上海外高橋電廠三期1GW超超臨界機組節(jié)能技術(shù)

1、報告內(nèi)容報告內(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，兩臺機組分別于2008年3月和6月先后建成投產(chǎn)工程概況工程概況鍋爐：鍋爐：塔式，超超臨界，一塔式，超超臨界，一次再熱，平衡通風(fēng)，四角次再熱，平衡通風(fēng)，四角切圓燃燒，螺旋水冷壁，切圓燃燒，螺旋水冷壁，固態(tài)排渣燃煤（粉）鍋爐。固態(tài)排渣燃煤（粉）鍋爐。爐頂標(biāo)高爐頂標(biāo)高129129m m。由上海鍋由上海鍋爐廠引進(jìn)德國爐廠引進(jìn)德國ALSTOMALSTOM技術(shù)技術(shù)并生產(chǎn)。并生產(chǎn)?；緟?shù)：基本參數(shù)： 主汽壓力主汽壓力2828MPaMPa，主、主、再

2、熱蒸汽溫度再熱蒸汽溫度605/ 605/ 603603，額定蒸汽流量，額定蒸汽流量2732T/H2732T/H。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，雙缸四排汽，反動式，雙背壓，凝汽式汽輪機。背壓，凝汽式汽輪機。由上海汽輪機廠引進(jìn)德由上海汽輪機廠引進(jìn)德國國SIEMENSSIEMENS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25.8625.86MPaMPa，主、再熱蒸汽溫主、再熱蒸汽溫600/600600/600，功率，功率10001000MWMW。工程概況工程概況發(fā)電機：水，氫，氫冷，同軸無刷勵磁。由上海電機廠引進(jìn)德

3、國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)備概況工程概況工程概況鍋爐及相關(guān)系統(tǒng)的節(jié)能鍋爐及相關(guān)系統(tǒng)的節(jié)能選塔式爐并進(jìn)行優(yōu)化，提高效率選塔式爐并進(jìn)行優(yōu)化，提高效率鍋爐的節(jié)能啟動系列技術(shù)鍋爐的節(jié)能啟動系列技術(shù)有利于提高機組效率和降低廠用電率有利于提高機組效率和降低廠用電率設(shè)備及排煙系統(tǒng)的改進(jìn)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)能二、鍋爐及相關(guān)系統(tǒng)的節(jié)能爐效提升空間大爐效提升空間大 經(jīng)優(yōu)化和改進(jìn)并充分發(fā)揮其效率潛力，兩臺塔式鍋爐經(jīng)優(yōu)化和改進(jìn)并充分發(fā)揮其效率潛力，兩臺塔式鍋爐性能試驗值高達(dá)性能試驗值高達(dá)94.36%和

4、和94.51%。與合同保證值。與合同保證值93.6%相比，相當(dāng)于降低了機組煤耗相比，相當(dāng)于降低了機組煤耗2.5克克/千瓦時。千瓦時。 即使在即使在400MW的工況下，其實測效率也高于的工況下，其實測效率也高于94% 。這使得機組不但在額定負(fù)荷時有良好的經(jīng)濟性，而且在這使得機組不但在額定負(fù)荷時有良好的經(jīng)濟性，而且在低負(fù)荷下的運行經(jīng)濟性也能得到有效保障。低負(fù)荷下的運行經(jīng)濟性也能得到有效保障。利用提高機組效率和降低廠用電率利用提高機組效率和降低廠用電率v 1 1、塔式爐再熱器壓降小。塔式爐再熱器壓降小。再熱器的設(shè)計壓降比按傳統(tǒng)設(shè)再熱器的設(shè)計壓降比按傳統(tǒng)設(shè)計規(guī)范低計規(guī)范低40%40%左右，按左右，按S

5、IEMENSSIEMENS提供的修正曲線，由于其再提供的修正曲線，由于其再熱器壓降的相對減少，可使汽輪機熱耗下降熱器壓降的相對減少，可使汽輪機熱耗下降9.6 kJ/kWh9.6 kJ/kWh。v 2 2、塔式爐高壓汽水系統(tǒng)壓降小。塔式爐高壓汽水系統(tǒng)壓降小。實際系統(tǒng)壓降比同等級實際系統(tǒng)壓降比同等級型爐低型爐低1MPa1MPa以上，額定工況下的給水泵的功耗達(dá)以上，額定工況下的給水泵的功耗達(dá)35MW35MW，相應(yīng)塔式爐汽水系統(tǒng)的降低導(dǎo)致給水泵的運行功耗下降約相應(yīng)塔式爐汽水系統(tǒng)的降低導(dǎo)致給水泵的運行功耗下降約1.2MW1.2MW。 v 3 3、煙氣系統(tǒng)阻力小。煙氣系統(tǒng)阻力小。實際運行的阻力比同等級實際

6、運行的阻力比同等級型爐低型爐低30%30%以上，從而降低了引風(fēng)機電耗約以上，從而降低了引風(fēng)機電耗約1.6MW 1.6MW 。設(shè)備及排煙系統(tǒng)的改進(jìn)設(shè)備及排煙系統(tǒng)的改進(jìn)v 1 1、空預(yù)器密封改進(jìn)?？疹A(yù)器密封改進(jìn)。研究開發(fā)的研究開發(fā)的“全向柔性密封技術(shù)全向柔性密封技術(shù)” 首先在第一臺首先在第一臺鍋爐空預(yù)器的冷端上應(yīng)用，取得顯著成效，漏風(fēng)率的性能試驗值為鍋爐空預(yù)器的冷端上應(yīng)用，取得顯著成效，漏風(fēng)率的性能試驗值為4%4%，廠用電率（不計脫硫）為廠用電率（不計脫硫）為3.01%3.01%，在對熱端和軸向密封全加裝后，廠，在對熱端和軸向密封全加裝后，廠用電率進(jìn)一步下降至用電率進(jìn)一步下降至2.7%2.7%（不

7、計脫硫），熱風(fēng)溫度及鍋爐效率也相應(yīng)（不計脫硫），熱風(fēng)溫度及鍋爐效率也相應(yīng)提高。該項創(chuàng)新，降低了機組煤耗約提高。該項創(chuàng)新，降低了機組煤耗約2 2克克/ /千瓦時。千瓦時。 v 2 2、零能耗煙氣脫硫。零能耗煙氣脫硫。一是通過改進(jìn)工藝和運行方式，盡可能降低系一是通過改進(jìn)工藝和運行方式，盡可能降低系統(tǒng)能耗統(tǒng)能耗 ，使脫硫系統(tǒng)在額定工況下的耗電率降至，使脫硫系統(tǒng)在額定工況下的耗電率降至0.75%0.75%以內(nèi)；二是利以內(nèi)；二是利用不配置用不配置GGHGGH的有利條件，研發(fā)并加裝了鍋爐排煙熱能回收裝置使該的有利條件，研發(fā)并加裝了鍋爐排煙熱能回收裝置使該系統(tǒng)降低了機組煤耗系統(tǒng)降低了機組煤耗2.712.71

8、克克/ /千瓦時，脫硫吸收塔的水耗下降千瓦時，脫硫吸收塔的水耗下降4545噸噸/ /小小時以上。時以上。鍋爐的節(jié)能啟動系列技術(shù)鍋爐的節(jié)能啟動系列技術(shù)不啟動給水泵、靜壓狀態(tài)下的鍋爐上水及不點火的熱態(tài)水沖洗不啟動給水泵、靜壓狀態(tài)下的鍋爐上水及不點火的熱態(tài)水沖洗1取消爐水循環(huán)泵的低給水流量疏水啟動取消爐水循環(huán)泵的低給水流量疏水啟動 3直流鍋爐蒸汽加熱啟動和穩(wěn)燃技術(shù)直流鍋爐蒸汽加熱啟動和穩(wěn)燃技術(shù) 2 這種水沖洗技術(shù)不用啟動給水泵，也不用點這種水沖洗技術(shù)不用啟動給水泵，也不用點火加熱，節(jié)約了大量的燃料和廠用電，并且操作火加熱，節(jié)約了大量的燃料和廠用電，并且操作簡單，可控性好。由于沖洗的水溫高，且整個被簡

9、單，可控性好。由于沖洗的水溫高，且整個被沖洗受熱面內(nèi)的沖洗介質(zhì)均處于汽水兩相流，極沖洗受熱面內(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。大地改善了沖洗效果。 采用這一啟動技術(shù)后，不僅大幅度減少了啟動過采用這一啟動技術(shù)后，不僅大幅度減少了啟動過程中的燃油、燃煤量和廠用電消耗，創(chuàng)造了最低斷油程中的燃油、燃煤量和廠用電消耗，創(chuàng)造了最低斷油穩(wěn)燃負(fù)荷穩(wěn)燃負(fù)荷20%BMCR的世界紀(jì)錄，極大提高了鍋爐的世界紀(jì)錄，極大提高了鍋爐啟動和運行的安全性，也大大縮短了啟動時間，簡化啟動和運行的安全性，也大大縮短了啟動時間，簡化了操作。目前，機組每次啟動油耗穩(wěn)定在了操作。目前，機組每次啟動油耗穩(wěn)定在1218噸。

10、噸。 三期工程的調(diào)試總耗油量僅為三期工程的調(diào)試總耗油量僅為1000余噸，與二期余噸，與二期2900MW超臨界機組調(diào)試期總耗油超臨界機組調(diào)試期總耗油21000噸相比，節(jié)噸相比，節(jié)約調(diào)試用油近兩萬噸。約調(diào)試用油近兩萬噸。 這一技術(shù)大大簡化了啟動系統(tǒng)和運行控制，提這一技術(shù)大大簡化了啟動系統(tǒng)和運行控制，提高了安全性和可靠性，減少了啟動損失。但仍具高了安全性和可靠性，減少了啟動損失。但仍具有常規(guī)帶爐水循環(huán)泵鍋爐的極熱態(tài)啟動時間短，有常規(guī)帶爐水循環(huán)泵鍋爐的極熱態(tài)啟動時間短，損失小的特點。損失小的特點。汽輪機及相關(guān)系統(tǒng)的優(yōu)化和節(jié)能汽輪機及相關(guān)系統(tǒng)的優(yōu)化和節(jié)能三、汽輪機及相關(guān)系統(tǒng)的優(yōu)化和節(jié)能三、汽輪機及相關(guān)系

11、統(tǒng)的優(yōu)化和節(jié)能主蒸汽參數(shù)及運行調(diào)節(jié)方式的優(yōu)化主蒸汽參數(shù)及運行調(diào)節(jié)方式的優(yōu)化 四大管道系統(tǒng)設(shè)計優(yōu)化四大管道系統(tǒng)設(shè)計優(yōu)化汽輪機背壓優(yōu)化汽輪機背壓優(yōu)化主蒸汽參數(shù)及運行方式的優(yōu)化主蒸汽參數(shù)及運行方式的優(yōu)化 SIEMENS的超超臨界機型采用了所謂的超超臨界機型采用了所謂“補汽閥補汽閥”的調(diào)頻的調(diào)頻和過負(fù)荷調(diào)節(jié)技術(shù)。鑒于開啟和過負(fù)荷調(diào)節(jié)技術(shù)。鑒于開啟“補汽閥補汽閥”時汽輪機效率明顯時汽輪機效率明顯下降的實際情況，為防止運行效率下降：下降的實際情況，為防止運行效率下降： 1、對過負(fù)荷調(diào)節(jié)方式進(jìn)行優(yōu)化。可在整個高溫季節(jié)避免對過負(fù)荷調(diào)節(jié)方式進(jìn)行優(yōu)化?？稍谡麄€高溫季節(jié)避免開啟開啟“補汽閥補汽閥”。 2、開發(fā)節(jié)能型

12、抽汽調(diào)頻技術(shù)。用此方法，可使主調(diào)門全開發(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，補汽閥全關(guān)，消除汽輪機進(jìn)汽節(jié)流損失。目前，機組開，補汽閥全關(guān)，消除汽輪機進(jìn)汽節(jié)流損失。目前，機組的加（減）負(fù)荷的速率能達(dá)到和超過的加（減）負(fù)荷的速率能達(dá)到和超過1.5MW/min。 經(jīng)測算，上述的這兩種優(yōu)化和創(chuàng)新措施，約可降低機組經(jīng)測算，上述的這兩種優(yōu)化和創(chuàng)新措施，約可降低機組實際運行熱耗約實際運行熱耗約35kJ/kwh。 四大管道系統(tǒng)設(shè)計優(yōu)化四大管道系統(tǒng)設(shè)計優(yōu)化v 再熱系統(tǒng)管道設(shè)計優(yōu)化再熱系統(tǒng)管道設(shè)計優(yōu)化 。通過對再熱蒸汽管道口徑、彎管。通過對再熱蒸汽管道口徑、彎管形式以及布置方式的合理優(yōu)化，在額定工況下的

13、再熱系統(tǒng)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）壓降實測為（包括鍋爐再熱器）壓降實測為6.7%，比國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的，比國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的10%減少減少3.3個點，汽輪機的熱耗將因此下降個點，汽輪機的熱耗將因此下降18kJ/kWh 。v 主蒸汽和給水管道設(shè)計優(yōu)化主蒸汽和給水管道設(shè)計優(yōu)化 。與再熱系統(tǒng)管道優(yōu)化的同時，。與再熱系統(tǒng)管道優(yōu)化的同時，主蒸汽管和主給水管道系統(tǒng)亦采用了主蒸汽管和主給水管道系統(tǒng)亦采用了3D的彎管設(shè)計，有效的彎管設(shè)計，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，地降低了管系的壓降，從而使給水泵的耗功亦相應(yīng)下降，同時也提高了管系的運行安全性。同時也

14、提高了管系的運行安全性。汽輪機背壓優(yōu)化汽輪機背壓優(yōu)化v采用雙背壓。同樣循環(huán)冷卻水流量及水溫，在不增加采用雙背壓。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，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)濟性。提高了經(jīng)濟性。v設(shè)計平均循環(huán)冷卻水溫定為設(shè)計平均循環(huán)冷卻水溫定為19。經(jīng)核算，設(shè)計背壓。經(jīng)核算，設(shè)計背壓可從可從4.19/5.26 kPa下降為下降為3.86kPa/4.88kPa，熱耗則可，熱耗則可下降下降19 kJ/kwh。v給水泵汽輪機單獨設(shè)置凝汽器。排汽不再進(jìn)入主機凝給水泵汽輪機單獨設(shè)置凝汽器。排汽不再進(jìn)入主機凝汽器，即降低了傳熱強度，亦

15、減少了凝汽器汽側(cè)的流汽器，即降低了傳熱強度，亦減少了凝汽器汽側(cè)的流動壓降，相應(yīng)又可降低背壓和端差，進(jìn)一步提高了經(jīng)動壓降，相應(yīng)又可降低背壓和端差，進(jìn)一步提高了經(jīng)濟性。濟性。給水泵及系統(tǒng)的優(yōu)化和節(jié)能給水泵及系統(tǒng)的優(yōu)化和節(jié)能給水泵配置優(yōu)化給水泵配置優(yōu)化采用高效小汽輪機采用高效小汽輪機汽動給水泵組低速啟動及全程調(diào)速運行汽動給水泵組低速啟動及全程調(diào)速運行四、給水泵及系統(tǒng)的優(yōu)化和節(jié)能四、給水泵及系統(tǒng)的優(yōu)化和節(jié)能給水泵配置優(yōu)化給水泵配置優(yōu)化 在中國首次采用在中國首次采用100%汽動給水泵，自配汽動給水泵，自配獨立凝汽器，可單獨啟動，取消電動給水獨立凝汽器，可單獨啟動，取消電動給水泵。簡化系統(tǒng)，降低投資約泵。

16、簡化系統(tǒng)，降低投資約1億元，采用單億元，采用單汽泵配置后大大降低了機組啟動階段的能汽泵配置后大大降低了機組啟動階段的能耗。每年可節(jié)煤約耗。每年可節(jié)煤約1萬噸。萬噸。采用高效汽輪機采用高效汽輪機 采用高效小汽輪采用高效小汽輪機，運行效率高機，運行效率高達(dá)達(dá)86.7%，減少，減少主機抽汽耗量，主機抽汽耗量，使主機熱耗下降，使主機熱耗下降，折合熱耗下降折合熱耗下降18kJ/kwh。汽動給水泵組低速啟動及全程調(diào)整運行汽動給水泵組低速啟動及全程調(diào)整運行 采用汽動給水泵組低速啟動及全程調(diào)速運行技術(shù)。不采用汽動給水泵組低速啟動及全程調(diào)速運行技術(shù)。不僅大大降低了鍋爐啟動時的能量損耗，還提高了機組效率，僅大大降

17、低了鍋爐啟動時的能量損耗，還提高了機組效率，極大地簡化了系統(tǒng)控制策略，也消除了最小流量再循環(huán)閥極大地簡化了系統(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，提高了設(shè)備運行安全性。的沖蝕泄漏風(fēng)險，提高了設(shè)備運行安全性。 至今，給水泵及系統(tǒng)顯示出了極高的啟動和運行的靈至今，給水泵及系統(tǒng)顯示出了極高的啟動和運行的靈活性和可靠性，到目前為止，從未發(fā)生一起因給水泵引起活性和可靠性，到目前為止，從未發(fā)生一起因給水泵引起的機組強停。通過性能試驗證實，汽動給水泵實際的運行的機組強停。通過性能試驗證實，汽動給水泵實際的運行熱耗比設(shè)計值更低，與其他同類機組相比，該汽動泵相當(dāng)熱耗比設(shè)計值更低，與其他同類機組相比

18、，該汽動泵相當(dāng)于使機組煤耗降低約于使機組煤耗降低約0.80.8克克/ /千瓦時千瓦時。超超臨界機組的效率保護超超臨界機組的效率保護 隨著蒸汽參數(shù)的提高，特別是溫度的提高，一個突出隨著蒸汽參數(shù)的提高，特別是溫度的提高，一個突出問題問題管道的蒸汽側(cè)氧化及由此引起的固體顆粒侵蝕管道的蒸汽側(cè)氧化及由此引起的固體顆粒侵蝕（SPE）對機組的安全和經(jīng)濟運行產(chǎn)生了嚴(yán)重威脅。）對機組的安全和經(jīng)濟運行產(chǎn)生了嚴(yán)重威脅。 五、超超臨界機組的效率保護五、超超臨界機組的效率保護遭氧化皮堵塞的管子 固體顆粒對葉片的侵蝕 固體顆粒對旁路閥芯的侵蝕超超臨界機組的效率保護超超臨界機組的效率保護主設(shè)備選型主設(shè)備選型系統(tǒng)設(shè)計系統(tǒng)設(shè)計安全調(diào)試安全調(diào)試運行方式運行方式控制理念控制理念全方位防治全方位防治超超臨界機組的效率保護超超臨界機組的效率保護蒸汽氧化和固體顆粒綜合防治的成效蒸汽氧化和固體顆粒綜合防治的成效 外高橋三期的外高橋三期的1000MW機組，從機組，從2007年年10月第一月第一次點火沖管到次點火沖管到2008年年6月兩月兩臺機組全部投產(chǎn)，直至運臺機