F1449CJ0140機組熱經(jīng)濟指標(biāo)優(yōu)化

1、F1449C-J01-40神華福建羅源灣儲煤發(fā)電一體化項目發(fā)電廠工程初步設(shè)計階段第四冊熱機部分機組熱經(jīng)濟指標(biāo)優(yōu)化專題報告中國電力工程顧問集團(tuán)華北電力設(shè)計院工程有限公司2012年12月北京批準(zhǔn)：任曉東審核：李軍校核：劉利談琪英編寫：袁雄俊李少華2機組的熱經(jīng)濟性指標(biāo) 3優(yōu)化熱經(jīng)濟性指標(biāo)的目的和途徑 4優(yōu)化熱經(jīng)濟性指標(biāo)的具體措施 5結(jié)論神華福建羅源灣儲煤發(fā)電一體化項目工程位于福建省福州市連江縣境內(nèi)的福州港羅源灣港區(qū)可門作業(yè)區(qū)，電廠規(guī)劃建設(shè)規(guī)模為4X 1000MW等級超超臨界燃煤發(fā)電 機組、年接卸量1000萬噸的煤炭儲備基地。本期工程擬建設(shè) 2X IOOOMW級超超臨界燃煤發(fā)電機組，同步安裝建設(shè)煙氣脫

2、硫脫硝裝置，年接卸量1000萬噸的煤炭儲備 基地，經(jīng)水路、鐵路、公路運出。工程以“高起點、高效率、高標(biāo)準(zhǔn)，具有世界一 流水平的數(shù)字工程”為總體建設(shè)目標(biāo)，建設(shè)成高效、環(huán)保、節(jié)能型電廠，爭創(chuàng)國優(yōu) 金獎。近年來，隨著我國煤炭資源的消耗，煤炭價格逐年上漲，因此，最大限度地提 高機組的熱經(jīng)濟性，降低機組的煤耗，是現(xiàn)階段燃煤火力發(fā)電廠追求的目標(biāo)。本專題報告從熱經(jīng)濟指標(biāo)的計算和影響因素分析，對主機配置參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化, 擬定合理的汽輪機回?zé)岢槠到y(tǒng)、優(yōu)化熱力系統(tǒng)和輔助設(shè)備選型和配置、降低廠用 電消耗，以最大限度地提高機組的效率，降低機組的煤耗，提高電廠運行的經(jīng)濟性。2機組的熱經(jīng)濟性指標(biāo)通常，火力發(fā)電廠中，機組運

3、行的熱經(jīng)濟性指標(biāo)主要包括鍋爐效率、汽輪發(fā)電 機組熱耗、廠用電率，最終體現(xiàn)為發(fā)電廠的熱效率和發(fā)電標(biāo)煤耗、供電標(biāo)煤耗指標(biāo) 上，上述指標(biāo)的定義的相互關(guān)系如下:鍋爐效率=鍋爐有效輸出熱量全廠燃料輸入熱量汽輪發(fā)電機組熱耗率=汽輪汽機端熱量功率全廠效率 汽輪發(fā)電機組輸出功率 全效率=全廠燃料輸入熱量標(biāo)準(zhǔn)煤耗= 發(fā)電0.123全廠效率發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗=（1廠用電率）廠用電率=廠用額消耗量3優(yōu)化熱經(jīng)濟性指標(biāo)的目的和途徑 3.1優(yōu)化熱經(jīng)濟性指標(biāo)的目的目前，國內(nèi)1000MW超超臨界機組參數(shù)通常為 2527MPa/600/600C，其中，濕 冷機組汽機熱耗在73607320kJ/kWh之間，發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率

4、272.7271.3g/kWh, 廠用電率按4.0%計算，供電煤耗為284282.6g/kWho為了本工程設(shè)計符合高效、節(jié)能、環(huán)保的能源科技規(guī)劃，供電煤耗等能耗指標(biāo) 達(dá)到同類工程先進(jìn)水平，本工程需采取切實可行的措施，優(yōu)化機組的熱經(jīng)濟指標(biāo), 最大限度地降低機組發(fā)電和供電煤耗，提高電廠運行的經(jīng)濟性。3.2優(yōu)化熱經(jīng)濟性指標(biāo)的途徑從上述影響熱經(jīng)濟指標(biāo)的因素可以看出，提高鍋爐效率、降低汽機熱耗、減少 電廠廠用電消耗，可提高全廠的效率，降低發(fā)電和供電煤耗，提高運行經(jīng)濟性。4優(yōu)化熱經(jīng)濟性指標(biāo)的具體措施4.1 主機配置和參數(shù)優(yōu)化4.1.1選擇合理的蒸汽初參數(shù)提高蒸汽初參數(shù)包括提高主蒸汽壓力和再熱蒸汽溫度。主蒸

5、汽壓力每提高1MPa 可以降低熱耗0.2%左右，再熱蒸汽溫度每提高10C，機組的熱效率可提高0.15% 0.2%。目前國內(nèi)三大汽輪機廠已投運的1000MW超超臨界機組主汽門前額定壓力為 (2527)MPa.a，其中，外高橋三期的主汽壓力最高，為 27MPa其它電廠均為25或 26.25MPa主蒸汽和再熱蒸汽溫度均為 600Eo國內(nèi)1200MW機組也已進(jìn)行論證，認(rèn)為 28MP a/600/620C是可行的，華能太倉電 廠已與主機廠草簽了訂貨合同?；诎偃f機組的運行情況和1200MW機組的技術(shù)發(fā)展情況，本工程推薦主蒸汽壓 力為28MPa主蒸汽溫度為600C,再熱汽溫為620C。采用該參數(shù)后，與常規(guī)

6、1000MW 機組相比(26.25MPa/600/600 E)，汽機熱耗可降低約42kJ/kW.h，發(fā)電標(biāo)煤耗可降低約1.53g/kW.h，同時，初投資增加。4.1.2提高鍋爐效率對于1000MW超超臨界機組，鍋爐效率每提高1%則全廠效率提高約0.46%，發(fā) 電標(biāo)準(zhǔn)煤耗可降低約3g/kWh，因此，選擇高效的鍋爐設(shè)備是提高全廠效率、降低全 廠標(biāo)煤耗的有效途徑。本工程鍋爐由哈爾濱鍋爐廠供貨，已簽訂技術(shù)協(xié)議，經(jīng)過鍋爐廠優(yōu)化，鍋爐保證效率由94.5%提高為94.6%,發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗降低約0.28g/kWh4.1.3降低汽機背壓當(dāng)蒸汽初參數(shù)不變時，汽機背壓降低，循環(huán)效率將會提高。汽機背壓每降低1kPa,

7、熱耗將降低30kJ/kW.h，發(fā)電標(biāo)煤耗約降低約1.1g/kW.h。本工程臨海而建，冷卻系 統(tǒng)設(shè)計系統(tǒng)條件較好，根據(jù)冷端優(yōu)化結(jié)果，設(shè)計背壓推薦采用4.8kPa，較常規(guī)4.9kPa降低0.1kPa，熱耗可降低約3kJ/kW.h，發(fā)電標(biāo)煤耗約降低約0.11g/kW.h 。4.1.4 采用9級回?zé)岢槠屯庵檬秸羝鋮s器方案目前，國內(nèi)1000MV超超臨界機組均采用四缸、四排汽機組，低壓缸為2個。對 于濕冷機組，汽輪機通常采用8級回?zé)岢槠?，其?3級抽汽用于加熱3臺高壓加 熱器，4級抽汽用于加熱除氧器，58級抽汽用于加熱4臺低壓加熱器。增加回?zé)岢槠墧?shù)可以提高級組的經(jīng)濟性，但系統(tǒng)復(fù)雜，投資費用略有增加。

8、通過與主機廠交流和技術(shù)經(jīng)濟比較，本工程采用9級回?zé)岢槠?，且設(shè)置3#高加外置式蒸汽冷卻器的方案，根據(jù)主機廠提供的熱平衡資料，該方案比常規(guī)8級回?zé)岢槠?可以降低熱耗30kJ/kW.h，降低發(fā)電標(biāo)煤耗約1.1g/kW.h，具有較好的經(jīng)濟性。4.1.5減少再熱系統(tǒng)壓降再熱系統(tǒng)壓降的大小對汽輪機熱耗的影響較為明顯，從汽機廠提供的修正曲線 可看出，再熱系統(tǒng)壓降由10%筆低為7%熱耗可降低0.2%,折合約14kJ/kW.h，降 低發(fā)電標(biāo)煤耗約0.5g/kW.h。按照中國電力工程顧問集團(tuán)公司 Q/DG2-J01-2010火力發(fā)電廠主汽、再熱系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)導(dǎo)則及火力發(fā)電廠設(shè)計技術(shù)規(guī)程(DL/5000-2000)規(guī)

9、定，對于超臨界及以上機組，再熱蒸汽系統(tǒng)總壓降宜在汽輪機額定功率工況下高壓缸排汽壓力的 7%9%£圍內(nèi)確定。本工程對四大管道的設(shè)計進(jìn)行了充分的優(yōu)化，通過合理選擇管道規(guī)格和管內(nèi)流 速、采用彎管代替彎頭等，將再熱系統(tǒng)壓降由8%降低為7%熱耗可降低約4.6kJ/kW.h， 降低發(fā)電標(biāo)煤耗約0.17g/kW.h。4.2 降低抽汽系統(tǒng)壓降本工程通過合理選擇管道規(guī)格和管內(nèi)流速，優(yōu)化管道布置，降低低壓抽汽管道 阻力，經(jīng)測算，4-7段低壓抽汽管道的壓降由抽汽壓力的 5%將為4% 8-9段低壓抽汽管道的壓降由抽汽壓力的5%將為2%經(jīng)汽機廠熱平衡計算，共降低汽機熱耗約2kJ/kW.h，可降低發(fā)電標(biāo)煤耗約0

10、.07g/kW.h。4.3 輔機系統(tǒng)優(yōu)化，采用高效輔機設(shè)備，減少廠用電消耗4.3.1煙氣系統(tǒng)設(shè)備選型優(yōu)化本工程采用三合一引風(fēng)機，不僅能提高系統(tǒng)可靠性，還可以減小煙氣系統(tǒng)壓力, 減少引風(fēng)機電耗。4.3.2電動泵為啟動定速泵，且兩臺機組公用目前，國內(nèi)汽動給水泵和小汽機的運行可靠性較高，電動給水泵的投運率很少, 因次，本工程電動給水泵只考慮啟動功能，不考慮備用功能，且兩臺機組公用一臺45%BMC容量的電動給水泵，這樣，既節(jié)約了投資，也降低了啟動階段廠用電的消耗, 提高電廠運行的經(jīng)濟性。4.3.3 凝結(jié)水泵采用2X100爛己置方式，采用二拖一變頻調(diào)速方式與3X 50%量的泵相比，2X 100%量的凝結(jié)

11、水泵效率高約 1.5%, 1臺1000MW機組，正常運行時100%量的凝結(jié)水泵耗功約為2300kW如采用50%量的泵，泵 組耗功將增加35kW因此，本工程推薦采用高效的 2X 1003容量的凝結(jié)水泵。另外，每臺機組的兩臺凝結(jié)水泵考慮設(shè)置一臺變頻裝置，以降低低負(fù)荷時廠用 電消耗，提高運行經(jīng)濟性。4.3.4 主廠房內(nèi)不設(shè)置開式水升壓泵本工程為濕冷機組，循環(huán)冷卻水采用海水直流系統(tǒng)，輔機開式循環(huán)冷卻水來自 廠區(qū)循環(huán)水供水管，經(jīng)過被冷卻設(shè)備后，回至廠區(qū)循環(huán)水回水管。本工程經(jīng)過優(yōu)化，閉式水換熱器采用管式換熱器，阻力與主機凝汽器相當(dāng)，故 不設(shè)開式水升壓泵，既簡化了系統(tǒng)，又節(jié)約了投資，也節(jié)約了正常運行廠用電的

12、消 耗。4.3.5 取消主廠房內(nèi)的凝結(jié)水補充水泵常規(guī)300MW以上機組在主廠房區(qū)域設(shè)置凝結(jié)水補充水箱和補充水泵，化學(xué)除鹽 水車間來的除鹽水先經(jīng)過化學(xué)專業(yè)的除鹽水補充水泵，輸送至主廠房區(qū)域的凝結(jié)水 補充水箱，該補充水箱為大氣式，補充水箱的除鹽水經(jīng)過主廠房內(nèi)的補充水泵向凝 汽器補水。本工程經(jīng)過優(yōu)化，取消主廠房區(qū)域的凝結(jié)水補充水箱和補充水泵，機組啟動上3000m3水和正常補水直接由化學(xué)水處理車間的補充水泵提供。化學(xué)水處理車間設(shè)有 的除鹽水箱3臺，正常運行除鹽水補充水泵 2臺、啟動除鹽水補充水泵 2臺，以滿 足2臺機組正常運行和啟動初期補水的需要。取消啟動補水泵和正常運行補水泵后，既簡化了系統(tǒng)，減少了投資，同時也減 少了正常運行和啟動階段廠用電的消耗。436 綜合廠用電率綜上所述，本工程通過設(shè)計優(yōu)化，打破常規(guī)設(shè)計思路，簡化系統(tǒng)、選用高效輔機設(shè)備，降低了全廠廠用電的消耗，最終的廠用電率約為3.969%（含脫硫），達(dá)到了國內(nèi)先進(jìn)水平。5結(jié)論本工程通過優(yōu)化主機配置和參數(shù)、優(yōu)化系統(tǒng)和輔助設(shè)備配置、選用高效輔機設(shè) 備等設(shè)計優(yōu)化，并在主機技術(shù)談判期間，要求鍋爐與汽機廠對主機設(shè)備進(jìn)行了優(yōu)化。通過再熱系統(tǒng)和抽汽系統(tǒng)壓降優(yōu)化，汽機THA工況的熱耗由保證熱耗 7212.2降為 7205.6kJ/kW.h。優(yōu)化后發(fā)電標(biāo)煤耗降低為262.87g/kW.h，廠用電率降低為3.99%（含脫硫），