上海外高橋第三電廠超超臨界機組節(jié)能及環(huán)保技術(shù).ppt

1、工程概況工程概況鍋爐：鍋爐：塔式，超超臨界，一次再塔式，超超臨界，一次再熱，平衡通風(fēng)，四角切圓燃熱，平衡通風(fēng)，四角切圓燃燒，螺旋水冷壁，固態(tài)排渣燒，螺旋水冷壁，固態(tài)排渣燃煤（粉）鍋爐。爐頂標(biāo)高燃煤（粉）鍋爐。爐頂標(biāo)高129m。由上海鍋爐廠引進(jìn)德由上海鍋爐廠引進(jìn)德國國ALSTOM技術(shù)并生產(chǎn)。技術(shù)并生產(chǎn)?；緟?shù)：基本參數(shù)： 主汽壓力主汽壓力28MPa，主、再主、再熱蒸汽溫度熱蒸汽溫度605/ 603，額，額定蒸汽流量定蒸汽流量2732T/H。主設(shè)備概況主設(shè)備概況主設(shè)備概況主設(shè)備概況汽輪機：汽輪機：超超臨界，單軸，四超超臨界，單軸，四缸四排汽，反動式，雙背缸四排汽，反動式，雙背壓，凝汽式汽輪機。由

2、上壓，凝汽式汽輪機。由上海汽輪機廠引進(jìn)德國海汽輪機廠引進(jìn)德國SIEMENS技術(shù)并生產(chǎn)。技術(shù)并生產(chǎn)。基本參數(shù)：基本參數(shù)： 主蒸汽壓力主蒸汽壓力25.86MPa，主、再熱蒸汽溫主、再熱蒸汽溫600/600，功率，功率1000MW。工程概況工程概況n上海外高橋第三發(fā)電有限責(zé)任公司的兩臺1000MW超超臨界機組，于2005年9月開工建設(shè)，2008年6月全部建成。n常規(guī)設(shè)計的600等級超超臨界、一次再熱，20冷卻水溫，含脫硫、脫硝機組的理論凈效率約為4343.5%。n 公司以新建工程為契機，以節(jié)能減排為重點，秉承“”的理念，開展了一大批綜合優(yōu)化和科技創(chuàng)新項目。通過建設(shè)期及投產(chǎn)后的全面、持續(xù)的優(yōu)化和創(chuàng)新，

3、機組效率不斷提高。目前外三機組的理論凈效率（含脫硫、脫硝）已提升至 ，這已與目前700計劃的期望效率相當(dāng)，在世界上遙遙領(lǐng)先。4節(jié)能技術(shù)成效節(jié)能技術(shù)成效5原世界運行效率最高的丹麥原世界運行效率最高的丹麥Nordjylland電廠電廠3號號411MW兩次再熱，低溫海水冷卻機組，兩次再熱，低溫海水冷卻機組，2009年供電煤耗年供電煤耗（不含不含供熱）供熱）286.08克克/千瓦時（凈效率千瓦時（凈效率42.93%），平均發(fā)電負(fù)荷率），平均發(fā)電負(fù)荷率89%。折合。折合75%負(fù)荷率下的供電煤耗負(fù)荷率下的供電煤耗288.48克克/千瓦時。千瓦時。6年平均年平均凈效率凈效率: :44.5%7 基于中國的煤電

4、占比達(dá)世界平均水平的一倍及嚴(yán)峻的大氣污染形勢，為緩解環(huán)境壓力，中國政府在2012年頒布了號稱史上最嚴(yán)厲的煤電煙氣排放新標(biāo)準(zhǔn)。對于上海、北京等重點地區(qū)為： SO2： 50 mg/m3（原200 mg/m3）；NOx：100 mg/m3（原450 mg/m3）煙塵：20 mg/m3（原50 mg/m3）8如：如：對于對于100mg/m3100mg/m3的的NOxNOx排放標(biāo)準(zhǔn)，不可能通過低氮燃排放標(biāo)準(zhǔn)，不可能通過低氮燃燒來滿足。因此所有電站鍋爐都將安裝脫硝裝置。目燒來滿足。因此所有電站鍋爐都將安裝脫硝裝置。目前普遍采用的是選擇性催化還原法（前普遍采用的是選擇性催化還原法（SCRSCR）技術(shù)。）技術(shù)

5、。9破解傳統(tǒng)環(huán)保困局：破解傳統(tǒng)環(huán)保困局：尋求節(jié)能型環(huán)保技術(shù)，使社會效益與企業(yè)效益和諧統(tǒng)一！n目前的石灰石-石膏濕法脫硫，需耗用約1%1%以上以上的廠用電，此類系統(tǒng)實際為“耗能減排耗能減排”。 1、通過改進(jìn)工藝和運行方式，使整個脫硫系統(tǒng)在額定工況下的耗電率降至0.8%以內(nèi)；2、研發(fā)并加裝了脫硫煙氣熱能回收裝置，并將這部分熱量送回?zé)崃ο到y(tǒng)以替代汽輪機抽汽加熱凝結(jié)水，減少汽輪機的熱耗，從而平衡脫硫系統(tǒng)的能耗。3、煙氣熱能回收裝置布置于增壓風(fēng)機與脫硫塔之間，不但能回收鍋爐的排煙熱能，還能回收引風(fēng)機與增壓風(fēng)機的做功導(dǎo)致的煙氣溫升（ 5 -10 ），顯著提升了項目的邊際效益。10節(jié)能型環(huán)保技術(shù)案例 n金相

6、分析：硫腐蝕對換熱器最低溫段的金屬有效壁厚的最大減薄量僅為0.033mm（管子實際壁厚3.5mm），其對運行壽命的影響可以忽略。n根據(jù)性能試驗結(jié)果，該系統(tǒng)降低煤耗2.71克克/千瓦時千瓦時，折合年節(jié)標(biāo)煤達(dá)3萬噸，脫硫吸收塔的水耗下降45噸噸/小時小時以上。其投資回收期3年。 防止熱能回收裝置的煙側(cè)低溫腐蝕及積灰堵塞運行一年后 運行二年后 清除浮灰后111、降低煙速n 通過綜合優(yōu)化，機組煙氣總量較設(shè)計值減少達(dá)18.4%。在靜電除塵器結(jié)構(gòu)不變的前提下，煙速降低使其攜帶動量減小，滯留時間增加，有利于煙塵的在電場內(nèi)的沉降和降低電除塵出口的二次攜帶。n 煤耗及總煙氣量的降低，使得靜電除塵器比集塵面積相對

7、增加，從而提高電除塵的效率。2、采用高頻電源技術(shù)對靜電除塵器的電源裝置進(jìn)行改造n高頻電源供給電場的是一系列的電流脈沖（脈沖寬度在520微秒），可以提高煙塵的荷電效率，提高粉塵遷移速度，從而提高除塵效率。n在煙塵帶有足夠電荷的前提下，可盡量減少無效的電場電離，從而大幅度減少電除塵器電場供電能量損耗。12節(jié)能型環(huán)保技術(shù)案例n外三機組在技術(shù)改造后，電除塵出口煙塵濃度及高頻電源總功耗顯著降低。2012年全年平均煙塵排放濃度11.03mg/m3，遠(yuǎn)低于新版標(biāo)準(zhǔn)的限額值。35-50mg/m10-23mg/m871KW266KW高頻電源總功耗電除塵出口煙塵濃度用電量下降了70%。全年節(jié)約廠用電量907萬度，

8、粉塵減排量1147噸13v 外三兩臺鍋爐配置的脫硝裝置，采用選擇性催化還原法(SCR)工藝。反應(yīng)器采用高飛灰布置方式，位于省煤器與空預(yù)器之間。催化劑為美國康寧公司生產(chǎn)的蜂窩式催化劑。用液態(tài)純氨作還原劑，與煙氣中的NOx進(jìn)行反應(yīng)生成氮氣和水，從而降低煙氣中的NOx排放。催化劑布置按三層設(shè)計，實裝2層共550m3，設(shè)計壽命16000小時。節(jié)能型環(huán)保技術(shù)案例v脫硝運行存在的問題：v 1 1、中國發(fā)電的主要方式為煤電，其調(diào)峰不可避免。上海的調(diào)峰范圍為40100%。在低負(fù)荷下的SCR工作煙溫將不能維持，SCR不得不退出運行，但此時鍋爐的NOx產(chǎn)生濃度高達(dá)額定負(fù)荷時的2-3倍。這意味著在更需要脫硝的情況下

9、，SCR反而卻不能作為。v 2 2、SCR在運行時，會有少量的NH3逃逸，并與煙氣中的SO3反應(yīng)生成NH3HSO4，易造成空預(yù)器低溫段的強烈腐蝕及堵灰，繼而風(fēng)機用電顯著增加，嚴(yán)重的甚至可危及鍋爐的運行安全及出力。 外三的SCR運行不到一年，空預(yù)器就發(fā)生了較嚴(yán)重的堵塞。 v 3 3、催化劑壽命有限，需定期更換，費用高，工作量大，廢舊催化劑的后處理困難。v國外解決SCRSCR連續(xù)運行的措施：1 1、裝有SCR裝置的大型火電機組維持在較高負(fù)荷運行 。2 2、加裝鍋爐省煤器旁路煙道。在省煤器前直接引一部分煙氣至SCR裝置，提高低負(fù)荷下的SCR入口煙氣溫度以維持其運行 ，這種方法的代價是煤耗顯著增加。3

10、 3、將鍋爐的省煤器設(shè)計成兩部分，其低溫部分置于SCR出口側(cè)，將SCR布置于煙氣溫度較高的區(qū)域，從而解決低負(fù)荷煙溫過低無法運行的問題 。由于偏離了催化劑的最佳反應(yīng)溫度范圍，脫硝效率會有所下降。此外，該方法僅適用于新建機組。 煙氣溫度低水動力不穩(wěn)定燃燒不穩(wěn)定，效率低一次風(fēng)溫低，制粉干燥出力低機組循環(huán)效率低脫硝系統(tǒng)退出煙氣溫度低v 于高壓缸處選擇一個合適的抽汽點，并相應(yīng)增加一個抽汽可調(diào)式的給水加熱器v 在負(fù)荷降低時，通過調(diào)節(jié)門可控制該加熱器的入口壓力基本不變，從而能維持給水溫度基本不變。回?zé)岢槠a充加熱鍋爐給水流程圖回?zé)岢槠a充加熱鍋爐給水原理圖v彈性回?zé)峒夹g(shù)的作用及成效：1 1、解決了SCRSC

11、R低負(fù)荷運行的世界難題。低負(fù)荷下省煤器入口水溫的提高，使其出口煙溫相應(yīng)上升，可確保SCR在全負(fù)荷范圍內(nèi)處于催化劑的高效區(qū)運行，2011年的外三脫硝系統(tǒng)全年投入率達(dá)98.54%98.54%，真正實現(xiàn)了全天侯脫硝。經(jīng)上海市環(huán)保局統(tǒng)計，外三一臺機組全年的NOxNOx減排量超過了上海同類兩臺機組。2 2、使環(huán)保和節(jié)能達(dá)到完美統(tǒng)一。低負(fù)荷下汽輪機抽汽量的增加，提高了熱力系統(tǒng)的循環(huán)效率。根據(jù)SIEMENS計算，在50%負(fù)荷工況下，可降低汽輪機熱耗5757kJ/kw，相當(dāng)于降低煤耗2.182.18克/千瓦時，投資可在3年內(nèi)回收。3 3、提高鍋爐水動力安全性。省煤器入口水溫的提高，使省煤器出口即水冷壁入口水溫

12、亦相應(yīng)提高，減少了水冷壁入口欠焓，顯著提高了低負(fù)荷工況下的水動力特性，大大提高了水冷壁的運行安全性。4 4、提高鍋爐低負(fù)荷燃燒效率和穩(wěn)燃性能。省煤器出口煙溫的上升，通過空氣預(yù)熱器，相應(yīng)提高了一次風(fēng)和二次風(fēng)的熱風(fēng)溫度，即提高了制粉系統(tǒng)的干燥出力，又改善了低負(fù)荷下鍋爐的燃燒效率和穩(wěn)燃性能，提高了安全性。5 5、顯著提高機組的調(diào)頻能力和調(diào)頻經(jīng)濟(jì)性。在機組需快速加 （減）負(fù)荷時可使用抽汽調(diào)節(jié)閥快速減少（增加）抽汽量予以響應(yīng)，待鍋爐熱負(fù)荷跟上后，再進(jìn)行反向調(diào)節(jié)，最終仍滿足平均給水溫度不變。結(jié)合凝結(jié)水調(diào)頻技術(shù)，可使汽輪機主調(diào)門全開，補汽閥全關(guān)，機組調(diào)頻性能和變負(fù)荷經(jīng)濟(jì)性顯著提高。6 6、提高機組調(diào)頻運行的

13、安全性。由于鍋爐省煤器重達(dá)2000T，其巨大的蓄熱量可使其出口溫度在這調(diào)節(jié)過程中保持不變。而因省煤器及入口聯(lián)箱等均為碳鋼和低合金鋼，抗溫度變化（應(yīng)力）能力遠(yuǎn)優(yōu)于采用合金鋼的過熱器、再熱器和相關(guān)聯(lián)箱等。故該調(diào)頻技術(shù)的安全性遠(yuǎn)勝于傳統(tǒng)的汽輪機調(diào)門調(diào)節(jié)方法。彈性回?zé)峒夹g(shù)的作用及成效彈性回?zé)峒夹g(shù)的作用及成效23一、空預(yù)器腐蝕及堵塞的產(chǎn)生1、根據(jù)氨逃逸率及硫酸氫氨生成濃度的不同，一般在150-230及以下溫度就可能在空預(yù)器相應(yīng)低溫區(qū)域發(fā)生結(jié)露，其腐蝕性極強，且溫度越低時的結(jié)露的趨勢越嚴(yán)重。于此同時，呈堿性的煙灰會迅速粘附其上，吸收酸露并生成水泥狀附著物，很難清除。為防止腐蝕，空預(yù)器的中、低溫區(qū)域采用了搪

14、瓷換熱片。2、煙氣流及所攜帶的大量煙灰亦會對凸于換熱片表面的附著物產(chǎn)生沖刷作用，但當(dāng)沖刷強度低于煙灰的粘結(jié)速率時，粘結(jié)附著物便會不斷增長。而粘結(jié)物造成的通流面積的減少，又降低了煙氣流的沖刷能力，導(dǎo)致惡性循環(huán)。節(jié)能型環(huán)保及安全技術(shù)案例24二、空預(yù)器堵塞治理及廣義回?zé)峒夹g(shù)（一期）的成效1 1、空預(yù)器堵塞的治理的關(guān)鍵是全面提高其進(jìn)風(fēng)的溫度，顯著提高空預(yù)器冷端換熱片的平均運行溫度。從而使其的結(jié)露區(qū)域下移，結(jié)露及煙灰粘結(jié)速率下降，確保煙氣（灰）流的沖刷能力大于附著物粘結(jié)速率，消除煙灰粘結(jié)現(xiàn)象。與此同時，腐蝕問題也能迎刃而解。2 2、廣義回?zé)峒夹g(shù)（一期）的基本思路是利用汽輪機的抽汽加熱空預(yù)器進(jìn)風(fēng)，與傳統(tǒng)暖

15、風(fēng)器不同的是該系統(tǒng)并不僅在低溫季節(jié)使用，而是隨機組同步運行，不但不會增加煤耗，還能起到降低煤耗的作用。3 3、自2009年10月將該系統(tǒng)安裝投用后，空預(yù)器堵塞問題得到了徹底根治，到目前為止，空預(yù)器再未發(fā)生任何堵灰情況。后續(xù)的檢查中發(fā)現(xiàn)，空預(yù)器冷端受熱面表面呈金屬光澤，原先尚未清除的灰垢都已不見蹤影。經(jīng)性能試驗表明，該技術(shù)能降低機組煤耗達(dá)2克 /千瓦時25261 1、催化劑隨著運行時間的的延長，其活性會不斷降低。目前相關(guān)文獻(xiàn)給出的主要原因為：催化劑中毒，積碳和積灰，催化劑燒結(jié)，其表面形成水合物，活性組分流失以及機械磨損等。一般過了設(shè)計壽命期，其脫銷效率會快速下降。單臺100萬千瓦機組更換一層的費

16、用為1000萬/年。節(jié)能型環(huán)保技術(shù)案例272 2、外三從工程第一次點火起，就成功應(yīng)用了自主創(chuàng)新的“蒸汽加熱啟動”及“催化劑預(yù)烘干及加熱”等技術(shù)，顛覆了傳統(tǒng)的鍋爐啟動方式，在鍋爐的預(yù)熱，包括SCR的預(yù)熱階段不點火，不但提高了啟動安全性，還徹底杜絕了啟動階段，特別是冷態(tài)啟動階段燃油的不完全燃燒，尾部受熱面以及SCR催化劑表面的凝結(jié)硫酸露，粘灰及二次燃燒等一系列導(dǎo)致催化劑壽命折損的問題，從而使催化劑的實際運行壽命損耗降到很低。3 3、截止于2013年9月底，SCR已累計運行超過36000小時，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了16000小時（80%脫硝效率）的設(shè)計壽命。目前的脫硝平均運行效率高達(dá)89%以上，2013年1-9

17、月平均NOx排放27mg/m3，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于設(shè)計值，甚至遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于燃?xì)廨啓C排放標(biāo)準(zhǔn)。從投用至今，從未發(fā)現(xiàn)SCR效率的下降跡象。 外三SCR脫硝裝置實際效率與設(shè)計效率對比28歐盟歐盟新國標(biāo)新國標(biāo)燃?xì)廨啓C燃?xì)廨啓C外三外三原國標(biāo)原國標(biāo)結(jié)束語：結(jié)束語：基于中國一次能源中煤炭資源占了近基于中國一次能源中煤炭資源占了近90%90%的現(xiàn)實，我國的低碳綠的現(xiàn)實，我國的低碳綠色電力的發(fā)展戰(zhàn)略，并不應(yīng)是否要發(fā)展煤電的問題，而應(yīng)是如何將色電力的發(fā)展戰(zhàn)略，并不應(yīng)是否要發(fā)展煤電的問題，而應(yīng)是如何將先進(jìn)的低碳和綠色環(huán)保理念與中國的資源現(xiàn)實相結(jié)合，走出有中國先進(jìn)的低碳和綠色環(huán)保理念與中國的資源現(xiàn)實相結(jié)合，走出有中國特色的并符合中國國情的生態(tài)電力發(fā)展之路。因此，立足現(xiàn)有條件，特色的并符合中國國情的生態(tài)電力發(fā)展之路。因此，立足現(xiàn)有條件，最大限度的提高中國火電機組的節(jié)能和環(huán)保水平，才是我們電力企最大限度的提高中國火電機組的節(jié)能和環(huán)保水平，才是我們電力企業(yè)符合科學(xué)發(fā)展規(guī)律