大唐五彩灣北一發(fā)電工程節(jié)能降耗分析及措施

孔令宏

摘要：本文介紹了大唐新疆五彩彎北一發(fā)電工程2X660MW機(jī)組熱力系統(tǒng)的主要設(shè)備及采取的優(yōu)化措施，及優(yōu)化后達(dá)到良好的運(yùn)行指標(biāo)和節(jié)能降耗效果，在國產(chǎn)660MW級(jí)別超超臨界燃煤空冷的機(jī)組有很大的借鑒意義。

1、工程概況

大唐五彩灣北一發(fā)電（2×660MW）工程系新建性質(zhì)。本工程建設(shè)規(guī)模為2×660MW超超臨界燃煤空冷發(fā)電機(jī)組，同步建設(shè)脫硫裝置和脫硝設(shè)施。

本工程廠址位于新疆維吾爾自治區(qū)昌吉回族自治州吉木薩爾縣境內(nèi)的新疆準(zhǔn)東五彩灣煤電煤化工工業(yè)園區(qū)內(nèi)，距吉木薩爾縣北面約98km、天池能源工業(yè)場地西北側(cè)約4.5km處。為煤電一體化疆電外送項(xiàng)目，年利用小時(shí)數(shù)：按照5500小時(shí)。

2、主機(jī)參數(shù)

本工程安裝兩臺(tái)660MW國產(chǎn)超超臨界間冷燃煤機(jī)組（汽機(jī)入口蒸汽壓力：27.0MPa（a），主蒸汽溫度：600℃，再熱蒸汽溫度：600℃）。

（1）鍋爐：采用東方電氣股份有限公司產(chǎn)品。

型式：超超臨界參數(shù)變壓運(yùn)行直流爐，單爐膛、一次中間再熱、采用前后墻對(duì)沖燃燒方式、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼懸吊結(jié)構(gòu)Π型鍋爐，鍋爐采用整體緊身封閉。

（2）汽輪機(jī) 采用上海電氣集團(tuán)股份有限公司產(chǎn)品。

型式：采用超超臨界、一次中間再熱、三缸兩排汽、單軸、表面式間接空冷式機(jī)組。額定出力工況為TMCR工況。

3、提高機(jī)組熱效率的主要技術(shù)

3.1提高汽輪機(jī)熱耗率的主要措施

在發(fā)電熱力循環(huán)中，汽輪機(jī)的熱耗率與許多因素有關(guān)，除汽機(jī)本體結(jié)構(gòu)因素外，蒸汽初參數(shù)和排汽背壓是決定機(jī)組熱效率的重要參數(shù)。燃煤火電發(fā)電廠的熱力系統(tǒng)基礎(chǔ)是朗肯循環(huán)，提高蒸汽的初參數(shù)（蒸汽壓力和溫度），降低排汽背壓，提高鍋爐熱效率，優(yōu)化回?zé)嵯到y(tǒng)配置都是提高循環(huán)熱效率的主要手段。

3.1.1汽輪機(jī)形式及初參數(shù)

提高汽輪機(jī)的進(jìn)汽參數(shù)，是改善機(jī)組效率的有效手段。在超超臨界機(jī)組參數(shù)范圍的條件下，主蒸汽壓力提高1MPa，機(jī)組的熱耗率就可下降0.13%～0.15%；主汽溫度每提高10℃，熱效率約可相對(duì)提高0.25%～0.30%；再熱汽溫度每提高10℃，熱效率約可相對(duì)提高0.16%～0.20%。機(jī)組初參數(shù)的提高，受制于高溫材料的應(yīng)用，結(jié)合目前國內(nèi)主機(jī)廠的實(shí)際情況本工程采用了高效超超臨界一次再熱機(jī)組，汽輪機(jī)進(jìn)汽參數(shù)定為：27MPa（a）/600℃/610℃。鍋爐、發(fā)電機(jī)參數(shù)與之配套。常規(guī)600MW級(jí)超臨界機(jī)組的熱效率比600MW級(jí)亞臨界機(jī)組的高1.5%～2%左右，600MW級(jí)超超臨界機(jī)組的熱效率比常規(guī)600MW級(jí)超臨界機(jī)組的高約1%～1.5%左右。

3.1.2排汽背壓

對(duì)于凝汽式汽輪機(jī)來說，在蒸汽初參數(shù)不變的條件下，降低排汽壓力會(huì)使機(jī)組理想焓降增加，并使排汽傳給低溫?zé)嵩吹臒崃繐p失減小，從而提高了循環(huán)熱效率。根據(jù)本工程的建廠條件，經(jīng)方案比選確定采用間接空冷系統(tǒng)。并對(duì)冷卻系統(tǒng)優(yōu)化，本工程設(shè)計(jì)背壓為10.5kPa.a，夏季設(shè)計(jì)背壓為28kPa.a。

背壓每降低1kPa，汽機(jī)熱耗可以降低約0.55%，汽輪機(jī)的熱耗降低約40～42kJ/kW.h。經(jīng)優(yōu)化汽輪機(jī)設(shè)計(jì)背壓由11kPa.a降低至10.5kPa.a后，汽輪機(jī)的熱耗降低約20kJ/kW.h。

3.2提高鍋爐效率的主要措施

鍋爐的效率主要取決于各項(xiàng)熱損失，如干煙氣熱損失、氫燃燒和燃料中水分引起的熱損失、空氣中水分熱損失、未燃盡碳熱損失、輻射及對(duì)流散熱熱損失、不可測量熱損失等。

根據(jù)本工程設(shè)計(jì)煤質(zhì)高鈉高揮發(fā)份低灰低硫的特性，鍋爐廠通過優(yōu)化采用高效燃燒器，合理選擇爐膛容積，降低排煙溫度，選用優(yōu)質(zhì)空氣預(yù)熱器，減少漏風(fēng)率，選擇合理的煤粉細(xì)度，提高鍋爐效率。采取上述優(yōu)化措施后，本工程鍋爐保證效率可達(dá)94.3%。

4、本工程熱力系統(tǒng)優(yōu)化的主要措施

4.1回?zé)嵯到y(tǒng)優(yōu)化措施

1）回?zé)峒?jí)數(shù)。在一定的給水溫度條件下，回?zé)嵫h(huán)的效率是隨著回?zé)峒?jí)數(shù)的增多而提高。但是隨著回?zé)峒?jí)數(shù)的增多，回?zé)嵫h(huán)效率的增量將逐漸減少。

超超臨界660MW空冷機(jī)組常規(guī)配置為7級(jí)回?zé)嵯到y(tǒng)，即3級(jí)高加+1級(jí)除氧+3級(jí)低加，本工程優(yōu)化為8級(jí)回?zé)嵯到y(tǒng)，按照3級(jí)高加+1級(jí)除氧+4級(jí)低加的回?zé)嵯到y(tǒng)配置，根據(jù)《汽輪機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)優(yōu)化專題報(bào)告》，8級(jí)回?zé)嵯到y(tǒng)較7級(jí)回?zé)嵯到y(tǒng)汽輪機(jī)的熱耗降低約19kJ/kW.h。

2）采用外置式蒸汽冷卻器。根據(jù)熱力學(xué)理論分析，為了最大限度的獲得熱耗率的改善，給水總焓升在各加熱器的回?zé)岱峙浜徒o水回?zé)岬募?jí)數(shù)要進(jìn)行最優(yōu)化。汽輪機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)各加熱器給水焓升的大小直接影響著機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。在汽輪機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，給水焓升的確定方法通常是應(yīng)用等焓升（等溫升）法。對(duì)于再熱機(jī)組，由于再熱后抽汽過熱度增大，影響最佳分配，對(duì)于超超臨界一次再熱機(jī)組，再熱后的3級(jí)抽汽接近500℃，過熱度很高，故在回?zé)嵯到y(tǒng)中引入外置式蒸汽冷卻器，將回?zé)嵯到y(tǒng)溫升分配加以經(jīng)驗(yàn)修正，可以帶來更好的經(jīng)濟(jì)效益。

本工程推薦在3級(jí)抽汽上設(shè)置外置蒸汽冷卻器，充分利用蒸汽過熱度，減少不可逆換熱損失，同時(shí)在各種負(fù)荷工況下都能一定程度提高給水溫度，降低熱耗。設(shè)置外置式蒸汽冷卻器后汽輪機(jī)的熱耗降低約14.6kJ/kWh。

3）煙氣余熱利用。為結(jié)合本工程煤質(zhì)情況，為提高電廠的經(jīng)濟(jì)性，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，推薦引風(fēng)機(jī)出口脫硫島入口設(shè)一級(jí)低溫省煤器，直接加熱凝結(jié)水，將煙溫降低至90℃?；厥諢煔獾挠酂幔档蜔岷?，提高機(jī)組效率。機(jī)組的熱耗可降低約30kJ/kWh，發(fā)電標(biāo)煤耗降低1.1g/kW.h，每年單臺(tái)機(jī)組節(jié)省的燃煤費(fèi)用約80萬元；單臺(tái)機(jī)組脫硫島每年節(jié)省水費(fèi)約123萬元。

4.2降低系統(tǒng)阻力

1）主蒸汽系統(tǒng)再熱蒸汽系統(tǒng)壓降優(yōu)化。根據(jù)鍋爐廠的資料，鍋爐本體再熱系統(tǒng)阻力取0.2MPa，通過對(duì)本工程主廠房布置、加熱器布置及四大管道布置進(jìn)行優(yōu)化，同時(shí)合理選擇四大管道流速，優(yōu)化管道規(guī)格，在主廠房布置允許的前提下，主汽和再熱管道盡量采用彎管，減少了管道阻力。

2）抽汽系統(tǒng)阻力。降低抽汽管道壓損，也能提高加熱器出口給水溫度，降低汽輪機(jī)的熱耗。國內(nèi)三大汽輪機(jī)廠設(shè)計(jì)熱平衡圖中抽汽管道壓損取值一般都是高壓抽汽管道壓損取3%，至除氧器和低壓抽汽管道壓損取5%。

主廠房設(shè)備布置時(shí)、加熱器盡量靠近汽源點(diǎn)布置，使抽汽管道盡量短，適當(dāng)放大抽汽管道降低流速，可以有效的降低管道阻力，降低汽輪機(jī)的熱耗。

4.3采用高效熱力設(shè)備

對(duì)于給水泵、給水泵驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)、凝結(jié)水泵、磨煤機(jī)及三大風(fēng)機(jī)等關(guān)鍵設(shè)備，通過招標(biāo)選擇經(jīng)濟(jì)且長期效率高的設(shè)備，將有利于提高機(jī)組的整體經(jīng)濟(jì)性。

本工程推薦采用1x100%容量汽動(dòng)給水泵方案，100%容量給水泵和驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)的效率一般可以分別達(dá)到85%和84%以上。初步估算可以降低汽輪機(jī)熱耗約13～14kJ/kWh。

5、結(jié)束語

采取以上節(jié)能技術(shù)措施后，本工程汽機(jī)熱耗率7539kJ/kWh；鍋爐效率94.3%：廠用電率4.48%，機(jī)組效率提高至44.33%，機(jī)組供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗290.85g/kwh，經(jīng)濟(jì)效益良好。

參考文獻(xiàn)：

[1]中國大唐集團(tuán)公司火電項(xiàng)目精品工程管理辦法；

[2]中國大唐集團(tuán)公司火電項(xiàng)目管理手冊。