百万等级超(超)临界机组运行及控制技术研讨会-1000MW超超临界机组的综合优化和技术创新-外高桥电

1000MW1000MW超超临界机组超超临界机组1000MW1000MW超超临界机组超超临界机组的综合优化和技术创新的综合优化和技术创新的综合优化和技术创新的综合优化和技术创新——外高桥电厂三期工程的节能减排之路——外高桥电厂三期工程的节能减排之路冯伟忠上海外高桥第三发电有限责任公司冯伟忠上海外高桥第三发电有限责任公司上海外高桥第三发电有限责任公司上海外高桥第三发电有限责任公司20020088年年44月月99日日20020088年年44月月99日日三期工程简况三期工程简况z外高桥三期工程，建设两台1000MW超z外高桥三期工程，建设两台1000MW超超临界汽轮发电机组超临界汽轮发电机组z2005年12月1日，第一台锅炉的钢结构开始吊装，第一台机组将在今年年底前并z2005年12月1日，第一台锅炉的钢结构开始吊装，第一台机组将在今年年底前并始吊装，第台机组将在今年年底前并网发电，计划在2008年3月底前完成全部调试并投入商业运行第二台机组也将始吊装，第台机组将在今年年底前并网发电，计划在2008年3月底前完成全部调试并投入商业运行第二台机组也将调试并投入商业运行。第二台机组也将于明年6月底前投入商业运行调试并投入商业运行。第二台机组也将于明年6月底前投入商业运行节能减排是三期工程的重点节能减排是三期工程的重点z三期工程的策划开始，节能减排就成为z三期工程的策划开始，节能减排就成为了一项重点工作了一项重点工作z围绕提高机组效率，适应调峰，减少污染物和CO2的排放，从主辅设备的选型z围绕提高机组效率，适应调峰，减少污染物和CO2的排放，从主辅设备的选型染物和CO2的排放，从主、辅设备的选型、系统的设计，控制策略的制定，到调试和运行方式的研究等全方位的开展了染物和CO2的排放，从主、辅设备的选型、系统的设计，控制策略的制定，到调试和运行方式的研究等全方位的开展了试和运行方式的研究等全方位的开展了工作试和运行方式的研究等全方位的开展了工作三期工程节能减排的主要方面三期工程节能减排的主要方面三期工程节能减排的主要方面三期工程节能减排的主要方面蒸汽参数和运行控制模式的优化蒸汽参数和运行控制模式的优化z蒸汽参数和运行控制模式的优化z再热系统压降的优化z蒸汽参数和运行控制模式的优化z再热系统压降的优化z汽轮机背压优化z给水系统和给水泵选型优化z汽轮机背压优化z给水系统和给水泵选型优化z一次风机选型优化z锅炉采用低NOX燃烧技术z一次风机选型优化z锅炉采用低NOX燃烧技术锅炉采用低X燃烧技术z配套建设脱硫和脱硝z研制脱硫烟气热量回收系统锅炉采用低X燃烧技术z配套建设脱硫和脱硝z研制脱硫烟气热量回收系统z研制脱硫烟气热量回收系统z改进锅炉启动方式和优化带旁路运行方式z开展蒸汽氧化和固体颗粒的综合防治z研制脱硫烟气热量回收系统z改进锅炉启动方式和优化带旁路运行方式z开展蒸汽氧化和固体颗粒的综合防治z开展蒸汽氧化和固体颗粒的综合防治z开展蒸汽氧化和固体颗粒的综合防治1主设备选型和参数选择1主设备选型和参数选择1、主设备选型和参数选择1、主设备选型和参数选择z外高桥三期选择了600℃级的超超临界参数锅炉二期三期锅炉二期三期最大连续蒸发量2788T/H2955T/H主蒸汽温度542℃605℃主蒸汽压力24.955MPa28MPa再热蒸汽压力/温度6MPa/568℃6.4MPa/603℃给水温度2726℃298℃给水温度272.6℃298℃炉顶标高118m129m主设备选型和参数选择主设备选型和参数选择主设备选型和参数选择主设备选型和参数选择汽轮机二期三期额定功率900MW1000MW额定蒸汽流量2537T/H2738.6T/H额定蒸汽流量调门全开功率980MW（2788T/H）1059.97MW（2955T/H）主蒸汽温度538℃600℃主蒸汽温度538℃600℃额定主蒸汽压力23.96MPa25.86MPa再热蒸汽温度566℃600℃回热抽汽级数78设计背压单背压4.9kPa双背压4.19/5.26kPa设计热耗7602kJ/kWh7320kJ/kWh设计热耗7602kJ/kWh7320kJ/kWh2、蒸汽参数和运行控制模式的优化2、蒸汽参数和运行控制模式的优化z二期机型通过改变调门节流压降进行一次调频在系统周波z二期机型通过改变调门节流压降进行一次调频在系统周波z二期机型通过改变调门节流压降进行次调频，在系统周波稳定时始终有5％的节流压降z二期机型通过改变调门节流压降进行次调频，在系统周波稳定时始终有5％的节流压降z三期投标机型通过关小调门或开启补汽阀进行一次调频，在系统周波稳定时没有节流压降超过额定负荷后开启补汽阀z三期投标机型通过关小调门或开启补汽阀进行一次调频，在系统周波稳定时没有节流压降超过额定负荷后开启补汽阀系统周波稳定时没有节流压降，超过额定负荷后开启补汽阀限制最高压力。系统周波稳定时没有节流压降，超过额定负荷后开启补汽阀限制最高压力。z三期投标机型的平均调频节流损失小于二期机型z三期投标机型的平均调频节流损失小于二期机型三期投标机型的平均调频节流损失小于期机型z补汽阀虽能限制最高运行压力，但其开启后效率显著下降三期投标机型的平均调频节流损失小于期机型z补汽阀虽能限制最高运行压力，但其开启后效率显著下降开补汽阀加负荷与滑压运行的汽耗比较开补汽阀加负荷与滑压运行的汽耗比较2、蒸汽参数和运行控制模式的优化2、蒸汽参数和运行控制模式的优化开补汽阀加负荷与滑压运行的汽耗比较开补汽阀加负荷与滑压运行的汽耗比较z汽轮机在冷却水温＞20℃后的汽耗将高于设计值，若此增量全通过补汽阀将使实际汽耗进步增加z汽轮机在冷却水温＞20℃后的汽耗将高于设计值，若此增量全通过补汽阀将使实际汽耗进步增加增量全通过补汽阀，将使实际汽耗进一步增加z应在额定负荷以内避免开启补汽阀作为满足功率手段增量全通过补汽阀，将使实际汽耗进一步增加z应在额定负荷以内避免开启补汽阀作为满足功率手段z若不开补汽阀，最高运行压力将提高，造价增加z若不开补汽阀，最高运行压力将提高，造价增加主蒸汽参数和控制方式优化结果主蒸汽参数和控制方式优化结果2、蒸汽参数和运行控制模式的优化2、蒸汽参数和运行控制模式的优化主蒸汽参数和控制方式优化结果主蒸汽参数和控制方式优化结果z27MPa定为主蒸汽设计压力并将此压力作为补z27MPa定为主蒸汽设计压力并将此压力作为补z27MPa定为主蒸汽设计压力，并将此压力作为补汽阀的开启点z27MPa作为夏季最高冷却水温时1000MW的滑压z27MPa定为主蒸汽设计压力，并将此压力作为补汽阀的开启点z27MPa作为夏季最高冷却水温时1000MW的滑压z27MPa作为夏季最高冷却水温时1000MW的滑压运行压力，在1000MW后补汽阀开启并转为27MPa定压运行方式z27MPa作为夏季最高冷却水温时1000MW的滑压运行压力，在1000MW后补汽阀开启并转为27MPa定压运行方式z滑压与定压（开补汽阀）的分界采用压力准则。汽机主汽门前压力≤27MPa采用纯滑压运行，与负z滑压与定压（开补汽阀）的分界采用压力准则。汽机主汽门前压力≤27MPa采用纯滑压运行，与负汽机主汽门前压力≤采用纯滑压运行与负荷及冷却水温无关。按此准则，平均冷却水温时的最高滑压功率达1043MW。且冷却水温低于平汽机主汽门前压力≤采用纯滑压运行与负荷及冷却水温无关。按此准则，平均冷却水温时的最高滑压功率达1043MW。且冷却水温低于平均值时，最高滑压运行功率更高z据测算，经此优化，机组的实际运行热耗将下降均值时，最高滑压运行功率更高z据测算，经此优化，机组的实际运行热耗将下降据测算，经此优化，机组的实际运行热耗将下降24kJ/kWh据测算，经此优化，机组的实际运行热耗将下降24kJ/kWh2、蒸汽参数和运行控制模式的优化2、蒸汽参数和运行控制模式的优化再热蒸汽系统再热蒸汽系统压降优化压降优化z目前中国的设计规范，再热系统的压降按高压缸排汽压力P2的10%控制。美、欧的设计规范早已将此压降z目前中国的设计规范，再热系统的压降按高压缸排汽压力P2的10%控制。美、欧的设计规范早已将此压降定在P2的8%及以下（外高桥二期为6.67%）z兼顾造价，我们最终确定再热系统压降≤P2的7%定在P2的8%及以下（外高桥二期为6.67%）z兼顾造价，我们最终确定再热系统压降≤P2的7%z压降控制方法为：弯头采用≥3D的弯管以降低压降。同时兼能降低造价及管系振动能量，提高安全性z压降控制方法为：弯头采用≥3D的弯管以降低压降。同时兼能降低造价及管系振动能量，提高安全性z汽轮机的热耗将因此下降18kJ/kWhz汽轮机的热耗将因此下降18kJ/kWh汽轮机背压优化汽轮机背压优化2、蒸汽参数和运行控制模式的优化2、蒸汽参数和运行控制模式的优化汽轮机背压优化汽轮机背压优化z除采用双背压外外高桥区域长江的年平均水z除采用双背压外外高桥区域长江的年平均水z除采用双背压外，外高桥区域长江的年平均水温为18.75℃，考虑增加热负荷后的区域温升，三期的设计冷却水温定为19℃设计背压可从z除采用双背压外，外高桥区域长江的年平均水温为18.75℃，考虑增加热负荷后的区域温升，三期的设计冷却水温定为19℃设计背压可从三期的设计冷却水温定为19℃，设计背压可从4.19/5.26kPa下降为3.86kPa/4.88kPa，热耗则可下降19kJ/kwh三期的设计冷却水温定为19℃，设计背压可从4.19/5.26kPa下降为3.86kPa/4.88kPa，热耗则可下降19kJ/kwh可下降19kJ/kwhzz给水泵汽轮机单独设置凝汽器与二期相比可下降19kJ/kwhzz给水泵汽轮机单独设置凝汽器与二期相比z给水泵汽轮机单独设置凝汽器。与二期相比，主凝汽器结构及冷却面积完全相同，而最大工况的排汽流量下降10％，不但降低了传热强度z给水泵汽轮机单独设置凝汽器。与二期相比，主凝汽器结构及冷却面积完全相同，而最大工况的排汽流量下降10％，不但降低了传热强度况的排汽流量下降10％，不但降低了传热强度，亦减少了凝汽器汽侧的流动压降，降低了背压和端差，进一步提高了经济性况的排汽流量下降10％，不但降低了传热强度，亦减少了凝汽器汽侧的流动压降，降低了背压和端差，进一步提高了经济性压和端差，进步提高了经济性压和端差，进步提高了经济性3给水系统和给水泵选型优化3给水系统和给水泵选型优化3、给水系统和给水泵选型优化3、给水系统和给水泵选型优化z在中国首次采用100%汽动给水泵，自配独立凝汽器，可单独启动，不设电动泵z在中国首次采用100%汽动给水泵，自配独立凝汽器，可单独启动，不设电动泵z机组启动阶段给水泵所耗能源为临近汽轮机已作过功的高压缸排汽而旦锅炉产汽后给z机组启动阶段给水泵所耗能源为临近汽轮机已作过功的高压缸排汽而旦锅炉产汽后给作过功的高压缸排汽。而一旦锅炉产汽后，给水泵汽轮机的汽源即可适时切回本机。这将大大降低机组启动阶段的给水泵能耗作过功的高压缸排汽。而一旦锅炉产汽后，给水泵汽轮机的汽源即可适时切回本机。这将大大降低机组启动阶段的给水泵能耗大降低机组启动阶段的给水泵能耗z选用ALSTOM专用给水泵小汽轮机，有两大大降低机组启动阶段的给水泵能耗z选用ALSTOM专用给水泵小汽轮机，有两大z选用ALSTOM专用给水泵小汽轮机，有两大特点，一是效率高，二是其特殊的调门配置，可确保在额定负荷时的效率最大化z选用ALSTOM专用给水泵小汽轮机，有两大特点，一是效率高，二是其特殊的调门配置，可确保在额定负荷时的效率最大化可确保在额定负荷时的效率最大化可确保在额定负荷时的效率最大化z额定效率高达86.7%，比常规小汽轮机81%的名义效率高出z额定效率高达86.7%，比常规小汽轮机81%的名义效率高出给水系统和给水泵选型优化给水系统和给水泵选型优化5.7%。该机还增加了一个汽源为冷再热蒸汽的调门及对应的调节级5.7%。该机还增加了一个汽源为冷再热蒸汽的调门及对应的调节级在机组额定工况时对应5级抽汽的两个调门全开，第三个调门则在超过额定负荷时补汽，并在机组FCB工况时