超超临界机组的节能降耗技术与实践.ppt

1、上海外高桥第三发电有限责任公司,二0一0年十一月二十五日,上海外高桥第三发电厂1000MW 超超临界机组的节能降耗技术与实践 冯 伟 忠,引言,中国是目前世界最大的煤炭消费国，2009年耗煤30亿吨，其中火电消费占53%。从节能减排的角度出发，大幅度提高火电行业的能效水平乃不二选择。 研发中的700高效超临界及IGCC计划尚存在技术和造价瓶颈，投入商业化运行仍需假以时日。当前，更应探索在现有技术的条件下的低碳煤电之路。 现有火电的技术体系中，设备、设计、调试、运行及控制方式等，仍存在着很大的节能空间。通过优化、改进及技术创新，充分挖掘其中的节能潜力，是一条投资省、风险低、见效快的有效途径。,外

2、三电厂节能成效,“上海外高桥第三发电厂工程”， 建设两台1000MW超超临界机组，是中国首批四个百万千瓦等级的超超临界项目之一。 工程与2005年7月动工，两台机组至2008年3月和6月先后建成投产。 在工程建设期间及投产后，以节能减排为重点，开展了全面的优化和持续的技术创新，目前，含脱硫、脱硝的机组理论净效率已提升至46%。远远超过了设计值和同期同类项目。 2008年，两台机组投产后至年底，在平均负荷率仅74%的情况下，实际运行供电煤耗达287.44克/千瓦时（净效率42.7%）,2009年，在年平均负荷率仅75%的情况下，两台机组含脱硫及一台机组含脱硝，实际运行净效率达43.54%，平均供

3、电煤耗282.16克/千瓦时 。,创世界最先进水平,随着技术创新的不断推进，2010年，在同等负荷率下，机组实际运行净效率有望进一步提升至44%，平均供电煤耗279克/千瓦时。,外三电厂节能成效,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 25.86MPa，主、再热蒸汽温度600/600，功率1000MW。,电厂的主设备概况,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

4、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,电厂的主设备概况,外三的节能优化和创新技术,1.1 回转式空预器接触式全向柔性密封技术,外三的节能优化和创新技术,1、锅炉及相关系统的效率提升,此项创新技术是为锅炉空预器加设一种独创的接触式全向柔性密封装置，犹如一道防护墙，可阻止空气向各个方向渗漏，实现了对空预器的全方位密封。 第一台锅炉空预器仅冷端加装加设这种装置后，其空预器漏风率就降至4.0；第二台锅炉空预器全部改装后，8大风机电流进一步下降，机组带脱硫、脱硝厂用电率3.5。同时，空预器换热效率的改善，提高了锅炉效率。此项创新技术可创造相

5、当于降低机组煤耗2.65克/千瓦时的节电及节煤效益。,1.2 零能耗脱硫技术,外三的节能优化和创新技术,目前的石灰石-石膏湿法脱硫，需耗用约1%以上的厂用电，此类系统实际为“耗能减排”。,零能耗脱硫技术核心： （1）通过改进工艺和运行方式，是整个脱硫系统在额定工况下的耗电率降至0.75%以内；,外三的节能优化和创新技术,（2）研发并加装了脱硫烟气热能回收装置，并将这部分热量送回热力系统替代汽轮机抽汽加热凝结水，以提高机组效率。,技术的关键： 防止热能回收装置的烟侧低温腐蚀及积灰堵塞。,根据性能试验结果，该系统降低煤耗2.71克/千瓦时，脱硫吸收塔的水耗下降45吨/小时以上。,1.3 锅炉的节能

6、启动系列技术,油耗高,电耗高,煤耗高,外三的节能优化和创新技术,外三的节能优化和创新技术,锅炉的节能启动系列技术： （1）不启动给水泵、静压状态下的锅炉上水及不点 火的热态水冲洗技术； （2）直流锅炉蒸汽加热启动和稳燃技术； （3）取消炉水循环泵的低给水流量疏水启动技术； （4）汽动给水泵组低速启动及全程调速运行技术；,外三的节能优化和创新技术,大大减少了点火和助燃用油，用煤、用汽及用电等各项能耗，显著缩短了启动时间。,显著地提高了机组的启动安全性，彻底杜绝了锅炉点火启动初期水冷壁尚未进入饱和态前的过热器、再热器承受的“干烧”现象。,机组冷态启动，从点火至并网，仅需120分钟，耗油20吨，耗电

7、8万度，包括加热蒸汽在内的综合能耗200吨标准煤。,2.1 汽轮机设计参数及运行调节方式的优化,外三的节能优化和创新技术,2、汽轮机及相关系统的效率提升,（1）避免因负荷原因开启补汽阀,调整设计工况，确保在全负荷及包括夏季工况在内的各种条件下均能实现滑压运行，避免因负荷原因开启补汽阀，减少节流损失。,（2）采用节能型抽汽调频技术,通过调节凝结水流量，间接的同步改变各级低压回热抽气量，再辅之以特殊情况下高加抽气量调节的配合，从而达到汽轮机暂态功率调节的目的。主调门经常性全开，补汽阀全关，消除汽轮机进汽节流损失。,外三的节能优化和创新技术,（3）汽轮机背压优化,除采用双背压外，根据电厂附近长江年平

8、均水温的统计，设计背压从4.19/5.26 kPa下降为3.86kPa/4.88kPa。,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。,上述的3项优化措施，约可降低机组运行煤耗约2.33克/千瓦时,2.2 蒸汽及给水管道系统设计优化,外三的节能优化和创新技术,绝大部分90转弯处均采用大曲率半径（3D）的弯管，并适当增大冷再热管道的管径。 降低了四大管道的总造价20% ； 有效减少了管系的压降。再热系统（包括锅炉再热器）压降由10%降为6.7%，汽轮机的热耗相应下降18kJ/kWh；而给水及主蒸汽

9、管道压降的下降，使给水泵功耗相应下降； 大曲率半径的弯管在运行时产生的振动能量明显下降，提高了管系运行的安全性。,2.3 给水泵配置优化,外三的节能优化和创新技术,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。,选用效率高达86.7%的给水泵专用汽轮机; 该机的三调门配置，即兼顾了在BMCR时加旁路喷水的FCB极端运行工况，又能确保额定运行工况时的最佳效率; 减少了给水泵专用汽轮机的驱动用汽，从而能降低主汽轮机的热耗约20kJ/kWh。,2.4 广义回热技术,外三的节能优化和创新技术,充分利用汽轮机抽汽，与锅炉空预器配合，加热锅炉的进风，在提高锅炉燃烧效率的同时

10、降低汽轮机的排汽损失。,没有传统暖风器会增加机组煤耗的缺点，在提高空预器运行安全性的同时，亦提高了机组的运行效率。,该技术的全面应用，可降低机组运行煤耗2克/千瓦时以上。,2.5 超（超）临界机组蒸汽氧化及固体颗粒侵蚀预防系列技术,管道的蒸汽侧氧化及由此引起的汽轮机叶片固体颗粒侵蚀（SPE）是超（超）临界机组面临的特有问题，并已经困扰国际发电技术领域几十年。,外三的节能优化和创新技术,我们针对其产生的机理进行了全面和深入的研究，研发了一整套所谓的中医全身疗法的蒸汽氧化和固体颗粒侵蚀综合治理的系列技术，他涵盖了系统设计、设备选型、施工及调试以及控制和运行方式等方面的一系列的改进和创新，彻底根治了

11、这一困扰了世界超临界技术领域几十年的顽症。 外三公司汽轮机在运行了30个月后检查发现中压缸第一级叶片依然光亮如新。同时，汽轮机性能试验的比对表明，从机组的第一次启动至今，汽轮机的内效率丝毫未变。,超（超）临界机组蒸汽氧化及固体颗粒侵蚀预防系列技术,外三的节能优化和创新技术,某600MW超临界机组被固体颗粒严重侵蚀的汽轮机叶片,某600MW超临界机组被固体颗粒侵蚀的汽轮机叶片,某600MW超临界机组被固体颗粒侵蚀的汽轮机叶片,运行30个月后，外三机组汽轮机叶片,外三的节能优化和创新技术,3 节能优化和创新技术的推广潜力,外高桥三发电开发的一系列节能技术，大部分都属于通用技术，即可应用于新建机组，也可应用