TSI ETS 润滑油系统 轴封系统 疏水系统 发电机氢油水等系统的监视控制功能 18 龙山电厂汽轮机设备概述 汽轮发电机组运转层标高为14 2m 中间夹层标高为6 9m 空冷600MW汽轮机采用成熟的 通过运行考验的湿冷600MW汽轮机的高 中压缸 低压缸和末级叶片适应高背压 背压变化幅度大 变化频繁的运行特点 其所有的零部件能适应温度变化而产生的热胀冷缩 满足机组安全可靠 经济运行 因空冷机组背压高 变化幅度大 其低压缸的零部件受温度变化影响大 为保证汽轮发电机组的安全运行 设计采用低压落地轴承箱 19 龙山电厂汽轮机设备概述 汽轮机30 非常冷态启动曲线 20 龙山电厂汽轮机设备概述 汽轮机120 的冷态启动 21 龙山电厂汽轮机设备概述 汽轮机270 温态启动曲线 22 龙山电厂汽轮机设备概述 汽轮机430 热态启动曲线 23 龙山电厂汽轮机设备概述 汽轮机505 极热态启动曲线 24 龙山电厂汽轮发电机设备概述 汽轮发电机为北京北重汽轮电机有限责任公司与ALSTOMPowerGenerationAG组成的联合体制造的50WT23E 138型水氢氢冷汽轮发电机 即定子绕组水内冷 转子绕组氢内冷 定子铁芯及定 转子表面构件氢冷 25 龙山电厂汽轮发电机设备概述 26 龙山电厂汽轮发电机设备概述 汽轮发电机主要技术参数发电机型号50WT23E 138额定容量667MVA额定功率600MW额定无功功率290MVAR额定功率因数0 9额定频率50HZ额定定子电压22KV额定定子电流17504A额定励磁电压437V额定励磁电流4512A定子线圈连接星形连接励磁方式静态励磁系统 27 龙山电厂汽轮发电机设备概述 发电机励磁系统励磁系统采用ABB生产的UNITROL 5000自并励静止可控硅整流励磁系统 型号为Q5S 0 U231 S6000 励磁系统主要由励磁电源变压器 三相全控桥式整流装置 灭磁及转子过压保护装置 起励装置 微机励磁调节器及独立的手动控制装置组成 28 龙山电厂汽轮发电机设备概述 发电机励磁系统AVR采用数字微机型 有2个互为冗余的自动通道 从信号输入到信号输出完全相互独立 分别接受来自不同的TV和TA二次侧的信号量 当一通道故障时自动切换为另一通道且无扰动 每个自动通道还包含手动励磁控制功能 FCR 当自动通道故障时 将自动切换至手动通道 29 机组控制系统介绍 机组的控制系统 DCS 选用国电智深EDPF NT分散控制系统 包含CCS 协调控制 MCS 模拟量控制 DAS 数据采集系统 SCS 顺序控制系统 FSSS 锅炉炉膛安全监控系统 等系统 并具有对其它控制系统 有数据通信接口 的监控功能 以满足各种运行工况的要求 30 电气主接线 龙山电厂一期工程2 600MW机组以220kV和500kV两级电压接入系统 1号机组通过升压变压器接入220kV系统 2号机组通过升压变压器接入500kV系统 厂内220kv和500kv之间不设联络变压器 31 电气主接线 厂内220kV电气主接线采用双母线接线 母线最大穿越功率720MVA 不设旁路母线 电厂220KV出线规划规模2回 至崇州220kV变电站 导线截面选取LGJ 2 630 每回出线最大输送功率720MVA 32 电气主接线 33 电气主接线 一期工程2号机组采用发电机 变压器 线路组接线方式 本期单回500kV线路至蔺河500kV变电站 导线截面选取LGJ 4 400 厂内500kV电气主接线 终期 采用一台半断路器接线接线 电厂500kV出线规划规模2回 每回出线最大输送功率2000MVA 并留有第3回可能 34 厂用电系统 一期工程每台机组设二台45MVA双卷高压厂用变压器 二台机组设二台45MVA启动 备用变压器 每台机组设两段10kV工作母线 两台机组设两段10kV公用母线 接于厂用工作母线段 正常时由厂用变供电 公用段之间设置联络开关 35 厂用电系统 36 1号主变压器 型号 DFP 240000 220型式 户外 双绕组 油浸单相电力变压器 额定容量 240MVA单相 3 240MVA 台数 三台绕组额定变比 单相 242 3 2 2 5 22kV调压方式 无励磁调压调压位置 高压侧额定电流 高压侧 1718A低压侧 18895 3A 单相 联接组别标号 YN d11中性点接地方式 固定接地 冷却方式 ODAF生产厂家 保定天威变压器集团 37 2号主变压器 型号 DFP 240000 500型式 户外 双绕组 油浸单相电力变压器 额定容量 240MVA台数 单相三台绕组额定变比 单相 550 3 1 3 2 5 22kV 调压方式 无励磁调压 调压位置 高压侧额定电流 高压侧 756A低压侧 18895 3 单相 联接组别标号 YN d11中性点接地方式 中性点固定接地冷却方式 ODAF生产厂家 保定天威变压器集团 38 220kv 500kv断路器 升压站220kv系统断路器采用新东北电气 沈阳 高压开关有限公司生产的LW53 252 Y3150 50型瓷柱式六氟化硫断路器 断路器为单极 单断口结构 配用液压操动机构 升压站500kv系统断路器采用新东北电气 沈阳 高压开关有限公司生产的LW56 550 Y4000A型落地罐式六氟化硫断路器 断路器为单极 单断口结构 配用ABB公司HMB 8型液压弹簧分相操作机构 39 220kv 500kv隔离开关 220kv隔离开关采用新东北电气 沈阳 高压开关有限公司生产的GW6A 252型单柱式和GW33 252型三柱式水平旋转隔离开关 配用CJ2 XG型电动机操作机构 500kv隔离开关采用新东北电气 沈阳 高压开关有限公司生产的双柱水平伸缩式GW12 550DW型隔离开关 配用CJ2 XG型电动机操作机构 40 辅助设备对机组出力的影响 每停运一台磨煤机 大约影响100MW负荷 每停运一台引风机 大约影响50 BMCR负荷每停运一台送风机 大约影响50 BMCR负荷每停运一台一次风机 大约影响50 BMCR负荷每停运一台空预器 大约影响50 BMCR负荷由于电动给水泵容量过大 采用先停后开的原则 在倒换给水泵时 大约影响50 的BMCR 时间30分钟 空冷岛运行受气候影响因素较大 有可能引起机组背压变化大 严重时 可能机组跳闸 41 旁路系统 为改善机组启动性能和回收工质 并满足空冷凝汽器冬季启动和低负荷运行时防冻最小流量的要求 每台机组主蒸汽和再热蒸汽系统上设有一套高压和低压两级串联的汽轮机旁路系统 容量设计为40 BMCR 42 给水系统 由于空冷机组背压高 且随大气温度变化频繁 因此给水系统选用三台50 容量11000kw的电动调速给水泵 每台电泵配有1台与其同轴布置的前置泵和液力偶合器 给水泵采用两台运行 一台备用的运行方式 除氧器水箱中的水由给水泵升压后经三台高压加热器输送到锅炉省煤器入口联箱 三台高压加热器水侧采用大旁路系统 43 抽真空系统 每台机组安装3台水环真空泵组 在机组启动初期时 为加快建立真空速度 将空冷凝汽器以及附属管道和设备中的空气抽出以达到汽机启动要求 3台真空泵同时运行 在40分钟内可使空冷凝汽器的压力达到35Kpa 在机组正常运行时 1台运行 2台备用 除去空冷凝汽器空气区积聚的非凝结气体 以维持真空 44 直接空冷系统 直接空冷系统简介空冷技术早在30年代末即应用于火力发电厂 国内空冷技术研究工作开始于60年代 国内大型空冷机组应用于80年代末期 电厂采用空冷系统的最大优点是大量节水 最大缺点是一次性投资高 煤耗高于湿冷 因此 它最适宜用在富煤缺水地区建设 目前 从技术发展趋势来看 直接空冷式应用越来越广泛 45 直接空冷系统 主要设备技术规范龙电空冷岛设备为斯必克公司产品 SPX 空冷凝汽器系统设计在夏季环境以气温小于33 时 机组满发背压不大于32kPa为性能考核值 每台机组空冷凝汽器的配置如下 冷却单元数 56翅片总面积 1501520m2空冷凝汽器表面风速约为2 4m s每台凝汽器配汽管道 8列每排管道配冷却单元 8个K D 5 2每个冷却单元分为 10个管束 A型支撑轴流风机功率 110KW 46 直接空冷系统 设备布置及工艺流程 汽轮机低压缸排出的乏汽或汽轮机低压旁路减压减温后的蒸汽 经由两根主排汽管道引出主厂房A列墙外 垂直上升到一定的高度后 各分出4根支管流向空冷凝汽器顶部的配汽联箱 乏汽通过配汽联箱流经空冷凝汽器的翅片管束时 与翅片管外部被轴流风机吸入的大量冷空气进行表面热交换 将乏汽的热量带走而凝结为水 冷凝水由凝结水管收集排至空冷岛真空除氧器 机组的正常补充水也补至此装置 紧急补水直接补至凝结水箱 由来自排汽管道平衡管的蒸汽除氧并消除过冷度 不凝结气体由抽真空设备通过管道抽出 除氧后的补充水及冷凝水在重力作用下通过管道回到汽轮机排汽 凝结水箱装置 再由凝结水泵升压经精处理后送至汽轮机热力系统再循环 47 直接空冷系统 直接空冷凝汽器流程示意图 48 直接空冷系统 机组的冷却系统为独立的单元冷却系统 每台机组56个A型框架基本冷却单元的空冷凝汽器 分8列拱顶型散热翅片管并列布置在汽机房A列墙外 空冷凝汽器由翅片管装配成束进而由束组成单元而成 每列由7个空冷凝汽器冷却单元组成 5个顺流单元和两个逆流单元混合配置 每个单元由10束散热翅片管组成 每个管束有40个管子 所有的空冷凝汽器单元搁置在空冷平台上 平台为钢结构 标高约为45m 蒸汽通过两个大管道流向冷凝器 为了限制两个汽轮机联箱间的排汽压力 安装一个平衡管 每个主管道分成4个立管和沿着每列顶部的蒸汽分配管蒸汽从此分配管进入顺流冷凝管束顶部的翅片管 49 直接空冷系统 50 直接空冷系统 51 直接空冷系统 每个单元一台配一台空冷轴流风机提供冷却空气 每个空冷凝汽器单元拱顶下部安装1台 9754mm的轴流风机 将冷气吹过翅片 风机及其驱动装置都悬挂在空冷平台的防振桥上 防振桥上设有减振节的钢弹簧等减振装置 风机与电机通过正齿轮联动机构驱动 风机均采用变频调速风机 可以分组运转或独立的改变转速运转 可根据机组运行负荷及环境空气温度的变化进行最佳调节 每个风机设备配有振动开关 用以保护风机 齿轮箱 马达设备 以防过度振动 52 直接空冷系统 80 的蒸汽在顺流管束的管道向下流的过程中被冷凝 蒸汽和冷凝水 从顶到底同流向 冷凝水和残留的蒸汽收集在沿着A型拱顶底部设置的蒸汽 冷凝水的大联管箱中 残留蒸汽进入底部与蒸汽 冷凝水连管箱连接的逆流管束的翅片管中 逆流蒸汽和不凝气体向上流而冷凝水向下流至蒸汽 冷凝水连管箱 按此方式 冷凝水总是可以被蒸汽加热从而防止过冷 逆流管束按列分成2部分以均匀蒸汽的重新分配 逆流凝汽器下部与凝结水联箱相接 上部通过管道与抽真空系统相连 在顺流凝汽器管束中未凝结的蒸汽及不凝结气体 通过凝结水联箱由下部进入逆流器汽器管束中 蒸汽进一步凝结 而不凝结气体则在逆流冷凝管束的顶部附近聚集并抽到沿这些逆流管束顶部布置的抽空气管中 抽空气管连接到抽真空系统以便顺畅除去冷凝器中的空气及不凝结气体 避免运行过程中空冷凝汽器内个别部位形成死区 在冬季发生冻结 53 直接空冷系统 考虑到防止热空气的回流现象 在空冷凝汽器平台的周围均设有挡风墙 高度从平台到蒸汽分配管顶部约14 4m 54 直接空冷系统 直接空冷机组主要特点1汽轮机背压变动幅度大 汽轮机排汽直接由空气冷凝 其背压随环境空气气温变化而变化 涉县地区四季气温及昼夜温差变化较大 要求汽轮机有较宽的背压运行范围 2真空系统庞大 汽轮机低压缸排出的乏汽 经大直径的排汽管道引出主厂房外 用空气作为冷却介质通过钢制散热器进行表面热交换 冷凝排汽需要很大的冷却面积 导致真空系统容积庞大 1台600MW直接空冷机组真空系统的容积约8000 10000m3 3电厂整体占地面积小 由于直接空冷凝汽器采用机械通风 占地面积小于自然通风冷却塔 而且布置在汽机房A列外高架平台上 平台下面布置变压器 出线架构和空冷风机配电间等建构筑物 占地空间得到充分利用 使得电厂整体占地面积相对减小 55 直接空冷系统 4厂用电量增加 直接空冷系统所需的空气由大直径的风机提供 2台600MW直接空冷机组需要大直径轴流风机数量在112台 能耗高于常规冷却系统 再加上直接空冷机组单机配备三台50 容量电动给水泵 也增加了厂用电量 直接空冷机组厂用电率比湿冷机组约增加2 5 左右 5防冻措施需灵活可靠 具体防冻措施可通过切除 1 8排汽支管上对应的空冷单元以增大其它运行单元的热负荷 风机的变频调速 停运部分或全部风机来调节空冷凝汽器的进风量 或使风机反转吸取热风来防止系统冻结 尽管机组从设计上已考虑了灵活可靠的防冻措施 根据涉县气象站最新统计资料 涉县地区多年极端最低气温为 19 4 多年平均气温为12 5 冬季低温低负荷时 尤其是机组启停时 因空冷岛进汽热量偏低 应特别注意空冷系统的防冻问题 及时采取相应有效的的防冻措施 以免影响机组的安全运行 56 直接空冷系统 6直接空冷系统的热风再循环问题 直接空冷系统的热风再循环是指空冷凝汽器散出的热空气 在一定条件下被风机吸入而提高了空冷散热器入口的空气温度 导致散热器表面热交换效果的降低 从而导致机组背压上升 根据涉县气象站资料 结合厂址区域地形条件 龙电工程设计空冷机组主厂房和空冷平台的朝向与全年及夏季主导风向ENE基本平行 空冷平台下部的主要进风侧为平台侧面迎风面 总体布置基本利于热扩散 尽管机组在设计上采取了较多的防止热风再循环的措施 但考虑到电厂所处区域地形地貌的影响 全年及夏季主导风向的影响 产生热风再循环是不可避免的 故机组运行中应留出一定的背压安全裕量 以防汽轮机高背压保护动作 57 直接空冷系统 7直接空冷系统的渡夏问题 直接空冷系统是通过空气来散热的 由于空气比热较小 冷却同容量的蒸汽需要更大容量的空气 由于空冷凝汽器空气侧传热系数低 导致空冷凝汽器总传热系数小 这就需要翅片总面积较大 经过空冷凝汽器面积及通风量及工程 技术经济上合理的优化 确定了空冷系统的最终规模 这样在夏季高气温下运行时空冷机组的出力将会受到一定的影响 在夏季高气温下 采取以下措施提高机组渡夏能力 7 1轴流风机采用变频调速电机 适当加大所配电机容量 在夏季高气温下 增加风机转速至110 额定转速 增大通风量 提高冷去却系统的散热能力 7 2在夏季高气温下 适当增加汽轮机的进汽量 保证机组出力 7 3在夏季高气温到来之前 采用高压除盐水清洗空冷凝汽器的外表面 提高散热效果 7 4通过技术改造 增加配备了空冷尖峰喷淋冷却系统 在高温 高负荷情况下及时投入运行 降低机组背压 提高机组接带负荷速度 保障机组出力不受限制 并提高抵抗外界天气变化导致背压变化的能力 58 直接空冷系统 8直接空冷系统的噪音问题 为了满足电厂周围环保要求 降低直接空冷系统风机噪音 在设计上采取了以下措施 8 1轴流风机采用低噪音风机 距空冷岛外边缘150m处噪音控制在55分贝以下 8 2减少单台风机通风量 增加空冷凝汽器面积 8 3在通风量不变的情况下 增加风机叶片数量 降低风机转速 8 4采用低噪音的风机叶片 8 5在空冷凝汽器平台下的场地上铺设能够吸收噪音的材料 在主厂房A列墙面及窗户上安装隔音材料 59 直接空冷系统 60 直接空冷系统 61 直接空冷机组节能特性 1节水措施龙电按二十一世纪电厂的设计思路 加强水务管理 采用先进的节水措施及经济合理的水处理方式 降低用水指标 本期工程装机容量为2 600MW空冷机组 设计用水指标为0 158m3 s GW 设计年用水量约为413 104m3 a 电厂耗水指标均优于国家对新建电厂节水的有关规定 达到国内先进水平 62 直接空冷机组节能特性 1 1主要节水途径 1 采用直接空冷机组 节约大量用水 耗水量可降至相当于湿冷系统耗水量的15 25 2 一水多用 重复利用 循环