亞臨界機組節(jié)能技術(shù)綜述

亞臨界火電機組節(jié)能減排技術(shù)綜述電力工業(yè)是支撐國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)，其中，火力發(fā)電占全國發(fā)電的73%，用煤量占煤炭產(chǎn)量的50%以上?；鹆Πl(fā)電也是一次能源消耗和大氣污染物排放的大戶，節(jié)能減排對火力發(fā)電及環(huán)境保護有著重大意義?！睹弘姽?jié)能減排升級與改造行動計劃(2014-2020)》提出到2020年現(xiàn)役燃煤發(fā)電機組改造后的供電煤耗要低于310g/(kW.h)，要求加快現(xiàn)役機組的綜合升級改造，重點對300MW等級的亞臨界機組實施綜合性、系統(tǒng)性的節(jié)能改造，改造后供電煤耗力爭達到同類型機組的先進水平。本文將從能源管理、生產(chǎn)運行、機組改造技術(shù)等方面進行簡要介紹，以供參考。第一部分企業(yè)能源管理火電機組節(jié)能減排的技術(shù)基礎(chǔ)是通過對機組實施技術(shù)上可行、經(jīng)濟上合理的重大技術(shù)改造，大力推廣新技術(shù)、新工藝、新產(chǎn)品、新材料的應(yīng)用，持續(xù)、高效的在全電廠設(shè)備及系統(tǒng)的指標監(jiān)測、項目立項、方案設(shè)計、安裝調(diào)試、運行檢修及技術(shù)改造等環(huán)節(jié)開展設(shè)備優(yōu)化、系統(tǒng)優(yōu)化、運行優(yōu)化等工作，達到指標先進、設(shè)備狀況水平先進、經(jīng)濟運行水平先進的目的?；痣娖髽I(yè)節(jié)能減排工作的保障基礎(chǔ)是企業(yè)能源管理體系的建設(shè)和運行。不能一蹴而的進行有關(guān)技術(shù)革新，應(yīng)當首先建立相關(guān)的體系，從對發(fā)電企業(yè)各機組能源消耗進行準確檢測，運用數(shù)據(jù)分析，并進行科學合理的評價，開展企業(yè)內(nèi)部節(jié)能管理、設(shè)備管理、運行管理的創(chuàng)新，實行全面、全員、全方位、全過程的精細化能耗管理，并將機組的檢測指標與本區(qū)域、本行業(yè)乃至本企業(yè)集團的同類型機組進行橫向?qū)?，對照指標中準值與最優(yōu)值開展分析，尋找差距，再根據(jù)本企業(yè)的節(jié)能減排目標需求及投資回報收益綜合評估后制定機組改造的方案措施。實施后對相應(yīng)指標進行復測進行改造結(jié)果評價，從而實現(xiàn)火電機組節(jié)能降耗及減排的目的，完成企業(yè)的節(jié)能減排管理的閉環(huán)過程。對于火電企業(yè)實施節(jié)能減排的步驟通常為：第一階段針對現(xiàn)有設(shè)備，建立基礎(chǔ)耗能指標臺賬，消除新建及改造機組期間遺留的設(shè)計、設(shè)備制造、安裝、調(diào)試等常規(guī)缺陷。第二階段開展基于數(shù)據(jù)檢測及分析基礎(chǔ)上的設(shè)備系統(tǒng)優(yōu)化改造及評價，開展運行技能精細化操作活動。第三階段持續(xù)開展基于對標基礎(chǔ)的設(shè)備系統(tǒng)升級改造，優(yōu)化運行新技術(shù)及管理技術(shù)方面的活動。第二部分火電機組常用改造技術(shù)由于《煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃》的指標要求，對于亞臨界火電機組目前最常用的改造技術(shù)就是汽輪機通流部分改造、機組提升參數(shù)、亞臨界轉(zhuǎn)超臨界技術(shù)改造以及輔機及有關(guān)系統(tǒng)的優(yōu)化升級改造。1、汽輪機通流部分改造我國300MW火力發(fā)電機組的設(shè)計制造自主化成型于二十世紀初，當時對于節(jié)能減排的需求尚無緊迫性，雖然引進技術(shù)經(jīng)過本土技術(shù)人員的消化升級，但由于整體設(shè)計、制造安裝、調(diào)試運行水平的限制，也存在不足，與目前的先進技術(shù)相比有一定的差距存在高中壓部分各級焓降不合理，老式葉片結(jié)構(gòu)的氣動性能不佳，安裝精度不夠，運行方式操作水平不當?shù)葐栴}。使得新機組投產(chǎn)一個大修周期內(nèi)，機組效率下降可達2~3%。老舊機組普遍存在運行實際熱耗遠高設(shè)計值8050~8350kJ/kWh，供電煤耗較高的情況。突出存在機組長期運行后通流效率低，高中壓缸變形，軸端汽封及隔板汽封漏氣、油中帶水，低壓末級葉片出汽邊水蝕的共性問題。目前國內(nèi)三大主機制造廠均開展了針對老式通流結(jié)構(gòu)機組的改造工作，均取得了良好的業(yè)績，最好的改造效果已經(jīng)能達到機組熱耗為7995kJ/kWh左右的水平。通過通流部分改造不但實現(xiàn)了機組降耗提升效率，而且能提高動葉安全可靠性，機組出力，改善了機組調(diào)峰性能。2、機組提升參數(shù)、亞臨界轉(zhuǎn)超臨界改造由于火力發(fā)電機組主蒸汽壓力每升高1MPa，機組煤耗降低0.7~0.9g/kWh；主蒸汽溫度每升高10°C，機組煤耗降低0.7~0.9g/kWh；再熱蒸汽溫度每升高 10C，機組煤耗降低0.7~0.8g/kWh。因此針對投資回報以及從改造、運行難度的角度考慮，對火電機組實施提升參數(shù)改造的可執(zhí)行性較強。提升參數(shù)MPa改造主要的特點為：通過對省煤器、屏式過熱器、再熱器進行改造并增加低溫過熱器的改造提升主/再熱蒸汽溫度，適當提高主蒸汽壓力；參數(shù)提升過程充分考慮并利用了原機組設(shè)計余量，安全性較好；適用于投產(chǎn)時間不長的亞臨界機組，如果配合汽輪機通流部分改造則節(jié)能效果更佳；改造難度低，時間短，，技術(shù)簡單，考慮節(jié)能量，具有良好的性價比。對300MW等級亞臨界、16.7MPa、主/再熱蒸汽溫度537°C的投產(chǎn)10年內(nèi)機組進行汽溫提升改造，通過對鍋爐過熱器、再熱器的吸熱面積及材質(zhì)改造，機組四大管道、旁路閥芯的材質(zhì)升級改造，汽輪機通流部分及高中壓缸增級改造，并增設(shè)高壓加熱器。改造后主蒸汽溫度為570C，再熱蒸汽溫度為565C，可使機組供電煤耗下降10~15g/kWh甚至更高。亞臨界轉(zhuǎn)超臨界機組改造特點為，將參數(shù)提高到24.2MPa/566C/566C，機組熱耗下降2.5%左右，將參數(shù)提高到31MPa/593C/593C，機組熱好下降3.6%左右。實施難度較大，所有承壓設(shè)備將進行更換，化學水處理系統(tǒng)也需進行相應(yīng)的升級改造。只有極少小型輔機可以利用，基本上等于再造機組。也有機組疊加改造的方案，即在原有機組基礎(chǔ)上增設(shè)一套超超臨界背壓發(fā)電機組，形成超超臨界前置背壓機組一亞臨界中間再熱機組，形成“一拖二”串聯(lián)布置的多缸多軸汽輪超超臨界大機組?？紤]到投資、運行方式、機組安全與控制的難度，該方案更傾向于理論性。3、機組輔機及熱力系統(tǒng)改造3.1目前最常見的輔機節(jié)能改造項目是泵與風機的變頻改造，即將帶有節(jié)流運行特征的大功率輔機進行變頻改造，對于傳統(tǒng)設(shè)計的定速工頻輔機具有明顯的節(jié)能收益，可降低設(shè)備用電50~70%，通常在3~5年內(nèi)即可收回成本。3.2對脫硫脫硝系統(tǒng)進行增加風機及系統(tǒng)優(yōu)化改造，降低系統(tǒng)阻力，選配合適的風機降低功耗也能取得明顯的節(jié)能效果?？梢允癸L機電耗率下降0.3~0.5%。3.3回轉(zhuǎn)式空預期密封部分改造，目前回轉(zhuǎn)式空預期的漏風率設(shè)計為6%，經(jīng)過一個大修期運轉(zhuǎn)后，可達到10%左右，對其進行密封部分的改造已經(jīng)能取得4%的效果，降低了一次風機、送風機、引風機的電流，可使機組供電煤耗下降0.8g/kWh。3.4機組定、連排熱量回收及供熱改造，分別在鍋爐定排擴容器定排調(diào)門、連排旁路調(diào)門后管道，通過三通各引出一路管道，并在連排調(diào)門引出的管道上安裝止回閥、手動截止閥，在定排引出的管道上安裝手動截止閥，接入供熱管道。3.5鍋爐制粉系統(tǒng)改造，通過實施磨煤機增容、減小風環(huán)、一次冷風代替密封風、動態(tài)分離器改造等措施針對磨煤機進行干燥出力、煤粉均勻性的改造，達到制粉系統(tǒng)節(jié)能的效果。3.6鍋爐受熱面智能吹灰，通過試驗測試，對吹灰器程控進行調(diào)整，達到優(yōu)化吹灰時間、部位、頻次，節(jié)約機組自用蒸汽的目的。3.7機組低溫省煤器改造，在引風機前增加換熱器，將低加凝結(jié)水進行升溫，增加系統(tǒng)回熱，可降低供電煤耗約1g/kWh。3.8通過對風道進行降噪節(jié)能改造，該技術(shù)屬于新型節(jié)能技術(shù)，通過對煙風道整體進行噪音監(jiān)控，實施煙風道改造，降低一次風機、送風機電流10A，達到節(jié)能降耗的目標。3.9送、引風機、給水泵汽動改造，節(jié)約廠用電。3.10蒸汽吹灰汽源改造，將原有汽源改為冷再，實現(xiàn)機組節(jié)能。目前資料表明收益不明顯。3.11燃煤摻燒。對不同來源的燃料進行分析，制定出摻燒方式，進行現(xiàn)場優(yōu)化配比，提升低價煤的比例節(jié)約企業(yè)運行成本，目前新疆在役已經(jīng)較多的實施，節(jié)約資金同時也提升機組安全性。第三部分生產(chǎn)運行管理節(jié)能工作的效果是通過幾年甚至是幾個大修期才能顯現(xiàn)，火電機組節(jié)能技術(shù)需要企業(yè)長期進行，持續(xù)不斷改進，務(wù)必建立在節(jié)能指標測試的基礎(chǔ)上進行，而不應(yīng)采用功利性的方式予以執(zhí)行。一定要嚴抓機組設(shè)備日常狀態(tài)管理，機組運行水平的日常管理兩個環(huán)節(jié)，先消除自身