電廠三期1GW超超臨界機(jī)組節(jié)能技術(shù)課件

1、上海外高橋電廠三期1000MW超超臨界機(jī)組的節(jié)能技術(shù)馮偉忠上海外高橋第三發(fā)電有限責(zé)任公司二九年十一月報(bào)告內(nèi)容一、工程概況 二、鍋爐及相關(guān)系統(tǒng)的節(jié)能 三、汽輪機(jī)及相關(guān)系統(tǒng)的優(yōu)化和節(jié)能 四、給水泵及系統(tǒng)的優(yōu)化和節(jié)能 五、超超臨界機(jī)組的效率保護(hù) 六、結(jié)語報(bào)告內(nèi)容：上海外高橋第三發(fā)電有限責(zé)任公司21000MW超超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組上海外高橋第三發(fā)電廠工程工程概況： 建設(shè)規(guī)模：建設(shè)工期：2005年9月正式開工，兩臺(tái)機(jī)組分別于2008年3月和6月先后建成投產(chǎn)工程概況鍋爐： 塔式，超超臨界，一次再熱，平衡通風(fēng)，四角切圓燃燒，螺旋水冷壁，固態(tài)排渣燃煤（粉）鍋爐。爐頂標(biāo)高129m。由上海鍋爐廠引進(jìn)德國(guó)ALSTOM

2、技術(shù)并生產(chǎn)。基本參數(shù)： 主汽壓力28MPa，主、再熱蒸汽溫度605/ 603，額定蒸汽流量2732T/H。主設(shè)備概況主設(shè)備概況汽輪機(jī)： 超超臨界，單軸，四缸四排汽，反動(dòng)式，雙背壓，凝汽式汽輪機(jī)。由上海汽輪機(jī)廠引進(jìn)德國(guó)SIEMENS技術(shù)并生產(chǎn)?；緟?shù)： 主蒸汽壓力25.86MPa，主、再熱蒸汽溫600/600，功率1000MW。工程概況發(fā)電機(jī)： 水，氫，氫冷，同軸無刷勵(lì)磁。由上海電機(jī)廠引進(jìn)德國(guó)SIEMENS技術(shù)并生產(chǎn)。基本參數(shù)： 定子電壓27KV，額定電流23759A，額定功率1000MW，功率因數(shù)0.9。主設(shè)備概況工程概況鍋爐及相關(guān)系統(tǒng)的節(jié)能1選塔式爐并進(jìn)行優(yōu)化，提高效率4鍋爐的節(jié)能啟動(dòng)系列

3、技術(shù)有利于提高機(jī)組效率和降低廠用電率23設(shè)備及排煙系統(tǒng)的改進(jìn)二、鍋爐及相關(guān)系統(tǒng)的節(jié)能爐效提升空間大（一）爐效提升空間大 經(jīng)優(yōu)化和改進(jìn)并充分發(fā)揮其效率潛力，兩臺(tái)塔式鍋爐性能試驗(yàn)值高達(dá)94.36%和94.51%。與合同保證值93.6%相比，相當(dāng)于降低了機(jī)組煤耗2.5克/千瓦時(shí)。 即使在400MW的工況下，其實(shí)測(cè)效率也高于94% 。這使得機(jī)組不但在額定負(fù)荷時(shí)有良好的經(jīng)濟(jì)性，而且在低負(fù)荷下的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性也能得到有效保障。利用提高機(jī)組效率和降低廠用電率1、塔式爐再熱器壓降小。再熱器的設(shè)計(jì)壓降比按傳統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范低40%左右，按SIEMENS提供的修正曲線，由于其再熱器壓降的相對(duì)減少，可使汽輪機(jī)熱耗下降9.6

4、kJ/kWh。2、塔式爐高壓汽水系統(tǒng)壓降小。實(shí)際系統(tǒng)壓降比同等級(jí)型爐低1MPa以上，額定工況下的給水泵的功耗達(dá)35MW，相應(yīng)塔式爐汽水系統(tǒng)的降低導(dǎo)致給水泵的運(yùn)行功耗下降約1.2MW。 3、煙氣系統(tǒng)阻力小。實(shí)際運(yùn)行的阻力比同等級(jí)型爐低30%以上，從而降低了引風(fēng)機(jī)電耗約1.6MW 。（二）有利于提高機(jī)組效率和降低廠用電率設(shè)備及排煙系統(tǒng)的改進(jìn)1、空預(yù)器密封改進(jìn)。研究開發(fā)的“全向柔性密封技術(shù)” 首先在第一臺(tái)鍋爐空預(yù)器的冷端上應(yīng)用，取得顯著成效，漏風(fēng)率的性能試驗(yàn)值為4%，廠用電率（不計(jì)脫硫）為3.01%，在對(duì)熱端和軸向密封全加裝后，廠用電率進(jìn)一步下降至2.7%（不計(jì)脫硫），熱風(fēng)溫度及鍋爐效率也相應(yīng)提高。

5、該項(xiàng)創(chuàng)新，降低了機(jī)組煤耗約2克/千瓦時(shí)。 2、零能耗煙氣脫硫。一是通過改進(jìn)工藝和運(yùn)行方式，盡可能降低系統(tǒng)能耗 ，使脫硫系統(tǒng)在額定工況下的耗電率降至0.75%以內(nèi)；二是利用不配置GGH的有利條件，研發(fā)并加裝了鍋爐排煙熱能回收裝置使該系統(tǒng)降低了機(jī)組煤耗2.71克/千瓦時(shí)，脫硫吸收塔的水耗下降45噸/小時(shí)以上。（三）設(shè)備及排煙系統(tǒng)的改進(jìn)鍋爐的節(jié)能啟動(dòng)系列技術(shù)（四）鍋爐的節(jié)能啟動(dòng)系列技術(shù)不啟動(dòng)給水泵、靜壓狀態(tài)下的鍋爐上水及不點(diǎn)火的熱態(tài)水沖洗1取消爐水循環(huán)泵的低給水流量疏水啟動(dòng) 3直流鍋爐蒸汽加熱啟動(dòng)和穩(wěn)燃技術(shù) 2 這種水沖洗技術(shù)不用啟動(dòng)給水泵，也不用點(diǎn)火加熱，節(jié)約了大量的燃料和廠用電，并且操作簡(jiǎn)單，可

6、控性好。由于沖洗的水溫高，且整個(gè)被沖洗受熱面內(nèi)的沖洗介質(zhì)均處于汽水兩相流，極大地改善了沖洗效果。1、不啟動(dòng)給水泵、靜壓狀態(tài)下的鍋爐上水及不點(diǎn)火的熱態(tài)水沖洗 采用這一啟動(dòng)技術(shù)后，不僅大幅度減少了啟動(dòng)過程中的燃油、燃煤量和廠用電消耗，創(chuàng)造了最低斷油穩(wěn)燃負(fù)荷20%BMCR的世界紀(jì)錄，極大提高了鍋爐啟動(dòng)和運(yùn)行的安全性，也大大縮短了啟動(dòng)時(shí)間，簡(jiǎn)化了操作。目前，機(jī)組每次啟動(dòng)油耗穩(wěn)定在1218噸。 三期工程的調(diào)試總耗油量?jī)H為1000余噸，與二期2900MW超臨界機(jī)組調(diào)試期總耗油21000噸相比，節(jié)約調(diào)試用油近兩萬噸。2、直流鍋爐蒸汽加熱啟動(dòng)和穩(wěn)燃技術(shù) 這一技術(shù)大大簡(jiǎn)化了啟動(dòng)系統(tǒng)和運(yùn)行控制，提高了安全性和可靠

7、性，減少了啟動(dòng)損失。但仍具有常規(guī)帶爐水循環(huán)泵鍋爐的極熱態(tài)啟動(dòng)時(shí)間短，損失小的特點(diǎn)。3、取消爐水循環(huán)泵的低給水流量疏水啟動(dòng) 汽輪機(jī)及相關(guān)系統(tǒng)的優(yōu)化和節(jié)能三、汽輪機(jī)及相關(guān)系統(tǒng)的優(yōu)化和節(jié)能1主蒸汽參數(shù)及運(yùn)行調(diào)節(jié)方式的優(yōu)化 2四大管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化3汽輪機(jī)背壓優(yōu)化主蒸汽參數(shù)及運(yùn)行方式的優(yōu)化 SIEMENS的超超臨界機(jī)型采用了所謂“補(bǔ)汽閥”的調(diào)頻和過負(fù)荷調(diào)節(jié)技術(shù)。鑒于開啟“補(bǔ)汽閥”時(shí)汽輪機(jī)效率明顯下降的實(shí)際情況，為防止運(yùn)行效率下降： 1、對(duì)過負(fù)荷調(diào)節(jié)方式進(jìn)行優(yōu)化。可在整個(gè)高溫季節(jié)避免開啟“補(bǔ)汽閥”。 2、開發(fā)節(jié)能型抽汽調(diào)頻技術(shù)。用此方法，可使主調(diào)門全開，補(bǔ)汽閥全關(guān)，消除汽輪機(jī)進(jìn)汽節(jié)流損失。目前，機(jī)組的加（

8、減）負(fù)荷的速率能達(dá)到和超過1.5MW/min。 經(jīng)測(cè)算，上述的這兩種優(yōu)化和創(chuàng)新措施，約可降低機(jī)組實(shí)際運(yùn)行熱耗約35kJ/kwh。 （一）主蒸汽參數(shù)及運(yùn)行方式的優(yōu)化四大管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化再熱系統(tǒng)管道設(shè)計(jì)優(yōu)化 。通過對(duì)再熱蒸汽管道口徑、彎管形式以及布置方式的合理優(yōu)化，在額定工況下的再熱系統(tǒng)（包括鍋爐再熱器）壓降實(shí)測(cè)為6.7%，比國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的10%減少3.3個(gè)點(diǎn)，汽輪機(jī)的熱耗將因此下降18kJ/kWh 。主蒸汽和給水管道設(shè)計(jì)優(yōu)化 。與再熱系統(tǒng)管道優(yōu)化的同時(shí)，主蒸汽管和主給水管道系統(tǒng)亦采用了3D的彎管設(shè)計(jì)，有效地降低了管系的壓降，從而使給水泵的耗功亦相應(yīng)下降，同時(shí)也提高了管系的運(yùn)行安全性。（二）四大管

9、道系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化汽輪機(jī)背壓優(yōu)化采用雙背壓。同樣循環(huán)冷卻水流量及水溫，在不增加凝汽器冷卻面積的情況下，可獲得更低的平均背壓，提高了經(jīng)濟(jì)性。設(shè)計(jì)平均循環(huán)冷卻水溫定為19。經(jīng)核算，設(shè)計(jì)背壓可從4.19/5.26 kPa下降為3.86kPa/4.88kPa，熱耗則可下降19 kJ/kwh。給水泵汽輪機(jī)單獨(dú)設(shè)置凝汽器。排汽不再進(jìn)入主機(jī)凝汽器，即降低了傳熱強(qiáng)度，亦減少了凝汽器汽側(cè)的流動(dòng)壓降，相應(yīng)又可降低背壓和端差，進(jìn)一步提高了經(jīng)濟(jì)性。（三）汽輪機(jī)背壓優(yōu)化給水泵及系統(tǒng)的優(yōu)化和節(jié)能1給水泵配置優(yōu)化2采用高效小汽輪機(jī)3汽動(dòng)給水泵組低速啟動(dòng)及全程調(diào)速運(yùn)行四、給水泵及系統(tǒng)的優(yōu)化和節(jié)能給水泵配置優(yōu)化 在中國(guó)首次采用10

10、0%汽動(dòng)給水泵，自配獨(dú)立凝汽器，可單獨(dú)啟動(dòng)，取消電動(dòng)給水泵。簡(jiǎn)化系統(tǒng)，降低投資約1億元，采用單汽泵配置后大大降低了機(jī)組啟動(dòng)階段的能耗。每年可節(jié)煤約1萬噸。（一）給水泵配置優(yōu)化采用高效汽輪機(jī) 采用高效小汽輪機(jī)，運(yùn)行效率高達(dá)86.7%，減少主機(jī)抽汽耗量，使主機(jī)熱耗下降，折合熱耗下降18kJ/kwh。（二）采用高效小汽輪機(jī)汽動(dòng)給水泵組低速啟動(dòng)及全程調(diào)整運(yùn)行 采用汽動(dòng)給水泵組低速啟動(dòng)及全程調(diào)速運(yùn)行技術(shù)。不僅大大降低了鍋爐啟動(dòng)時(shí)的能量損耗，還提高了機(jī)組效率，極大地簡(jiǎn)化了系統(tǒng)控制策略，也消除了最小流量再循環(huán)閥的沖蝕泄漏風(fēng)險(xiǎn)，提高了設(shè)備運(yùn)行安全性。 至今，給水泵及系統(tǒng)顯示出了極高的啟動(dòng)和運(yùn)行的靈活性和可靠性

11、，到目前為止，從未發(fā)生一起因給水泵引起的機(jī)組強(qiáng)停。通過性能試驗(yàn)證實(shí)，汽動(dòng)給水泵實(shí)際的運(yùn)行熱耗比設(shè)計(jì)值更低，與其他同類機(jī)組相比，該汽動(dòng)泵相當(dāng)于使機(jī)組煤耗降低約0.8克/千瓦時(shí)。（三）汽動(dòng)給水泵組低速啟動(dòng)及全程調(diào)速運(yùn)行超超臨界機(jī)組的效率保護(hù)五、超超臨界機(jī)組的效率保護(hù) 隨著蒸汽參數(shù)的提高，特別是溫度的提高，一個(gè)突出問題管道的蒸汽側(cè)氧化及由此引起的固體顆粒侵蝕（SPE）對(duì)機(jī)組的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行產(chǎn)生了嚴(yán)重威脅。 遭氧化皮堵塞的管子 固體顆粒對(duì)葉片的侵蝕 固體顆粒對(duì)旁路閥芯的侵蝕盡快和盡量清除已脫落的氧化物減輕未清除的固體顆粒對(duì)葉片的沖擊避免或減少已生成的氧化物脫落設(shè)法防止或減緩氧化物產(chǎn)生總體思路超超臨界機(jī)

12、組的效率保護(hù)主設(shè)備選型系統(tǒng)設(shè)計(jì)安全調(diào)試運(yùn)行方式控制理念全方位防治綜合治理超超臨界機(jī)組的效率保護(hù)蒸汽氧化和固體顆粒綜合防治的成效 外高橋三期的1000MW機(jī)組，從2007年10月第一次點(diǎn)火沖管到2008年6月兩臺(tái)機(jī)組全部投產(chǎn)，直至運(yùn)行至今又一年多時(shí)間，鍋爐的對(duì)流受熱面從未發(fā)生異物（氧化皮等）囤積堵塞造成的超溫過熱以及爆管。汽輪機(jī)高、中壓缸也都未發(fā)現(xiàn)有效率下降的跡象。（一） 蒸汽氧化和固體顆粒綜合防治的成效 六、結(jié)語汽輪機(jī)的性能試驗(yàn)熱耗 經(jīng)性能試驗(yàn)，兩臺(tái)主汽輪機(jī)的熱耗分別為7239kJ/kWh和7241kJ/kWh。比合同保證值7320kJ/kWh平均降低80kJ/kWh，相當(dāng)于降低機(jī)組煤耗3.2克/千瓦時(shí)。（二）汽輪機(jī)的性能試驗(yàn)熱耗 六、結(jié)語機(jī)組實(shí)際運(yùn)行煤耗情