600MW机组运行优化与节能对标实践――田集电厂

田集发电厂600MW机组运行优化与节能对标实践2010年9月20日翟德双一田集发电厂简介—张彦东负责更换为我公司简介田集发电厂位于安徽省淮南市，是由上海电力股份有限公司和淮南矿业集团均股投资建设、采用“煤电一体化”模式经营的坑口电站，是“皖电东送”项目之一，所发电量全部通过华东电网输送到上海。一期工程为2×600MW国产超临界燃煤机组，已于2007年7月26日和10月15日分别投产发电。电厂由上海电力股份有限公司全面负责建设和生产运营管理。1田集电厂简介为了认真贯彻国家节能政策，落实集团公司“三步走”发展战略部署，完成企业年度经营目标，田集发电厂自机组投产以来，始终把节能降耗工作作为一项重要工作来抓，坚持以对标管理与过程控制相结合的原则，强化生产管理，优化运行方式，充分挖掘内部潜力，节能降耗工作取得了一定成绩。1田集电厂简介田集发电厂取得了一系列的成绩和荣誉：2008年，两台机组分别荣获“全国火电600MW级机组能效对标及竞赛”一等奖和三等奖。2009年，两台机组分别荣获“全国火电600MW级机组能效对标及竞赛”一等奖和二等奖。2009年，2号机组荣获“2009年度全国600MW火力发电机组可靠性金牌机组”称号。1田集电厂简介2009年，我厂荣获中电投集团2009年度“对标绩效进步奖”称号。同时，被集团公司评为“2009年度节能降耗先进企业”（火电企业第一名）；1号机组为集团公司“2009年度节能降耗先进机组”（600MW等级火电机组第一名）；2号机组为“2009年度节能降耗先进机组”和“2009年度火电运行状元机组”、2009年度超临界600MW等级“标杆机组”。1田集电厂简介二机组投产后的经济性评估张彦东负责2经济性评估机组转入商业运行后，安全稳定性能良好，但是实际经济指标与性能考核结果差异显著。通过生产运营对标工作，厂内不断比对对标指标，找差距，分析原因。首先是对机组的经济性进行评估，以评定机组实际经济性能和节能潜力，为我厂制订煤耗指标和节能优化方向指明科学依据。设计煤耗293.97–按照设计炉效、热耗、厂用电率计算求得额定负荷下设计煤耗基准煤耗291.51–进水温度损失-1.56%–进风温度损失0.40%–老化损失0.19%–吹灰损失0.03%–辅助蒸汽损失0.11不可避免损失合计：-0.84%实际煤耗314.48–平均负荷410.38MW–发电厂用电率4.57%–正平衡统计煤耗314.48g/kWh--不明损失合计1.82g/kWh–可控损失合计10.62g/kWh达标煤耗302.04–非稳态损失0.11%–启停损失0.23%–负荷率影响3.13%–燃料影响0.14%不可控损失合计3.61%2经济性评估—张彦东负责，发电运行部配合2经济性评估在机组经济性评估和电厂生产运行现状分析基础上，通过对标工作，对比机组实际运行参数和设计参数之间的差异，确定了田集机组运行中存在的问题。主要问题如下：1、基础数据不够准确，原始基础比较薄弱；2、对机组设备设计能力挖掘不足；3、对运行方式与机组性能的相关性研究不够。设计参数：571℃、25.4MPa/569℃设计效率：炉效：93.5%、热耗：7565kJ/kWh厂用电4.18%设计煤耗：293.7g/kWh经济性评估达标煤耗：302.0g/kWh08年1-4月统计煤耗：314.5g/kWh锅炉主要问题炉渣含碳高汽温偏差大排烟温度高部分负荷汽温偏低2经济性评估---高鹏负责，发电运行部填报2经济性评估汽机专业主要问题：吕继周负责，发电运行部填报1、汽轮机热耗偏高；2、#7、8低压加热器疏水不畅。降低厂用电率还有一系列工作要做。三锅炉燃烧系统优化高鹏负责，发电运行部填报3锅炉系统优化3.1炉渣含碳量高原因分析及处理AB磨出力之和与炉渣含碳量相关性曲线0.005.0010.0015.0020.0025.00123456789序列点炉渣含碳量（%）60.070.080.090.0100.0AB磨出力之和（t/h）炉渣含碳量AB磨出力之和原因：1、底部区域二次风偏少2、磨煤机风量过高3、燃烧器下摆表现：当AB磨都投运且出力较大时，含碳量高达20%以上。3锅炉系统优化磨煤机运行方式变化对炉渣含碳量影响情况：A、B磨不同时投运：炉渣含碳量大幅下降至7%以下.当AB磨都投运时，且其中一台磨煤机出力保持30t/h以下时，炉渣含碳量也有明显下降（10%以下）#2炉370MW负荷炉渣含碳量试验3.2816.745.750.005.0010.0015.0020.00BCDEABCDACDEA、B磨运行方式炉渣含碳量（%）#2炉550MW负荷炉渣含碳量试验18.145.2405101520ABCDEACDEFA、B磨运行方式炉渣含碳量（%）#1炉546MW负荷炉渣含碳量试验5.311.2024681012ACDEFABCDEA、B磨运行方式炉渣含碳量（%）#1炉607MW负荷炉渣含碳量试验17.86.9405101520ABCDFACDEFA、B磨运行方式炉渣含碳量（%）3锅炉系统优化通过磨煤机优化组合和煤量偏置管理，结合磨煤机风量优化调整和锅炉总风量调整，锅炉平均炉渣含碳量可控制在5%以下，比优化前大幅下降近10%，折合炉效提升可达0.5%以上。3锅炉系统优化汽温偏差大：一级减温器前A、B两侧偏差达到10-25℃，再热汽温偏差达到10℃左右，水冷壁四面墙管壁温度分布不均，影响安全性和经济性。经济性影响：采用等效焓降法进行耗差分析表明，600MW等级锅炉再热器减温水每增加1%（约15t/h），机组煤耗将上升0.2%（约0.6g/kWh）；再热汽温每降低5℃，煤耗将增加0.1%；过热汽温每降低5℃，煤耗将增加0.15%。3.2消除汽温偏差的分析和处理3锅炉系统优化设计原因1.四角切圆燃烧锅炉炉膛出口烟温偏差大是由特定炉型结构所决定的。2.超临界机组由于蒸汽参数高，工质过热段吸热比例相比亚临界机组进一步增加，对烟气热偏差的敏感性也更为显著。3.高温段过热蒸汽设计温升和焓增随负荷增加逐渐降低而呈现明显的辐射特性，但以对流吸热为主的高过的吸热比例却呈上升趋势，温升和焓增变化不大。4.锅炉高过设置在高再之后，其高过采用逆流布置，烟温高点与介质温度高点处于同一水平面，其炉内受热面壁温更高。运行因素1.SOFA风门水平偏转角开度零乱。2.#1、#4角中、上两组喷口下倾。3.配风方式不合理。汽温偏差大原因分析独立火球理论配风--解决风量合理分配关键问题四角风门偏置优化----消除燃烧偏斜SOFA投运层数优化----确保消旋效果SOFA投运位置优化----确保消旋效果SOFA水平偏转角按设计定位----最大消旋作用针对不同磨煤机组合进一步细调123456重点措施：针对设计配风方式、风门运行规定、风门预置开度、炉膛风箱差压控制方式等进行分析、改进和优化。理论方法：独立火球配风火焰消旋原理锅炉分隔屏出口汽温偏差由优化前的5-25℃减小到0-8℃，大大提高了过热器受热面的安全性；同时，随着汽温偏差的消除，锅炉也具备了恢复汽温到设计值的能力，具备了提高机组效率0.4%（约1.3g/kWh）的潜力。汽温偏差大应对方法、措施及效果3锅炉系统优化3锅炉系统优化排烟温度比设计值偏高约15～20℃原因分析1一次风量过大、严重偏离设计值（磨煤机风量太大；停运磨煤机处漏入相当一部分冷风）2空气预热器没有达到设计要求3.3排烟温度高原因分析及调整3锅炉系统优化通过#2炉现场试验（负荷520MW）措施：一次风母管压力先降低0.6kPa，然后恢复。工况：磨煤机总通风量从473t/h降低至424t/h，然后恢复到474t/h。结果：排烟温度与环境温度之差：从116.3℃降低至112.2℃，然后上升到115.1℃。排烟温度高原因分析---磨煤机风量过大3锅炉系统优化试验：F磨通冷风60t/h，然后关闭。（#2炉负荷480MW）结果：排烟温度与环境温度之差从106.1℃上升到108.8℃，然后降低到105.1℃。结论：漏入60t/h冷风，排烟温度将升高3～4℃。停运磨处漏入冷风量情况*A磨由于冷却等离子极板通入冷风约60t/h。*B、C、D、E磨停运时存在不同程度冷风（约30t/h）、F磨较好。排烟温度高原因分析---停运磨煤机漏冷风3锅炉系统优化试验样本负荷488MW，投运磨ABCEF，排烟温度与环境温度之差：122.6℃负荷475MW，投运磨BCDE，排烟温度与环境温度之差：114.7℃负荷477MW，投运磨ABCE，排烟温度与环境温度之差：112.3℃结论1、磨煤机切换点的选择对排烟温度的影响很大，在条件允许的情况下，减少磨煤机的投运数量有助于排烟温度的降低。2、合理的磨煤机投运方式，有助于降低排烟温度6～8℃。排烟温度高原因分析---磨煤机运行方式比较3锅炉系统优化措施效果降低磨煤机通风量↓4℃减少停运磨处漏入冷风量↓4℃合理设置切磨点、尽量少投磨煤机↓6℃总体效果通过上述措施排烟温度能够下降8～10℃排烟温度高应对措施及效果3锅炉系统优化机组投产后，不断地优化调整各受热面吹灰的顺序、时间。一方面，根据主、再热汽温情况合理使用炉膛吹灰器及水平烟道吹灰器，及时进行受热面吹扫，减少锅炉受热面结焦和积灰，保持受热面清洁，提高传热效果。另一方面，过于频繁的吹扫不仅对管道阀门、吹灰器的维护增加了工作量，更增加了汽水损失，对超临界直流机组的补给水率和机组效率都有不可忽视的影响，需要根据煤种的特性以及受热面积灰状况的现场检查，选择更为合理的吹灰频率。3.4优化受热面吹灰3锅炉系统优化最佳的通风量是保证锅炉正常燃烧，提高锅炉经济性的必要条件之一，是决定燃烧和燃尽程度的关键。一般而言，通风量过大将会降低炉内燃烧温度，增大烟气量，增加排烟损失，同时NOX排放量也会增加；相反，通风量过小将会导致炉膛内供氧不足，不完全燃烧损失增大。最佳氧量的获取，需要在不同负荷下，通过一系列的优化调整试验，对氧量、一次风风量、灰渣、排烟温度、锅炉汽温、锅炉减温水量、风机电耗等运行可调因素进行综合耗差分析，并经过重现性试验后最终确认。3.5加强氧量的分析与调整3锅炉系统优化合理的煤粉细度是磨煤机电耗与锅炉效率二者平衡时的经济煤粉细度，同时需要保证磨煤机的有效最大出力。结合磨煤机变风量试验，通过改变磨煤机分离器折向门挡板开度，观察分析煤粉细度对飞灰、炉渣含碳量、汽温及制粉耗电率的影响，以寻求经济合理的煤粉细度。煤粉细度化验常态化，锅炉的煤粉细度取样、化验纳入定期工作，每周一次。根据煤粉细度及时对磨煤机的折向门开度进行调整。3.6加强煤粉细度分析与调整3锅炉系统优化锅炉启动疏水调节阀改造磨煤机的检修维护空预器壳体漏风处理燃烧器喷嘴摆动功能进行修复炉顶柔性密封改造柔性及管道保温完善四、锅炉燃油零消耗高鹏负责，发电运行部填报根据我公司实际进行分析4锅炉燃油零消耗我厂锅炉采用四角切圆直流燃烧方式，共布置六层煤燃烧器，其中A层四台煤粉燃烧器配有等离子点火装置。等离子点火作为以煤代油的新技术已在新建大机组上广泛使用，技术成熟，但要做到燃油零消耗，难度确实不小。4.1等离子点火系统简介二次风4锅炉燃油零消耗制造厂出厂时的等离子逻辑设计，到现场使用后，需要不断地修改完善。我们通过不断摸索，在平时的应用中，结合现场的实际情况，从安全、稳定的角度逐步进行了改进、完善，保证了等离子装置安全、可靠和稳定的运行。主要逻辑修改完善如下：4.2等离子点火系统逻辑设计修改完善4锅炉燃油零消耗4.2.1A磨火检逻辑的修改。在FSSS设计中，A磨煤机有“正常运行模式”与“等离子运行模式”两种运行模式，并可相互切换，从而实现磨煤机FSSS逻辑切换功能；同时，在等离子方式下，A磨煤机的跳闸逻辑应该与不在等离子方式下的跳闸逻辑有所不同。原厂家设计在等离子模式下，以火焰检测探头信号做为A煤层有无着火的判断；但在点火初期，煤燃料的燃尽效率只有80%-85%左右，并不能充分燃烧，这样就导致部分没有燃尽的煤粉很有可能会积聚在火焰检测探头的镜片上，火焰检测探头检测不到真实的火焰，导致A磨煤