上海外高桥电厂三期1GW超超临界机组节能技术

1、报告内容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工程概况锅炉：锅炉：塔式，超超临界，一塔式，超超临界，一次再热，平衡通风，四角次再热，平衡通风，四角切圆燃烧，螺旋水冷壁，切圆燃烧，螺旋水冷壁，固态排渣燃煤（粉）锅炉。固态排渣燃煤（粉）锅炉。炉顶标高炉顶标高129129m m。由上海锅由上海锅炉厂引进德国炉厂引进德国ALSTOMALSTOM技术技术并生产。并生产。基本参数：基本参数： 主汽压力主汽压力2828MPaMPa，主、主、再

2、热蒸汽温度再热蒸汽温度605/ 605/ 603603，额定蒸汽流量，额定蒸汽流量2732T/H2732T/H。主设备概况主设备概况汽轮机：汽轮机：超超临界，单轴，四超超临界，单轴，四缸四排汽，反动式，双缸四排汽，反动式，双背压，凝汽式汽轮机。背压，凝汽式汽轮机。由上海汽轮机厂引进德由上海汽轮机厂引进德国国SIEMENSSIEMENS技术并生产。技术并生产。基本参数：基本参数： 主蒸汽压力主蒸汽压力25.8625.86MPaMPa，主、再热蒸汽温主、再热蒸汽温600/600600/600，功率，功率10001000MWMW。工程概况工程概况发电机：水，氢，氢冷，同轴无刷励磁。由上海电机厂引进德

3、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工程概况锅炉及相关系统的节能锅炉及相关系统的节能选塔式炉并进行优化，提高效率选塔式炉并进行优化，提高效率锅炉的节能启动系列技术锅炉的节能启动系列技术有利于提高机组效率和降低厂用电率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设备及排烟系统的改进二、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性能试验值高达94.36%和

4、和94.51%。与合同保证值。与合同保证值93.6%相比，相当于降低了机组煤耗相比，相当于降低了机组煤耗2.5克克/千瓦时。千瓦时。 即使在即使在400MW的工况下，其实测效率也高于的工况下，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。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利用提高机组效率和降低厂用电率v 1 1、塔式炉再热器压降小。塔式炉再热器压降小。再热器的设计压降比按传统设再热器的设计压降比按传统设计规范低计规范低40%40%左右，按左右，按S

5、IEMENSSIEMENS提供的修正曲线，由于其再提供的修正曲线，由于其再热器压降的相对减少，可使汽轮机热耗下降热器压降的相对减少，可使汽轮机热耗下降9.6 kJ/kWh9.6 kJ/kWh。v 2 2、塔式炉高压汽水系统压降小。塔式炉高压汽水系统压降小。实际系统压降比同等级实际系统压降比同等级型炉低型炉低1MPa1MPa以上，额定工况下的给水泵的功耗达以上，额定工况下的给水泵的功耗达35MW35MW，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1.2MW1.2MW。 v 3 3、烟气系统阻力小。烟气系统阻力小。实际运行的阻力比同等级实际

6、运行的阻力比同等级型炉低型炉低30%30%以上，从而降低了引风机电耗约以上，从而降低了引风机电耗约1.6MW 1.6MW 。设备及排烟系统的改进设备及排烟系统的改进v 1 1、空预器密封改进。空预器密封改进。研究开发的研究开发的“全向柔性密封技术全向柔性密封技术” 首先在第一台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%4%，厂用电率（不计脱硫）为厂用电率（不计脱硫）为3.01%3.01%，在对热端和轴向密封全加装后，厂，在对热端和轴向密封全加装后，厂用电率进一步下降至用电率进一步下降至2.7%2.7%（不

7、计脱硫），热风温度及锅炉效率也相应（不计脱硫），热风温度及锅炉效率也相应提高。该项创新，降低了机组煤耗约提高。该项创新，降低了机组煤耗约2 2克克/ /千瓦时。千瓦时。 v 2 2、零能耗烟气脱硫。零能耗烟气脱硫。一是通过改进工艺和运行方式，尽可能降低系一是通过改进工艺和运行方式，尽可能降低系统能耗统能耗 ，使脱硫系统在额定工况下的耗电率降至，使脱硫系统在额定工况下的耗电率降至0.75%0.75%以内；二是利以内；二是利用不配置用不配置GGHGGH的有利条件，研发并加装了锅炉排烟热能回收装置使该的有利条件，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系统降低了机组煤耗2.712.71

8、克克/ /千瓦时，脱硫吸收塔的水耗下降千瓦时，脱硫吸收塔的水耗下降4545吨吨/ /小小时以上。时以上。锅炉的节能启动系列技术锅炉的节能启动系列技术不启动给水泵、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1取消炉水循环泵的低给水流量疏水启动取消炉水循环泵的低给水流量疏水启动 3直流锅炉蒸汽加热启动和稳燃技术直流锅炉蒸汽加热启动和稳燃技术 2 这种水冲洗技术不用启动给水泵，也不用点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，且整个被简

9、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。大地改善了冲洗效果。 采用这一启动技术后，不仅大幅度减少了启动过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稳燃负荷20%BMCR的世界纪录，极大提高了锅炉的世界纪录，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了操作。目前，机组每次启动油耗稳定在1218吨。

10、吨。 三期工程的调试总耗油量仅为三期工程的调试总耗油量仅为1000余吨，与二期余吨，与二期2900MW超临界机组调试期总耗油超临界机组调试期总耗油21000吨相比，节吨相比，节约调试用油近两万吨。约调试用油近两万吨。 这一技术大大简化了启动系统和运行控制，提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，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。损失小的特点。汽轮机及相关系统的优化和节能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三、汽轮机及相关系

11、统的优化和节能主蒸汽参数及运行调节方式的优化主蒸汽参数及运行调节方式的优化 四大管道系统设计优化四大管道系统设计优化汽轮机背压优化汽轮机背压优化主蒸汽参数及运行方式的优化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的超超临界机型采用了所谓“补汽阀补汽阀”的调频的调频和过负荷调节技术。鉴于开启和过负荷调节技术。鉴于开启“补汽阀补汽阀”时汽轮机效率明显时汽轮机效率明显下降的实际情况，为防止运行效率下降：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对过负荷调节方式进行优化。可在整个高温季节避免开启开启“补汽阀补汽阀”。 2、开发节能型

12、抽汽调频技术。用此方法，可使主调门全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实际运行热耗约35kJ/kwh。 四大管道系统设计优化四大管道系统设计优化v 再热系统管道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。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

13、再热系统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（包括锅炉再热器）压降实测为6.7%，比国家标准规定的，比国家标准规定的10%减少减少3.3个点，汽轮机的热耗将因此下降个点，汽轮机的热耗将因此下降18kJ/kWh 。v 主蒸汽和给水管道设计优化主蒸汽和给水管道设计优化 。与再热系统管道优化的同时，。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主蒸汽管和主给水管道系统亦采用了3D的弯管设计，有效的弯管设计，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，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。同时也

14、提高了管系的运行安全性。汽轮机背压优化汽轮机背压优化v采用双背压。同样循环冷却水流量及水温，在不增加采用双背压。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，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。提高了经济性。v设计平均循环冷却水温定为设计平均循环冷却水温定为19。经核算，设计背压。经核算，设计背压可从可从4.19/5.26 kPa下降为下降为3.86kPa/4.88kPa，热耗则可，热耗则可下降下降19 kJ/kwh。v给水泵汽轮机单独设置凝汽器。排汽不再进入主机凝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

15、减少了凝汽器汽侧的流汽器，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，进一步提高了经动压降，相应又可降低背压和端差，进一步提高了经济性。济性。给水泵及系统的优化和节能给水泵及系统的优化和节能给水泵配置优化给水泵配置优化采用高效小汽轮机采用高效小汽轮机汽动给水泵组低速启动及全程调速运行汽动给水泵组低速启动及全程调速运行四、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给水泵配置优化 在中国首次采用在中国首次采用100%汽动给水泵，自配汽动给水泵，自配独立凝汽器，可单独启动，取消电动给水独立凝汽器，可单独启动，取消电动给水泵。简化系统，降低投资约泵。

16、简化系统，降低投资约1亿元，采用单亿元，采用单汽泵配置后大大降低了机组启动阶段的能汽泵配置后大大降低了机组启动阶段的能耗。每年可节煤约耗。每年可节煤约1万吨。万吨。采用高效汽轮机采用高效汽轮机 采用高效小汽轮采用高效小汽轮机，运行效率高机，运行效率高达达86.7%，减少，减少主机抽汽耗量，主机抽汽耗量，使主机热耗下降，使主机热耗下降，折合热耗下降折合热耗下降18kJ/kwh。汽动给水泵组低速启动及全程调整运行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，仅大大降

17、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。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，该汽动泵相当热耗比设计值更低，与其他同类机组相比

18、，该汽动泵相当于使机组煤耗降低约于使机组煤耗降低约0.80.8克克/ /千瓦时千瓦时。超超临界机组的效率保护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，一个突出随着蒸汽参数的提高，特别是温度的提高，一个突出问题问题管道的蒸汽侧氧化及由此引起的固体颗粒侵蚀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。）对机组的安全和经济运行产生了严重威胁。 五、超超临界机组的效率保护五、超超临界机组的效率保护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超超临界机组的效率保护超超临界机组的效率保护主设备选型主设备选型系统设计系统设计安全调试安全调试运行方式运行方式控制理念控制理念全方位防治全方位防治超超临界机组的效率保护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蒸汽氧化和固体颗粒综合防治的成效 外高桥三期的外高桥三期的1000MW机组，从机组，从2007年年10月第一月第一次点火冲管到次点火冲管到2008年年6月两月两台机组全部投产，直至运台机