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上海外高橋第三發(fā)電廠工程設(shè)計(jì)特點(diǎn)介紹、,-、?前言近幾年來(lái),我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)走上了高速發(fā)展的快車道,各行各業(yè)都顯示出蓬勃發(fā)展的勢(shì)頭,同樣,電力建設(shè)也遇到了難得的發(fā)展機(jī)遇,每年以接近一個(gè)億千瓦裝機(jī)的規(guī)模增長(zhǎng),到2007年底,全國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量已突破7000億千瓦大關(guān),全國(guó)原煤產(chǎn)量已達(dá)25.23億噸,其中51%用于了火力發(fā)電。然而,能源緊缺、資源短缺、環(huán)境污染嚴(yán)重等問(wèn)題也愈發(fā)突現(xiàn)。為了切實(shí)落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀、走我國(guó)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型的電力工業(yè)可持續(xù)發(fā)展之路,由于超超臨界火電技術(shù)表現(xiàn)出的高效、節(jié)能、潔凈和環(huán)保的顯著特點(diǎn),隨著我國(guó)863計(jì)劃“超超臨界燃煤發(fā)電技術(shù)”研究課題依托工程 華能玉環(huán)電廠的開(kāi)始建設(shè),已在我國(guó)被廣泛采用。繼華能玉環(huán)電廠(4X1000MW)、華電鄒縣電廠四期(2X1000MW)和國(guó)電泰州電廠一期(2X1000MW)的超超臨界機(jī)組相繼成功投產(chǎn)后,上海外高橋第三發(fā)電廠(2X1000MW)超超臨界機(jī)組工程(曾稱“上海外高橋電廠三期”工程,以下簡(jiǎn)稱“外三”工程)的二臺(tái)機(jī)組也分別于2008年3月26日和2008年6月7日通過(guò)168小時(shí)試運(yùn)行。本文就“外三”工程的概況和設(shè)計(jì)特點(diǎn)作一介紹,僅供參考。1工程概況上海外高橋電廠位于上海市浦東新區(qū),長(zhǎng)江南岸。廠址向南至上海市中心區(qū)直線距離約18km。電廠一期和二期工程裝機(jī)容量分別為4X300MW國(guó)產(chǎn)亞臨界機(jī)組和2x900MW進(jìn)口超臨界機(jī)組,并分別于1993年和2004年建成。電廠三期(現(xiàn)稱“上海外高橋第三發(fā)電廠〃)為擴(kuò)建工程,建設(shè)2X1000MW國(guó)產(chǎn)超超臨界燃煤機(jī)組,同時(shí)配套建設(shè)煙氣脫硫設(shè)施,第一臺(tái)機(jī)組預(yù)留脫硝場(chǎng)地和條件,第二臺(tái)機(jī)組與本工程同步建設(shè)煙氣脫硝裝置。上海外高橋電廠廠址(含電廠一期、二期及第三發(fā)電廠)規(guī)劃范圍陸域及水域,東西向長(zhǎng)約為1.8km,南北方向?qū)挾燃s為0.8km,總用地約144hm2。其中電廠一期廠區(qū)圍墻范圍內(nèi)約62.5hm2,二期廠區(qū)圍墻范圍內(nèi)約40hm2,三期工程可建設(shè)用地約41.5hm2?!巴馊惫こ藤Y金來(lái)源為申能股份有限公司、國(guó)電電力發(fā)展股份有限公司和上海電力股份有限公司按照40%:30%:30%的出資比例組建項(xiàng)目公司進(jìn)行投資。''外三〃工程以2回500kV線路同塔架設(shè)接入電網(wǎng),機(jī)組除帶基本負(fù)荷外,還能滿足電網(wǎng)調(diào)峰、調(diào)頻運(yùn)行的要求。廠址緊臨長(zhǎng)江主航道,可通航3.5萬(wàn)噸級(jí)輪船,按規(guī)劃,疏竣后通航能力達(dá)5萬(wàn)噸級(jí)。燃煤、出灰、脫硫輔料及施工中大重件運(yùn)輸均靠水路運(yùn)輸解決?!巴馊惫こ倘加蒙窀畺|勝煤(設(shè)計(jì)煤種),由神華煤炭運(yùn)銷公司提供,經(jīng)鐵海聯(lián)運(yùn)后至本工程煤碼頭。校核燃煤采用大同煤?!巴馊惫こ萄h(huán)水系統(tǒng)采用直流供水系統(tǒng),直接取用長(zhǎng)江水作為電廠冷卻水源,循環(huán)水取、排水隧道工程采用盾構(gòu)法施工,以減少盾構(gòu)在穿越長(zhǎng)江大堤時(shí)對(duì)周圍土體的擾動(dòng),控制可能發(fā)生的大堤沉降,以確保長(zhǎng)江大堤的安全。廠址位于長(zhǎng)江三角洲前緣的河口濱海沖積平原,為長(zhǎng)江入??诘囟蔚哪习?,其西北側(cè)為黃浦江與長(zhǎng)江口匯流地段。重要建筑物選擇鋼管樁,輸煤系統(tǒng)等建筑物選擇預(yù)應(yīng)力混凝土管樁(PHC樁),循泵房、局部距已有建筑物近的地段選用鉆孔灌注樁,一般性建筑物根據(jù)荷載和沉降控制要求,選用碎石樁或水泥土攪拌樁復(fù)合地基方式進(jìn)行淺地基處理。2工程設(shè)計(jì)介紹2.1三大主機(jī)鍋爐為上海鍋爐廠有限責(zé)任公司生產(chǎn)的超超臨界參數(shù)變壓運(yùn)行螺旋管圈水冷壁直流爐,單爐膛、一次中間再熱、采用四角切圓燃燒方式、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼懸吊結(jié)構(gòu)塔式、露天布置燃煤鍋爐。鍋爐的系統(tǒng)、性能設(shè)計(jì)由上海鍋爐廠有限公司與技術(shù)支持方AlstomPowerBoilerGmbH公司(以下稱ALSTOM—EVT公司)聯(lián)合進(jìn)行,性能保證由技術(shù)支持方ALSTOM—EVT公司負(fù)責(zé)。采用帶循環(huán)泵的啟動(dòng)系統(tǒng),一路疏水至再循環(huán)泵,另一路接至大氣擴(kuò)容器中。48只直流式燃燒器分12層布置于爐膛下部四角(每?jī)蓚€(gè)煤粉噴嘴為一層),在爐膛中呈四角切圓方式燃燒。鍋爐點(diǎn)火采用高能電弧點(diǎn)火裝置,二級(jí)點(diǎn)火系統(tǒng),由高能電火花點(diǎn)燃輕柴油,然后點(diǎn)燃煤粉。過(guò)熱器汽溫通過(guò)煤水比調(diào)節(jié)和兩級(jí)噴水來(lái)控制。再熱器汽溫采用燃燒器擺動(dòng)調(diào)節(jié),一級(jí)再熱器進(jìn)口連接管道上設(shè)置事故噴水,一級(jí)再熱器出口連接管道設(shè)置有微量噴水。尾部煙道下方設(shè)置兩臺(tái)轉(zhuǎn)子直徑16400mm三分倉(cāng)受熱面旋轉(zhuǎn)容克式空氣預(yù)熱器。爐底排渣系統(tǒng)采用機(jī)械出渣方式。鍋爐主要技術(shù)數(shù)據(jù)見(jiàn)下表。鍋爐主要技術(shù)數(shù)據(jù)表(BMCR工況)編號(hào)項(xiàng)目Forpersonaluseonlyinstudyandresearch;notforcommercial設(shè)計(jì)煤種校核煤種
use單位1過(guò)熱蒸汽流量t/h295529552過(guò)熱蒸汽壓力MPa(g)27.927.93過(guò)熱蒸汽溫度°C6056054再熱蒸汽流量t/h244324435再熱器進(jìn)口壓力MPa(g)6.26.26再熱器出口壓力MPa(g)6.036.037再熱器進(jìn)口溫度C3673678再熱器出口溫度C6036039省煤器入口溫度C29729710預(yù)熱器進(jìn)口一次風(fēng)溫度C232311預(yù)熱器進(jìn)口二次風(fēng)溫度C272712預(yù)熱器出口一次風(fēng)溫度C357358
13預(yù)熱器出口二次風(fēng)溫度°C33834014鍋爐排煙溫度(未修正)°C12713215鍋爐排煙溫度(修正后)C12312616鍋爐保證效率(LHV)BRL工況%93.617鍋爐不投油最低穩(wěn)定負(fù)荷%BMCR252518空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率(一年內(nèi))%6619空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率(一年后)%8820NOx排放量mg/Nm250250汽輪機(jī)采用上海汽輪機(jī)廠有限公司生產(chǎn)的超超臨界、一次中間再熱、凝汽式、單軸、四缸四排汽汽輪機(jī)。汽輪機(jī)的設(shè)計(jì)由上海汽輪機(jī)廠有限公司與技術(shù)支持方Siemens公司聯(lián)合進(jìn)行,性能保證由技術(shù)支持方Siemens公司負(fù)責(zé)。高壓缸采用單流圓筒型汽缸積木塊(H30),該高壓缸為沒(méi)有水平中分面的圓筒型高壓外缸,加上小直徑轉(zhuǎn)子可大幅度降低汽缸的應(yīng)力,提高了汽缸的承壓能力,其設(shè)計(jì)進(jìn)汽壓力為27MPa,進(jìn)汽溫度為600°C。高壓缸共14級(jí),采用了小直徑多級(jí)數(shù)、全三維變反動(dòng)度葉片級(jí)、全周進(jìn)汽的滑壓運(yùn)行模式等。高壓缸帶抽汽口。為了提高額定負(fù)荷及部分工況下的經(jīng)濟(jì)性,采用了補(bǔ)汽技術(shù),在額定工況整個(gè)高壓缸已基本處在閥門(mén)全開(kāi)狀況。
中壓缸積木塊(M30)也是典型的反動(dòng)式結(jié)構(gòu)。低壓缸采用雙流積木塊(N30),汽缸為多層結(jié)構(gòu),由內(nèi)外缸、持環(huán)和靜葉組成,以減少缸的溫度梯度和熱變形。低壓軸承、內(nèi)缸通過(guò)軸承座直接支撐在基礎(chǔ)上。汽輪機(jī)主要技術(shù)數(shù)據(jù)見(jiàn)下表。汽輪機(jī)主要技術(shù)數(shù)據(jù)表名稱單位數(shù)據(jù)型式-超超臨界、一次中間再熱、凝汽式、單軸、四缸四排汽汽輪機(jī)制造廠商■上海汽輪機(jī)有限公司和西門(mén)子(Siemens)聯(lián)合設(shè)計(jì)制造型號(hào)N1000-27/600/600(TC4F)TRL工況功率MW1007.878TRL工況主蒸汽壓力MPa(a)27TRL工況主蒸汽溫度C600TRL工況高溫再熱蒸汽壓力MPa(a)
5.556TRL工況高溫再熱蒸汽溫度600排汽背壓kPa(a)4.19/5.26保證熱耗率(THA工況)kJ/kW.h7320轉(zhuǎn)速r/min3000轉(zhuǎn)向(從汽輪機(jī)向發(fā)電機(jī)看)-順時(shí)針抽汽級(jí)數(shù)級(jí)8汽輪機(jī)外形尺寸(長(zhǎng)X寬X高)m29x10.5x7.75(汽機(jī)中心線以上)發(fā)電機(jī)為上海汽輪發(fā)電機(jī)有限公司生產(chǎn)的水氫氫冷卻、無(wú)刷勵(lì)磁汽輪發(fā)電機(jī)。發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)由上海汽輪發(fā)電機(jī)有限公司與技術(shù)支持方Siemens公司聯(lián)合進(jìn)行,性能保證由技術(shù)支持方Siemens公司負(fù)責(zé)。發(fā)電機(jī)主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)下表。發(fā)電機(jī)主要技術(shù)參數(shù)表
名稱單位數(shù)據(jù)型式/水氫氫冷卻、無(wú)刷勵(lì)磁汽輪發(fā)電機(jī)制造廠商/上海汽輪發(fā)電機(jī)有限公司和西門(mén)子(Siemens)聯(lián)合設(shè)計(jì)制造型號(hào)/N1000-27/600/600(TC4F)額定功率MW1000額定容量MVA1111額定電壓kV27功率因素0.9(滯后)效率%98.95勵(lì)磁方式無(wú)刷勵(lì)磁冷卻方式定子線圈水冷、定子鐵芯、轉(zhuǎn)子繞組氫冷2.2主要工藝系統(tǒng)每臺(tái)鍋爐配置6臺(tái)SM29/18型中速磨煤機(jī),當(dāng)燃用設(shè)計(jì)煤種時(shí)5臺(tái)運(yùn)行、1臺(tái)備用。SM磨煤機(jī)是德國(guó)ALSTOM/EVT開(kāi)發(fā)的中速磨煤機(jī),在德國(guó)和其它歐洲國(guó)家有一定的使用業(yè)績(jī),在我國(guó),上海外高橋二期工程(2X900MW)采用了SM28/18型磨煤機(jī),目前是世界上該系列磨煤機(jī)中已投運(yùn)最大型號(hào)的磨煤機(jī)。''外三〃工程采用的SM29/18比外高橋二期的SM28/18磨煤機(jī)的磨盤(pán)直徑大了100mm,為該系列磨煤機(jī)中最大'每臺(tái)磨煤機(jī)出口引出4根煤粉管道(管徑為^640x10)至爐前和爐后經(jīng)煤粉分配器分成8根煤粉管道(管徑為^480x10),與兩層燃燒器(每層四只)連接'為了達(dá)到鍋爐爐膛NOx排放不高于250mg/Nm3的水平,鍋爐廠要求提高進(jìn)入爐膛的煤粉細(xì)度,為此,要求煤粉細(xì)度為200目篩中通過(guò)量不小于85%'一次風(fēng)由2x50%動(dòng)葉可調(diào)軸流式風(fēng)機(jī)提供,經(jīng)空氣預(yù)熱器預(yù)熱后進(jìn)入中速磨煤機(jī)'二次風(fēng)由2x50%動(dòng)葉可調(diào)軸流式送風(fēng)機(jī)提供,經(jīng)空氣預(yù)熱器預(yù)熱,經(jīng)鍋爐前、后墻風(fēng)箱進(jìn)入爐膛'為了減少NOx的排放,從鍋爐的熱二次風(fēng)管道引出風(fēng)管作為燃盡風(fēng),經(jīng)CCOFA、SOFA燃燒器送入爐膛'煙氣由2x50%靜葉可調(diào)軸流式引風(fēng)機(jī)從爐膛內(nèi)抽吸,經(jīng)電除塵器(運(yùn)行除塵效率《99.7%)及脫硫系統(tǒng)由240m高鋼制雙內(nèi)筒集束煙囪(兩爐合用)排入大氣'主蒸汽及再熱蒸汽系統(tǒng)采用單元制'為了協(xié)調(diào)機(jī)爐運(yùn)行,防止管系超壓,改善整機(jī)啟動(dòng)條件及機(jī)組不同運(yùn)行工況下帶負(fù)荷的特性,適應(yīng)快速升降負(fù)荷,增強(qiáng)機(jī)組的靈活性,實(shí)現(xiàn)FCB功能,每臺(tái)機(jī)組設(shè)置一套高壓和低壓兩級(jí)串聯(lián)汽輪機(jī)旁路系統(tǒng)'高壓旁路容量按100%BMCR設(shè)置,低壓旁路容量按65%(相對(duì)主蒸汽流量)設(shè)置'高壓旁路能取代鍋爐安全門(mén)的作用'由于高壓旁路距離主汽門(mén)較遠(yuǎn),因此設(shè)暖管管道,自靠近汽機(jī)接口處的主蒸汽管道接至冷段主管'機(jī)組采用八級(jí)非調(diào)整抽汽(包括高壓缸排汽)。除氧器還接有從再熱冷段系統(tǒng)經(jīng)減壓后的蒸汽,用作啟動(dòng)加熱和低負(fù)荷穩(wěn)壓及防止前置泵汽蝕的壓力跟蹤。為防止除氧器超壓冷段至除氧器的減壓閥具有機(jī)械強(qiáng)制關(guān)閉功能,符合歐洲相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中作為負(fù)安全閥的要求配置1x100%容量汽動(dòng)泵,泵與主機(jī)的負(fù)荷相匹配,系統(tǒng)簡(jiǎn)單、操作和調(diào)節(jié)比較方便。取消了常規(guī)的啟動(dòng)和備用功能的電動(dòng)給水泵。為了滿足鍋爐啟動(dòng)時(shí)低流量上水和補(bǔ)水在汽動(dòng)給水泵出口配置調(diào)節(jié)旁路,用來(lái)在汽動(dòng)給水泵最低轉(zhuǎn)速時(shí)調(diào)節(jié)給水流量。設(shè)置3臺(tái)單列臥式U形管高壓加熱器。系統(tǒng)采用2x100%容量凝結(jié)水泵,一用一備。機(jī)組配有疏水冷卻器。疏水冷卻器為表面式熱交換器,用以利用7、8號(hào)加熱器的疏水熱量,提高機(jī)組熱循環(huán)效率。正常運(yùn)行時(shí),每列高壓加熱器的疏水均采用逐級(jí)串聯(lián)疏水方式,即從較高壓力的加熱器排到較低壓力的加熱器,A6號(hào)高壓加熱器出口的疏水疏入除氧器;A4低壓加熱器正常疏水接至A3低壓加熱器,然后通過(guò)2臺(tái)100%容量互為備用的加熱器疏水泵引至A3低壓加熱器前凝結(jié)水管道,減少熱源損失,提高電廠熱經(jīng)濟(jì)性。除了正常疏水外,各加熱器還設(shè)有危急疏水管路,將疏水直接排入凝汽器立管經(jīng)擴(kuò)容釋壓后排入凝汽器。除危急疏水之外,對(duì)于A8、A7高加另設(shè)至除氧器的疏水,經(jīng)逆止閥、疏水調(diào)節(jié)閥、隔離閥接至除氧器,以盡可能地回收熱量。''外三〃工程中、低壓廠用電系統(tǒng)采用單元制的接線方式。廠用電電壓分為:10.5kV、3.15kV和400V三個(gè)電壓等級(jí)。與外高橋二期相同。“外三”工程采用DCS實(shí)現(xiàn)單元機(jī)組爐、機(jī)、電集控,控制室布置機(jī)組操作員站、公用操作員站、網(wǎng)控操作員站、值長(zhǎng)站、大屏幕顯示器、閉路電視監(jiān)視器等設(shè)備。單元機(jī)組的發(fā)變組、高、低壓廠用電源及電氣公用設(shè)備監(jiān)控納入DCS。鍋爐吹灰系統(tǒng)、循泵房、脫硝儲(chǔ)氨、雨水泵房、廠區(qū)配電裝置等采用DCS遠(yuǎn)程I/O站,在集中控制室監(jiān)控;另外,鍋爐本體金屬壁溫也采用遠(yuǎn)程I/O站。各輔助生產(chǎn)系統(tǒng)采用PLC加上位機(jī)監(jiān)控。設(shè)置水(凝結(jié)水精處理、化學(xué)取樣、爐內(nèi)加藥系統(tǒng))、煤、灰三個(gè)控制室,三個(gè)控制點(diǎn)聯(lián)網(wǎng)。在集中控制室預(yù)留全廠輔助生產(chǎn)系統(tǒng)操作員站的位置。兩臺(tái)機(jī)組煙氣脫硫系統(tǒng)吸收區(qū)設(shè)備合用一套獨(dú)立的DCS,設(shè)置一個(gè)就地控制室;脫硫公用系統(tǒng)按二期、三期統(tǒng)一設(shè)置一套公用DCS,在石膏脫水樓設(shè)置一個(gè)控制室。2.3主廠房布置主廠房布置采用常規(guī)的四列式布置方案,布置順序依次為汽機(jī)房—除氧間—煤倉(cāng)間—鍋爐房,爐后依次布置:送風(fēng)機(jī)及一次風(fēng)機(jī)—電除塵器—引風(fēng)機(jī)—煙囪—脫硫系統(tǒng)吸收區(qū)。主廠房布置主要尺寸見(jiàn)下表。主廠房布置主要尺寸表名稱單位數(shù)據(jù)柱距m10mx20檔+11m+1.4m長(zhǎng)度m212.4m
運(yùn)轉(zhuǎn)層標(biāo)高17中間層標(biāo)高m8.6A排柱至煙囪中心總長(zhǎng)m241.285汽機(jī)房跨度(A-B)m34汽輪發(fā)電機(jī)中心線距A列距離m15屋架下弦標(biāo)高m34.5行車軌頂標(biāo)高m30.7除氧間跨度(B-C)m10中間層標(biāo)高m8.6加熱器層標(biāo)高m8.6/17.0/25.0除氧層標(biāo)高m40.5煤倉(cāng)煤倉(cāng)間跨距(C-D)m13.5煤倉(cāng)間柱距m
間10/11給煤機(jī)層標(biāo)高m17.0皮帶層標(biāo)高m46.5爐前距離(D—E)m7.875鍋爐鍋爐深度m53.06鍋爐寬度(兩鋼架中心距)m51.0啟動(dòng)分離器標(biāo)高m118.2爐頂標(biāo)高m~131.3大板梁頂標(biāo)高m126.3兩臺(tái)鍋爐中心距m112.4爐后鍋爐最后一排鋼柱至電除塵器第一排鋼柱距離m37.5電除塵器最后一排鋼柱至煙囪中心距離m58.75電除塵器總長(zhǎng)(進(jìn)、出口距離)m~26.6煙囪出口直徑m7.2煙囪高度m2402.4廠區(qū)總平面布置廠區(qū)采用傳統(tǒng)的三列式布置方式。主廠房位于二期廠區(qū)東側(cè),A排與二期主廠房A排對(duì)齊,考慮到施工對(duì)二期循環(huán)水管的影響,經(jīng)與施工單位協(xié)調(diào),確定主廠房固定端距二期主廠房105.6m,二者之間有二期循環(huán)水管溝、本工程循環(huán)水管溝和虹吸井、二期廠區(qū)道路通過(guò)。電廠新建3.5萬(wàn)噸級(jí)(兼顧5萬(wàn)噸級(jí))煤碼頭一座,布置在原規(guī)劃位置?!巴馊惫こ掏綄?shí)施煙氣脫硫,脫硫島布置在煙囪后,第二臺(tái)鍋爐同時(shí)建設(shè)脫硝設(shè)施,制氨設(shè)施布置在二期廠區(qū)與三期煤場(chǎng)之間。“外三”工程充分利用老廠已有設(shè)施,500kVGIS配電裝置在二期的屋內(nèi)配電裝置上擴(kuò)建,石灰石制粉、石膏脫水設(shè)施集中布置在老廠灰?guī)靺^(qū),雨水泵房、廢水設(shè)施、供氫站和點(diǎn)火油庫(kù)等,不再新建。廠區(qū)總平面布置指標(biāo)見(jiàn)下表。廠區(qū)總平面布置指標(biāo)表
序號(hào)項(xiàng)目單位數(shù)據(jù)1廠區(qū)圍墻內(nèi)用地面積(含二、三期即2x900MW+2x1000MW)hm276.32單位容量用地面積(含二、三期)m2/kw0.203本期廠區(qū)用地面積(2X1000MW)hm236.24單位容量用地面積m2/kw0.185廠區(qū)內(nèi)建構(gòu)筑物用地面積m21705006建筑系數(shù)%477廠區(qū)內(nèi)場(chǎng)地利用面積m22610008利用系數(shù)%729廠區(qū)道路及廣場(chǎng)地坪面積m24700010道路廣場(chǎng)系數(shù)%13
11廠區(qū)圍墻長(zhǎng)度m188012廠區(qū)圍柵長(zhǎng)度m92713廠區(qū)內(nèi)供水管長(zhǎng)度(二根合計(jì))m173014廠區(qū)內(nèi)排水溝長(zhǎng)度(二根合計(jì))m170015綠化用地面積m27240016綠化用地系數(shù)%2017廠區(qū)挖方量m32818廠區(qū)填方量m339.83設(shè)計(jì)特點(diǎn)3.1在充分吸取外高橋電廠二期2X900MW超臨界機(jī)組成功實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和華能玉環(huán)電廠主設(shè)備技術(shù)談判經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,采用了技術(shù)成熟的塔式鍋爐、SIEMENS單軸反動(dòng)式四缸四排汽的機(jī)型以及歐洲慣用的100%容量/帶安全功能的高壓旁路,構(gòu)成了一整套符合先進(jìn)引進(jìn)技術(shù)規(guī)范的主設(shè)備和主系統(tǒng)配置,調(diào)試時(shí)成功實(shí)現(xiàn)了FCB功能。FCB不但對(duì)電網(wǎng)和電廠的安全運(yùn)行有其實(shí)際價(jià)值,而且可以減少機(jī)組誤停,減緩溫差應(yīng)力,降低能耗。尤其對(duì)于大容量超超臨界機(jī)組來(lái)說(shuō),可最大限度地減少鍋爐啟停次數(shù)、防止高溫蒸汽氧化和固體顆粒侵蝕(在機(jī)型、機(jī)組蒸汽參數(shù)和運(yùn)行選擇上,以機(jī)組長(zhǎng)期運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性為前提條件:(1) 機(jī)型:對(duì)預(yù)節(jié)流調(diào)頻(外二工程900MW機(jī)型)和帶補(bǔ)汽閥調(diào)頻(玉環(huán)1000MW機(jī)型)這兩種無(wú)調(diào)節(jié)級(jí)的滑壓運(yùn)行機(jī)型進(jìn)行了比選,為兼顧一次調(diào)頻與滑壓運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性,選用了開(kāi)啟點(diǎn)參數(shù)優(yōu)化后的補(bǔ)汽閥調(diào)頻-滑壓運(yùn)行機(jī)型。(2) 參數(shù):在玉環(huán)1000MW機(jī)組選型及參數(shù)選擇工作的基礎(chǔ)上,結(jié)合當(dāng)?shù)厝昶骄涠藴囟冗\(yùn)行圖分析,將補(bǔ)汽閥開(kāi)啟點(diǎn)選定為T(mén)MCR工況,以保證在全年的1000MW及以下工況可不開(kāi)補(bǔ)汽閥;為了充分利用SIEMENS機(jī)組的模塊設(shè)計(jì),同時(shí)又能使其在較低冷卻水溫度運(yùn)行工況下,與額定功率對(duì)應(yīng)的汽輪機(jī)運(yùn)行初壓又不至于過(guò)低而影響到循環(huán)效率,將本工程主蒸汽的初壓定為了27MPa,較國(guó)內(nèi)其他幾個(gè)百萬(wàn)千瓦機(jī)組的參數(shù)為高,進(jìn)一步提高了機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性。再熱蒸汽系統(tǒng)壓降的優(yōu)化:通過(guò)對(duì)再熱蒸汽管道的設(shè)計(jì)優(yōu)化,將再熱蒸汽系統(tǒng)的壓降從國(guó)內(nèi)現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范中的10%高壓缸排汽壓力降到~7%,機(jī)組熱耗可下降18kJ/kWh。冷端溫度及背壓的優(yōu)化:根據(jù)全年冷卻水溫運(yùn)行圖,將本工程冷卻水溫選定為19°C,與此對(duì)應(yīng)的汽機(jī)設(shè)計(jì)背壓從4.9kPa/5.29kPa下降到3.86kPa/4.88kPa,熱耗可下降19kJ/kWh。高度重視超超臨界機(jī)組在長(zhǎng)期運(yùn)行中所存在的高溫蒸汽氧化和固體顆粒侵蝕(,除了機(jī)組選型、旁路容量、機(jī)組甩負(fù)荷工況保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化,還在主蒸汽管路終端設(shè)了20%BMCR附加旁路的完善化設(shè)計(jì)措施。借鑒于原有臨爐加熱的理念,創(chuàng)造了“直流鍋爐蒸汽加熱啟動(dòng)法”這種全新的鍋爐啟動(dòng)方式。機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)的給水溫度從傳統(tǒng)的90-100C提高到180-240C,為此設(shè)計(jì)了專用的鍋爐加熱系統(tǒng)及新的機(jī)組啟動(dòng)操作程序。據(jù)電廠介紹,試驗(yàn)時(shí)間鍋爐啟動(dòng)質(zhì)量流量從傳統(tǒng)的30%BMCR降為15%BMCR;由于啟動(dòng)期間鍋爐水動(dòng)力工況的改善及水冷壁啟動(dòng)流量大幅度降低等原因,啟動(dòng)期間不再使用爐水循環(huán)泵,這也為簡(jiǎn)化和優(yōu)化直流鍋爐啟動(dòng)系統(tǒng)提供了寶貴經(jīng)驗(yàn);由于鍋爐在點(diǎn)火時(shí)爐膛已被均勻加熱至相當(dāng)?shù)臏囟?,使通常的冷態(tài)啟動(dòng)變成了熱態(tài)和熱風(fēng)啟動(dòng),因此,啟動(dòng)階段的廠用電率大幅下降,只有外二的約1/5。點(diǎn)火油槍燃燒工況明顯改善,可以提前投電除塵器,使啟動(dòng)過(guò)程更加符合環(huán)保要求。給水系統(tǒng)中,在國(guó)內(nèi)百萬(wàn)級(jí)機(jī)組上首次采用了單臺(tái)100%容量的汽動(dòng)給水泵,小汽機(jī)自帶小凝汽器。國(guó)內(nèi)目前已經(jīng)投運(yùn)的百萬(wàn)等級(jí)火力發(fā)電廠有外高橋第二發(fā)電廠(汽機(jī)島由Siemens總承包),給水泵配置為2x50%汽動(dòng)給水泵和1x40%啟動(dòng)/備用給水泵;華能玉環(huán)電廠配置為2x50%汽動(dòng)給水泵和1x25%啟動(dòng)/備用給水泵;鄒縣電廠四期配置為2x50%汽動(dòng)給水泵和1x30%啟動(dòng)/備用給水泵;泰州一期配置為2x50%汽動(dòng)給水泵和1x30%啟動(dòng)/備用給水泵。國(guó)際上已運(yùn)行的百萬(wàn)等級(jí)機(jī)組中,日本電廠多采用2x50%汽動(dòng)給水泵方案,歐洲電廠都采用1x100%容量汽動(dòng)泵,但電動(dòng)給水泵的配置絕大多數(shù)為2x40%以上容量帶液力耦合器的調(diào)速電動(dòng)給水泵。配2x50%容量汽動(dòng)泵,優(yōu)點(diǎn)是一臺(tái)汽動(dòng)泵組故障時(shí),備用電泵自動(dòng)啟動(dòng)投入后仍能帶90%負(fù)荷以上運(yùn)行,對(duì)機(jī)組負(fù)荷影響較小。正是基于可靠性高的優(yōu)點(diǎn),日本百萬(wàn)等級(jí)電廠的汽泵全部采用2x50%容量,而且該配置在國(guó)內(nèi)百萬(wàn)等級(jí)電廠以及其他300MW、600MW亞臨界、超臨界電廠廣泛采用。配1x100%容量汽動(dòng)泵,單泵在機(jī)組40?100%負(fù)荷范圍,泵與主機(jī)的負(fù)荷相匹配,系統(tǒng)簡(jiǎn)單、操作和調(diào)節(jié)比較方便。從''外三”工程的設(shè)備價(jià)來(lái)看,1x100%容量汽動(dòng)給水泵與2x50%容量汽動(dòng)給水泵的價(jià)格相當(dāng),但給水泵主泵、前置泵、給水泵汽輪機(jī)效率較高是100%容量方案的一項(xiàng)重要優(yōu)勢(shì),僅就“外三”工程汽動(dòng)給水泵主泵來(lái)說(shuō),100%容量給水泵較50%容量給水泵效率高2%左右。以汽動(dòng)給水泵組(含小汽機(jī)、前置泵)效率相比,效率將提高5%以上。在國(guó)內(nèi)百萬(wàn)級(jí)機(jī)組上,首次取消了啟動(dòng)/備用電動(dòng)給水泵,節(jié)省了工程投資。電動(dòng)給水泵主要的功能是機(jī)組啟動(dòng)和備用,其容量的選擇主要考慮在啟動(dòng)過(guò)程中滿足鍋爐的啟動(dòng)要求,并能和鍋爐本體配置的啟動(dòng)循環(huán)泵一起滿足鍋爐最小直流負(fù)荷的要求。從節(jié)約工程投資的角度,并考察和參考了美國(guó)8臺(tái)1000MW等級(jí)電廠多年運(yùn)行情況和使用經(jīng)驗(yàn),最終決定取消電動(dòng)給水泵。為了滿足鍋爐啟動(dòng)時(shí)低流量上水和補(bǔ)水,在給水泵出口配置調(diào)節(jié)旁路,用來(lái)在給水泵最低轉(zhuǎn)速時(shí)調(diào)節(jié)給水流量。''外三”工程為百萬(wàn)千瓦等級(jí)機(jī)組國(guó)內(nèi)首次配套100%容量的單列臥式U形管加熱器,使之達(dá)到簡(jiǎn)化系統(tǒng),節(jié)省投資,降低熱耗的目標(biāo)。''外三”工程中高壓加熱器的投標(biāo)方案有三個(gè),分別為蛇形管式高壓加熱器、雙列U型管式、單列U型管式高壓加熱器。蛇形管式高壓加熱器在目前世界上屬于技術(shù)比較領(lǐng)先的設(shè)備,適用于百萬(wàn)等級(jí)的大型發(fā)電機(jī)組,但由于價(jià)格昂貴,無(wú)法適應(yīng)'外三”工程投資預(yù)算。雙列U型管式高壓加熱器具有成熟的設(shè)計(jì)、制造和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),外高橋二期工程2X900MW機(jī)組的高加就是一個(gè)成功的例子。單列U型管式高壓加熱器具有系統(tǒng)簡(jiǎn)單、運(yùn)行操作方便、廠房投資和設(shè)備的一次投資均能顯著下降,而且有利于其他輔助設(shè)備的靈活布置(例如給水泵組等)。為了謹(jǐn)慎
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