智能电网-火力发电厂能效梯级综合利用技术

火力发电厂能效梯级综合利用技术华电电力科学研究院CHDER目 录能量梯级利用原理1234能量梯级利用应用技术能量梯级利用新技术前

言3.1火电厂综合提效技术3.2低温余热利用技术CHDER华电电力科学研究院一、前

言CHDER一、前言——我国能源利用现状

能源是推动人类社会从一个文明迈向另一个更高文明的物质基础。煤炭在我国一次能源生产和消费中的比例约为70%。

2010年国内发电与热电联产用煤总量约18亿吨，约占全国煤炭总产量的60%。华电电力科学研究院

我国的单位GDP能耗比世界平均高2.4倍，与世界先进水平仍存在较大差距。CHDER一、前言——近年来供电煤耗情况近几年全国供电煤耗情况380供电标华电电力科学研究院3203402005200620072008200920102011克千瓦时）/年份（年）准360煤耗（CHDER一、前言——供电煤耗与“十二五”要求的差距2011年度全国火电机组供电煤耗统计（来自中电联统计数据）根据节能减排“十二五”规划，2015年，火电供电煤耗须达到325g/kwh以下华电电力科学研究院60万空冷机组、30万等级机组供电煤耗较高，未来需进行节能增效工作。CHDER一、前言——能源结构与先进国家的差距我国能源结构与先进国家的差异情况华电电力科学研究院并网类型发电,0.23%水电,21.93%火电,72.31%核电,1.18%并网风电,4.35%煤炭25%核能31%天然气27%石油8%水力9%日本能源结构（2007年）我国全口径发电装机结构（2011年）CHDER一、前言——能源结构与先进国家的差距我国火电人均装机少：是美国的1/5，日本的1/4，韩国、德国的1/3左右。华电电力科学研究院CHDER一、前言——能源结构与先进国家的差距火电效率与先进国家相比仍有差距华电电力科学研究院CHDER一、前言——能源结构与先进国家的差距高效机组比重与先进国家相比仍有差距华电电力科学研究院煤电中超（超）临界机组的比重（2009年）CHDER一、前言——利用效率与先进水平的差距华电电力科学研究院能源利用效率与世界先进水平相比存在较大差距

单位GDP能耗比世界平均水平高2.4倍38%＞40%国内国外先进水平

我国能源利用效率：38%

日本均效率：42.2%

丹麦哥本哈根：

93%（最高）发展大型高效燃煤及冷热电联产机组开展火电厂机组综合提效工作华电电力科学研究院CHDER一、前言——节能降耗的技术路线优化火电机组装机结构节能降耗开展火电厂低温余热利用工作CHDER华电电力科学研究院二、能量梯级利用原理华电电力科学研究院CHDER二、能量梯级利用原理——总述品位可再生能源环境驱动热泵供热/制冷除湿采暖生活热水电燃料高温中温低温化学能二次燃料温度对口分配得当能效梯级综合利用国家“十二五”规划纲要的节能指标到2015年末，单位国内生产总值能耗降低16%，单位国内生产总值二氧化碳排放降低17%。品位对口梯级利用热能品位高中低温度对口梯级利用汽机输入热量电排汽抽汽供热驱动力温差热用户正卡诺循环逆卡诺循环TSTS华电电力科学研究院CHDER二、能量梯级利用原理——低温余热利用原理正逆耦合循环制冷CHDER华电电力科学研究院三、能量梯级利用应用技术进一步改造建议CHDER三、能量梯级利用应用技术——火电厂综合提效技术华电电力科学研究院前期工作准备阶段实施阶段收集机组资料确定试验目标准备试验仪器检查试验环境确定试验人员制定试验措施设计测量系统确定试验工况召开准备会确认试验测点安装试验仪表系统隔离正式试验数据采集预备性试验数据整理计算过程编写报告文档整理归档总结阶段CHDER三、能量梯级利用应用技术——火电厂综合提效技术整体优化技术是能效梯级利用理论在火电厂应用的综合体现。通过汽轮机冷端优化、锅炉尾部烟气余热利用，风机节能优化等，实现电厂的高效节能。华电电力科学研究院1锅炉优化前热效率试验14一次风机性能诊断评价试验27加热器效率试验(七台)2制粉系统性能诊断评价试验15空预器性能评估试验28真空严密性试验3空预器性能诊断评价试验16锅炉吹灰优化试验29给水泵性能试验(三台)4电除尘性能诊断评价试验17正平衡法煤耗测试试验30小汽轮机性能试验(两台)5引风机性能诊断评价试验（两台）18大修后冷态空气动力场31凝结水泵性能试验(两台)6送风机性能诊断评价试验（两台）19全厂整体优化改造调研32循环水泵性能试验7一次风机性能评估及优化运行试验20汽轮机改造前性能试验33循环水系统运行优化试验8燃烧特性评价试验21汽轮机水平衡测试34汽轮机真空检漏试验9保温性能评价试验22汽轮机振动监测35汽轮机疏水优化系统设计10锅炉汽温特性评价试验23调节级效率测试36汽轮机阀门特性试验11专项诊断评价试验24凝汽器性能试验37汽轮机定压-滑压曲线测试12锅炉性能考核试验25引风机性能评估及优化运行试验（两台）38汽轮机运行优化试验13制粉系统性能评估试验26送风机性能评估及优化运行试验（两台）CHDER三、能量梯级利用应用技术——火电厂综合提效技术华电电力科学研究院锅炉侧汽机侧改造项目节能量 g/(kW·h)改造项目节能量g/(kW·h)尾部烟气余热利用1通流改造10-15降低排烟温度（省煤器）1.5热力系统改造2.5降低排烟温度（空预器）1-2喷嘴改造及机组最佳配汽方式1.4空预器漏风治理1汽封改造2基于先进控制的燃烧优化1.5冷端优化3-7协调控制及滑压调节优化1凝汽器改造2-3低NOX燃烧/水塔改造1-2吹灰器及吹灰优化1加热器调整及改造0.5制粉系统优化改进1-2辅机优化及改造2-5风机节能优化1-2燃烧调整及配煤掺烧1华电电力科学研究院CHDER三、能量梯级利用应用技术——火电厂综合提效技术典型机组效果及示范作用华电电力科学研究院CHDER三、能量梯级利用应用技术——热电联供电厂供热参数的优化包括：

选择合适的供热抽汽的压力。供热抽汽压力越低，机组的发电热效率越高；

尽量降低供热抽汽的温度。对高温供热抽汽，可将其过热度用于热力系统以提高机组的热经济性。供热方式的优化包括：

“NCB”新型供热机组技术

汽轮机低真空运行供热技术

供热机组采用热泵技术典型热泵技术吸收式热泵技术大温差热泵技术低真空供热技术其中应用更为广泛的技术II燃料

总热量

100%CHDER三

、能源梯级利用应用技术一一热电联供电厂机组节能潜力分析某

125MW

亚

临界机组纯凝工况

能流

图能量利用

率34%电力输出34%华

电电力科学研nJAHa－…执川……应成……

凝

……

冷…lFF飞

……

排

…；其他损失？.，燃料

总热量

100%CHDER二、能源梯级利用应用技术一一热电联供电厂机组节能潜力分

析某

125MW

亚

临界机组抽汽供热机组

能流

图能量利用率57%华电电力科学电力输出25%供热输出32们U门川V:.

排汽冷凝废热

20%其他损失23%II燃料

总热量

100%CBDER华

电电力科学研二、能源梯级利用应用技术热电联供电厂机组节能潜力分析热泵

回收余

热的抽

汽供热机组

能流图供热输出32比

新增供热？？能量利用率76%电力输出24%；其他损失

1高温热源作驱动循环水热

（

乏

汽余热）

作低温源（被回收）效果输出热量为二者之和（实现

余热回收）华电电力科学研究院CHDER三、能源梯级利用应用技术——热电联供电厂吸收式热泵供热示意图输入

1kW一定品质的高温

热

源

可

制

取

1.7kW

的80℃左右的中低温热能（热网循环水）。华电电力科学研究院CHDER三、能源梯级利用应用技术——热电联供电厂吸收式热泵工作原理工作原理◆溶液循环作为能量转移的载体；◆热力循环实现能量品位的提升；◆水在低压力“闪蒸”吸热的特性。◆溴化锂溶液稀释放热，加热再生。一次网供水凝水回锅炉换热器凝水直接排放一次网回水采用直接抽汽的方式进行汽水换热，传热损失大；同时循环水余热被直接排放，也造成较大的浪费。CHDER三、能源梯级利用应用技术——热电联供电厂改造前供热系统华电电力科学研究院电站锅炉汽轮机排汽采暖用户采暖用户华电电力科学研究院CHDER三、能源梯级利用应用技术——热电联供电厂典型热泵方案一次网供水凝水回锅炉循环水抽汽电站锅炉汽轮机排汽换热器吸收式热泵凝水余热回收一次网回水采暖用户采暖用户改造范围：新建热泵厂房，新增循环水、蒸汽及热网水管道（厂侧）一次网供水凝水回锅炉循环水循环水抽汽采暖用户排汽换热器吸收式热泵凝水余热回收一次网回水改造范围：

新建热泵厂房，对循环水、蒸汽系统改造；对二次热网侧需改造，增加大温差机组。（厂侧、网侧）华电电力科学研究院CHDER三、能源梯级利用应用技术——热电联供电厂大温差热泵方案电站锅炉汽轮机采暖用户凝水回锅炉汽轮机电站锅炉排汽换热器凝水余热回收一次网回水采暖用户采暖用户一次网供水改造范围：对汽轮机后几级叶片、凝汽器等进行改造；需要校核轴向推力、叶片强度、轴系稳定性校核。华电电力科学研究院CHDER三、能源梯级利用应用技术——热电联供电厂低真空供热方案华电电力科学研究院CHDER三、能源梯级利用应用技术——热电联供电厂内蒙古某电厂低温余热利用示范工程

采用大温差供热技术，项目投运时间2008年11月；

“基于吸收式循环技术”示范基地。

项目实现年回收循环水余热约4.9万GJ，实现节煤2090吨。华电电力科学研究院CHDER三、能源梯级利用应用技术——热电联供电厂山西某电厂2x135MW空冷机组低温余热利用项目

采用大温差供热技术，项目投运时间2011年1月；

135MW空冷供热机组的余热回收供热工程，新增供热能力132MW（179万GJ），新增供热面积200万平米；

空冷岛下方安装2台乏汽余热回收机组，用户热力站处安装18台换热机组；

供热期内乏汽通过余热回收机组凝结降温，节约空冷散热器的风机电耗。华电电力科学研究院CHDER三、能源梯级利用应用技术——热电联供电厂新疆某电厂2x125MW水冷机组低温余热利用项目

采用典型热泵供热技术，项目投运时间2011年11月；

125MW水冷供热机组余热回收供热工程，新增供热能力49.72MW（75

万GJ），可实现新增供热面积约83万平米;

项目系统共设计3台吸收式热泵，总容量113MW;

供热期内可切除冷却塔，循环水系统形成闭式循环，节省了大量水资源。华电电力科学研究院CHDER三、能源梯级利用应用技术——热电联供电厂黑龙江某电厂2x300MW开式水冷机组低温余热利用项目

采用典型热泵供热技术，项目投运时间2011年12月；

国内首台基于开式循环的低温余热项目，也是热泵技术在300MW机组的首次应用。

新增供热能力130.59MW（203.1万GJ），可实现新增供热面积225万平米;

共设8台38.38MW吸收式热泵；

供年可节约标煤约7万吨，并且减排CO214万吨，SO2730吨，NOX800吨。原纯凝工况2×6级叶片低压转子2×4级叶片低压转子现场转子更换华电电力科学研究院CHDER三、能源梯级利用应用技术——热电联供电厂山东某电厂1x140MW低温余热利用项目

采用低真空供热技术，项目投运时间2011年11月；

新增供热能力159.9万GJ，可实现新增供热面积399.75万平米；

年可节约标煤约4.54万吨，减排CO2

21.3万吨，SO2

1821.8吨，NOX

575.7吨。34华电电力科学研究院CHDER三、能源梯级利用应用技术——热电联供电厂经济效益◆

相比常规供热方式可大幅降低机组供电煤耗，提高全厂效率；◆

增加供热能力（供热收益大），抢占供热市场；◆

根据节能量可获得较大节能奖励；◆

对于水冷机组减少了循环冷却水量，降低了蒸发量（节约用水成本）;◆

对于空冷机组减少空冷岛风机运行数量，节约厂用电。社会效益◆

不新增化石燃料输入，因而无新增污染物排放。◆

无大的运动部件，设备室内布置基本无噪声污染。◆

在相同供热情况下大量减少二氧化碳、氮氧化物、硫氧化物等排放。◆

减少冷却循环水消耗和对外污水排放。◆

保障供热安全与稳定，提高人民生活质量和社会稳定。CHDER华电电力科学研究院四、能量梯级利用新技术华电电力科学研究院CHDER四、综合利用新技术——典型项目探索（某热电联供电厂）某联合循环电厂中低温余热深度利用项目

电厂余热锅炉排烟温度一直偏高，存在较大节能潜力；

汽轮机排汽冷凝热大量浪费，可进行余热回收；

电厂在高寒期采用天然气热水炉尖峰加热，而天然气价格较高，供热不经济。

在酷夏利用已投产的热泵机组，冷却进入压气机的空气，增加机组出力。采用热泵回收冷凝水余热*

采用2台60.9MW的吸收式热泵回收一台汽轮机的低

温循环水余热；*

根据项目特点，利用两台

0.58MPa低压蒸汽作为热泵驱动热源；* 回收余热52.87MW，实

现采暖期新增供热量41万GJ；* 通过热泵改造，实现联合循环一定律效率提升至85%

以上。余热锅炉受热面改造• 在关小或关停低压再循环

泵的基础上，同时增加低

压省煤器和热网换热器受热面；• 将余热锅炉的排烟温度从

120℃降低至70℃；• 通过回收锅炉排烟余热，

进一步将联合循环一定律效率提升至88%以上。IICHDER华

电电力科学研；四、综合利用新技术典型项目探索

（某热电联供电厂）某联合循环机

组纯凝

工况

能流图电力输出50%能量利用率50%wmFhυ内〈U…热…

废…凝…冷…

k汽判伺、 ..－wmN…3·…失……损……他…一其…燃料

总热量

100%IICBDER四、综合利用新技术华电电力科学研典型项目探索

（

某热电联供

电厂）热泵

回收余热的抽

汽供热机

组

能流

图电力

输出42%供热输出43'D能量利用

率85%！热泵回收乏汽余热｝

1其他损失

.

.燃料

总热量

100%IICHDER囚、综合利用新技术华电电力科学研r

1典型项

目探索

（某热电联供电厂）综

合提效

后抽汽供

热机组

能流图电力输出43%燃料

总热量100%能量利用率88%：回收余热锅炉烟气余热

！…纬……失……损一…他……其…仆U，，CHDER华电电力科学研I

l四、综合利用新技术一一典型项目探索

联合循环电厂申低温余热深度利用项目（

某热电联供电厂）二次网供水凝汽器二次网回水水水换热余热锅炉

热网加热器’t南、热锅f

、尖峰炉『－－＇，A.J、同

d华电电力科学研t，典型项目探索（

某热电联供电厂）四、综合利用新技术联合 环电广中低温余热深度利用项目尖峰炉；疑水:·.i二且气.·:＇采用热泵回i段

令凝余热；如＇.／＜

＠］

锅炉：吸收式热泵J：余热锅炉···

二..精明白财主·且

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…．、_J余热锅炉新：余热锅炉爱热面改造.•．提乱杀号.一次网供水凝汽器二次网供水一次网回水二次阿回水水水换热华电电力科学研究院CHDER四、综合利用新技术——典型项目探索（某分布式电厂）某分布式项目冷热负荷情况制冷换热站系统采用80%蒸汽溴化锂机组+20%电冷机供冷、供热方案。

项目热负荷：空调制热负荷、生活热水负荷（一期为5.99MW），暂不考虑工业用蒸汽。

项目冷负荷：空调制冷负荷。生活热水负荷全年分布图该分布式能源站负荷特点为季节负荷峰谷差较大、日负荷大等特点，能源站的项目设计须考虑负荷调节灵活性等特点，采用“以热定电”模式。单日空调冷负荷堆积图单日空调热负荷堆积图华电电力科学研究院CHDER四、综合利用新技术——典型项目探索（某分布式电厂）某分布式项目系统图电 冷（20%调峰）高温烟气冷(80%)在锅炉尾部增加受

热面，提供热水。LNG燃气轮机余热锅炉蒸汽轮机蒸汽溴化锂机组空调热

负荷华电电力科学研究院CHDER四、综合利用新技术——典型项目探索（某分布式电厂）某分布式项目主要参数

装机方案：3台燃气轮机+3台余热锅炉+3台抽凝式汽轮机+3台发电机。项目主要参数（来源可研数据）项目名称最低工况保证工况最大供热工况机组出力（MW）58.659102.052143.065对外供热量（GJ/h