冯伟忠---上海外高桥电厂三期1GW超超临界机组节能技术()

,上海外高桥电厂三期1000MW超超临界机组的节能技术冯伟忠,上海外高桥第三发电有限责任公司二九年十一月,报告内容,一、工程概况二、锅炉及相关系统的节能三、汽轮机及相关系统的优化和节能四、给水泵及系统的优化和节能五、超超临界机组的效率保护六、结语,报告内容：,上海外高桥第三发电有限责任公司,21000MW超超临界燃煤发电机组,上海外高桥第三发电厂工程工程概况：建设规模：,建设工期：2005年9月正式开工，两台机组分别于2008年3月和6月先后建成投产,工程概况,锅炉：塔式，超超临界，一次再热，平衡通风，四角切圆燃烧，螺旋水冷壁，固态排渣燃煤（粉）锅炉。炉顶标高129m。由上海锅炉厂引进德国ALSTOM技术并生产。基本参数：主汽压力28MPa，主、再热蒸汽温度605/603，额定蒸汽流量2732T/H。,主设备概况,主设备概况,汽轮机：超超临界，单轴，四缸四排汽，反动式，双背压，凝汽式汽轮机。由上海汽轮机厂引进德国SIEMENS技术并生产。基本参数：主蒸汽压力25.86MPa，主、再热蒸汽温600/600，功率1000MW。,工程概况,发电机：水，氢，氢冷，同轴无刷励磁。由上海电机厂引进德国SIEMENS技术并生产。基本参数：定子电压27KV，额定电流23759A，额定功率1000MW，功率因数0.9。,主设备概况,工程概况,锅炉及相关系统的节能,二、锅炉及相关系统的节能,炉效提升空间大,（一）炉效提升空间大,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%。这使得机组不但在额定负荷时有良好的经济性，而且在低负荷下的运行经济性也能得到有效保障。,利用提高机组效率和降低厂用电率,1、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9.6kJ/kWh。2、塔式炉高压汽水系统压降小。实际系统压降比同等级型炉低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。3、烟气系统阻力小。实际运行的阻力比同等级型炉低30%以上，从而降低了引风机电耗约1.6MW。,（二）有利于提高机组效率和降低厂用电率,设备及排烟系统的改进,1、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。2、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。,（三）设备及排烟系统的改进,锅炉的节能启动系列技术,（四）锅炉的节能启动系列技术,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。,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,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1218吨。三期工程的调试总耗油量仅为1000余吨，与二期2900MW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。,2、直流锅炉蒸汽加热启动和稳燃技术,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。,3、取消炉水循环泵的低给水流量疏水启动,汽轮机及相关系统的优化和节能,三、汽轮机及相关系统的优化和节能,主蒸汽参数及运行方式的优化,SIEMENS的超超临界机型采用了所谓“补汽阀”的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：1、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”。2、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。,（一）主蒸汽参数及运行方式的优化,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。,（二）四大管道系统设计优化,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4.19/5.26kPa下降为3.86kPa/4.88kPa，热耗则可下降19kJ/kwh。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。,（三）汽轮机背压优化,给水泵及系统的优化和节能,四、给水泵及系统的优化和节能,给水泵配置优化,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。,（一）给水泵配置优化,采用高效汽轮机,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。,（二）采用高效小汽轮机,汽动给水泵组低速启动及全程调整运行,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。,（三）汽动给水泵组低速启动及全程调速运行,超超临界机组的效率保护,五、超超临界机组的效率保护,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。,遭氧化皮堵塞的管子固体颗粒对叶片的侵蚀固体颗粒对旁路阀芯的侵蚀,尽快和尽量清除已脱落的氧化物,减轻未清除的固体颗粒对叶片的冲击,避免或减少已生成的氧化物脱落,设法防止或减缓氧化物产生,总体思路,超超临界机组的效率保护,全方位防治,综合治理,超超临界机组的效率保护,蒸汽氧化和固体颗粒综合防治的成效,外高桥三期的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。,（一）蒸汽氧化和固体颗粒综合防治的成效,六、结语,汽轮机的性能试验热耗,经性能试验，两台主汽轮机的热耗分别为7239kJ/kWh和7241kJ/kWh。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。,（二）汽轮机的性能试验热耗,六、结语,机组实际运行煤耗情况,两台机组分别于20