亚临界机组节能技术综述

亚临界火电机组节能减排技术综述电力工业是支撑国民经济和社会发展的基础性产业，其中，火力发电占全国发电的73%，用煤量占煤炭产量的50%以上。火力发电也是一次能源消耗和大气污染物排放的大户，节能减排对火力发电及环境保护有着重大意义。《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014-2020)》提出到2020年现役燃煤发电机组改造后的供电煤耗要低于310g/(kW.h)，要求加快现役机组的综合升级改造，重点对300MW等级的亚临界机组实施综合性、系统性的节能改造，改造后供电煤耗力争达到同类型机组的先进水平。本文将从能源管理、生产运行、机组改造技术等方面进行简要介绍，以供参考。第一部分企业能源管理火电机组节能减排的技术基础是通过对机组实施技术上可行、经济上合理的重大技术改造，大力推广新技术、新工艺、新产品、新材料的应用，持续、高效的在全电厂设备及系统的指标监测、项目立项、方案设计、安装调试、运行检修及技术改造等环节开展设备优化、系统优化、运行优化等工作，达到指标先进、设备状况水平先进、经济运行水平先进的目的。火电企业节能减排工作的保障基础是企业能源管理体系的建设和运行。不能一蹴而的进行有关技术革新，应当首先建立相关的体系，从对发电企业各机组能源消耗进行准确检测，运用数据分析，并进行科学合理的评价，开展企业内部节能管理、设备管理、运行管理的创新，实行全面、全员、全方位、全过程的精细化能耗管理，并将机组的检测指标与本区域、本行业乃至本企业集团的同类型机组进行横向对标，对照指标中准值与最优值开展分析，寻找差距，再根据本企业的节能减排目标需求及投资回报收益综合评估后制定机组改造的方案措施。实施后对相应指标进行复测进行改造结果评价，从而实现火电机组节能降耗及减排的目的，完成企业的节能减排管理的闭环过程。对于火电企业实施节能减排的步骤通常为：第一阶段针对现有设备，建立基础耗能指标台账，消除新建及改造机组期间遗留的设计、设备制造、安装、调试等常规缺陷。第二阶段开展基于数据检测及分析基础上的设备系统优化改造及评价，开展运行技能精细化操作活动。第三阶段持续开展基于对标基础的设备系统升级改造，优化运行新技术及管理技术方面的活动。第二部分火电机组常用改造技术由于《煤电节能减排升级与改造行动计划》的指标要求，对于亚临界火电机组目前最常用的改造技术就是汽轮机通流部分改造、机组提升参数、亚临界转超临界技术改造以及辅机及有关系统的优化升级改造。1、汽轮机通流部分改造我国300MW火力发电机组的设计制造自主化成型于二十世纪初，当时对于节能减排的需求尚无紧迫性，虽然引进技术经过本土技术人员的消化升级，但由于整体设计、制造安装、调试运行水平的限制，也存在不足，与目前的先进技术相比有一定的差距存在高中压部分各级焓降不合理，老式叶片结构的气动性能不佳，安装精度不够，运行方式操作水平不当等问题。使得新机组投产一个大修周期内，机组效率下降可达2~3%。老旧机组普遍存在运行实际热耗远高设计值8050~8350kJ/kWh，供电煤耗较高的情况。突出存在机组长期运行后通流效率低，高中压缸变形，轴端汽封及隔板汽封漏气、油中带水，低压末级叶片出汽边水蚀的共性问题。目前国内三大主机制造厂均开展了针对老式通流结构机组的改造工作，均取得了良好的业绩，最好的改造效果已经能达到机组热耗为7995kJ/kWh左右的水平。通过通流部分改造不但实现了机组降耗提升效率，而且能提高动叶安全可靠性，机组出力，改善了机组调峰性能。2、机组提升参数、亚临界转超临界改造由于火力发电机组主蒸汽压力每升高1MPa，机组煤耗降低0.7~0.9g/kWh；主蒸汽温度每升高10°C，机组煤耗降低0.7~0.9g/kWh；再热蒸汽温度每升高 10C，机组煤耗降低0.7~0.8g/kWh。因此针对投资回报以及从改造、运行难度的角度考虑，对火电机组实施提升参数改造的可执行性较强。提升参数MPa改造主要的特点为：通过对省煤器、屏式过热器、再热器进行改造并增加低温过热器的改造提升主/再热蒸汽温度，适当提高主蒸汽压力；参数提升过程充分考虑并利用了原机组设计余量，安全性较好；适用于投产时间不长的亚临界机组，如果配合汽轮机通流部分改造则节能效果更佳；改造难度低，时间短，，技术简单，考虑节能量，具有良好的性价比。对300MW等级亚临界、16.7MPa、主/再热蒸汽温度537°C的投产10年内机组进行汽温提升改造，通过对锅炉过热器、再热器的吸热面积及材质改造，机组四大管道、旁路阀芯的材质升级改造，汽轮机通流部分及高中压缸增级改造，并增设高压加热器。改造后主蒸汽温度为570C，再热蒸汽温度为565C，可使机组供电煤耗下降10~15g/kWh甚至更高。亚临界转超临界机组改造特点为，将参数提高到24.2MPa/566C/566C，机组热耗下降2.5%左右，将参数提高到31MPa/593C/593C，机组热好下降3.6%左右。实施难度较大，所有承压设备将进行更换，化学水处理系统也需进行相应的升级改造。只有极少小型辅机可以利用，基本上等于再造机组。也有机组叠加改造的方案，即在原有机组基础上增设一套超超临界背压发电机组，形成超超临界前置背压机组一亚临界中间再热机组，形成“一拖二”串联布置的多缸多轴汽轮超超临界大机组。考虑到投资、运行方式、机组安全与控制的难度，该方案更倾向于理论性。3、机组辅机及热力系统改造3.1目前最常见的辅机节能改造项目是泵与风机的变频改造，即将带有节流运行特征的大功率辅机进行变频改造，对于传统设计的定速工频辅机具有明显的节能收益，可降低设备用电50~70%，通常在3~5年内即可收回成本。3.2对脱硫脱硝系统进行增加风机及系统优化改造，降低系统阻力，选配合适的风机降低功耗也能取得明显的节能效果。可以使风机电耗率下降0.3~0.5%。3.3回转式空预期密封部分改造，目前回转式空预期的漏风率设计为6%，经过一个大修期运转后，可达到10%左右，对其进行密封部分的改造已经能取得4%的效果，降低了一次风机、送风机、引风机的电流，可使机组供电煤耗下降0.8g/kWh。3.4机组定、连排热量回收及供热改造，分别在锅炉定排扩容器定排调门、连排旁路调门后管道，通过三通各引出一路管道，并在连排调门引出的管道上安装止回阀、手动截止阀，在定排引出的管道上安装手动截止阀，接入供热管道。3.5锅炉制粉系统改造，通过实施磨煤机增容、减小风环、一次冷风代替密封风、动态分离器改造等措施针对磨煤机进行干燥出力、煤粉均匀性的改造，达到制粉系统节能的效果。3.6锅炉受热面智能吹灰，通过试验测试，对吹灰器程控进行调整，达到优化吹灰时间、部位、频次，节约机组自用蒸汽的目的。3.7机组低温省煤器改造，在引风机前增加换热器，将低加凝结水进行升温，增加系统回热，可降低供电煤耗约1g/kWh。3.8通过对风道进行降噪节能改造，该技术属于新型节能技术，通过对烟风道整体进行噪音监控，实施烟风道改造，降低一次风机、送风机电流10A，达到节能降耗的目标。3.9送、引风机、给水泵汽动改造，节约厂用电。3.10蒸汽吹灰汽源改造，将原有汽源改为冷再，实现机组节能。目前资料表明收益不明显。3.11燃煤掺烧。对不同来源的燃料进行分析，制定出掺烧方式，进行现场优化配比，提升低价煤的比例节约企业运行成本，目前新疆在役已经较多的实施，节约资金同时也提升机组安全性。第三部分生产运行管理节能工作的效果是通过几年甚至是几个大修期才能显现，火电机组节能技术需要企业长期进行，持续不断改进，务必建立在节能指标测试的基础上进行，而不应采用功利性的方式予以执行。一定要严抓机组设备日常状态管理，机组运行水平的日常管理两个环节，先消除自身