创新优化、强化管理、深挖潜能(田集发电厂交流材料)

创新优化、强化管理、深挖潜能淮沪煤电有限公司田集发电厂尊敬的各位领导、专家：大家好！很高兴参加第二十届600MW机组能效水平对标及竞赛年会，借此交流契机很荣幸和大家交流一下生产管理方面的体会，不妥之处还请指正。目录ONTENTSC1简介2创新管理，积极引入先进科技3机组设计优化4机组设计优化成果深化挖潜，加强设备整治和改造5加强基础管理，规范制度树立标杆一、简介田集电厂位于安徽省淮南市西北约30公里的田集乡境内，是上海市和安徽省通过区域战略合作，本着“优势互补、互惠互利、合作双赢、共同发展”的原则，由上海电力股份有限公司和淮南矿业(集团)有限责任公司共同投资经营的“煤电一体化”坑口电厂，是“皖电东送”、“淮南—上海”1000千伏淮沪交流特高压示范工程首批配套电源项目。田集发电厂一期工程为两台630MW国产超临界燃煤机组，分别于2007年7月26日和10月15日投产发电，设计额定工况下供电煤耗为299.2g/kWh，厂用电率为5.68%；二期工程为2×660MW国产超超临界燃煤机组，3号机组于2013年12月22日投产发电，4号机组于2014年4月28日投产发电，设计额定工况下供电煤耗为279.1g/kWh，厂用电率为4.14%。二、创新管理，积极引入先进科技田集发电厂始终坚持把科技创新与技术进步作为节约资源、减少能耗、增加效益、促进发展的重要手段。积极了解和学习国内外有关电力企业的节能新技术、新工艺、新方法。主要是依托外部力量加强与科研院所和高等院校合作，借助外部优秀的技术人才、智力资源，为电厂解决重大设备技术缺陷与隐患出力献策。电厂经常与西安热工院、华东电力试验研究院、安徽电力试验研究院、华北电力大学、浙江大学等多家单位开展技术合作。充分发挥和利用科研院校的技术优势，为我厂提供技术支持，使外部技术力量有效转化为电厂的生产力。2015年上海电力股份公司批准了一期2*630MW机组汽轮机实施增容提效改造，主要解决目前汽轮机热耗达不到设计值经济性差的问题，以及机组改造后机组铭牌出力由630MW提高至660MW。主要改造内容是保持现有的高中压外缸、低压外缸壳体和汽轮机基础等不变，对汽轮机高、中、低压缸内缸和转子通流部分实施整体改造。采用先进的AIBT通流技术优化设计高中压各级，并尽可能增加通流级数，以提高通流效率。高压缸由1个单列调节级+11个压力级改成1个单列调节级+13个压力级，中压缸由8个压力级增加值9个压力级，低压缸由原来的2×7级改为2×9级，末三级采用915mm系列。1、一期2*630MW机组汽轮机增容提效改造改造后高中压结构示意图2015年9月至12月份1号机组A级检修中实施了1号机组汽轮机增容提效改造。改造后经过西安热工院测试，THA工况下机组热耗率达到7584.2kJ/kWh，比设计值7620.5kJ/kWh低36.3kJ/kWh；机组在75%THA工况下修正后的热耗率为7661.0kJ/kWh，比设计值7708.4kJ/kWh低47.4kJ/kWh。2010年针对凝结水泵设计参数偏大，运行中节流损失较大，田集电厂计划进行调速节能改造，当时国内应用比较成熟的电机变频改造，但由于变频器对运行环境要求较高，其中的电子元器件老化较快，随着时间的推移故障率大幅提高，严重影响设备的安全稳定运行，近年来发生的多起变频器跳闸事件。经过收资调研，本厂选用由美国Magnadrive公司设计制造的WV-2500立式水冷型永磁调速器。永磁调速是一种调节负载转速的新技术，采用稀土永磁材料利用非接触的方式传递扭矩，通过调节间隙的方式实现对水泵的无级调速，具有高效节能，环境适应性强，运行可靠性高，结构简单，维护简便，使用寿命长等特点，国内在小功率的风机和水泵上已大量使用，但在大功率立式电机上还有没有相关应用研究和运用。本厂全球首次对2000kW，6kV凝结水泵采用立式永磁调速器进行技术改造，现场解决了立式电机支撑强度和刚度问题、永磁调速器的冷却问题、永磁调速器的控制策略等一系列问题。2、600MW超临界机组凝结水泵永磁技术应用研究PMD電動執行器推力軸承凝结水泵改造投用以来，运行调节平稳、转速控制简单、系统响应速度快，节能效果显著，年节电率为33.8%，每年节约电量约352万kWh，年收益约123万元，有效地降低了企业的运行和维护成本，有效促进了新技术的应用与推广，对同类型设备的节能技术改造有一定的借鉴意义。汽轮机排汽通道优化技术已在国内三十多家电厂五十余台汽轮机上应用，取得了良好的经济效益和社会效益。其工作原理是：在凝汽器喉部内，采取安装导流装置的办法，优化低压缸排汽在凝汽器内的流场，将集中于电端和调端的排汽汽流向凝汽器中部适度引导，减少排汽涡流、均匀排汽流速，使低压缸排汽流场趋于合理、凝汽器换热管的热负荷更均匀、热交换能力能够更好发挥，从而提高凝汽器真空。低压缸排汽通道优化分别于2012年和2013年在田集发电厂1、2号机组推广应用，应用后西安热工院试验结论是，凝汽器热负荷2601768MJ/h（600MW），冷却水进口温度21.7℃、冷却水流量70920m3/h条件下，凝汽器平均压力较改造前降低约0.216kPa；在冷却水进口温度33℃、冷却水流量70920m3/h条件下，改造后的凝汽器平均压力较改造前降低约0.340kPa。按照排汽压力降低0.2kPa（循环水温度全年平均20℃），年发电37亿kWh，1kPa真空影响630MW机组发电煤耗约2.35g/kWh计算，年节标准煤约1652吨。3、630MW超临界机组低压缸排汽通道优化技术应用推广导流装置凝汽器中图片加装均流装置后的排汽通道数值模型2012年8月份浙江大学大热能研究所合作研究，在保证磨煤机运行安全性的前提下，提高磨煤机出口温度，降低磨煤机的冷风率，提高热风利用率，低排烟温度，提高锅炉效率。浙江大学大热能研究所首先利用热重分析仪和热重-红外联用分析仪对田集电厂4个常用煤种进行挥发份和CO析出试验，试验结果表明煤样的挥发份析出温度在270℃左右，从防止可燃气体爆燃的角度来看，制粉系统的入口温度低于260℃的挥发份析出温度时，其运行状态是安全的。然后通过热平衡理论计算并进行了600MW工况下磨煤机出口温度的提高试验，初步论证了磨煤机出口温度提高至100℃乃至120℃安全可靠性。最后田集电厂根据试验结果将磨煤机出口温度从80℃提高到100℃运行，调整后机组年平均排烟温度下降4～5℃，降低煤耗0.75g/kWh，经济效果显著。4、提高炉磨煤机出口温度试验煤样的热重曲线2015年9月1号机组A修期间进行了1号冷却塔“冷却塔风水匹配强化换热”改造。“冷却塔风水匹配强化换热”技术采用目前最先进的CFD技术对冷却塔进行全三维传热传质数值计算，得到塔内湿空气与循环水的速度场、温度场、压力场、湿度场，再根据计算结果对塔内进行冷却风与循环水按湿空气冷却能力进行配水。因“冷却塔风水匹配强化换热”充分发挥了原进塔空气的换热能力，冷却榙进行相应优化改造后可保证将冷却塔实际冷却能力提升至不小于120%。如果冷却塔冷却能力从100%提升至120%，相当于在设计气象条件下降低出塔水温2.0℃。5、冷却塔风水匹配强化换热强化换热改造前填料顶部空气温度分布强化换热改造后填料顶部空气温度分布冷却塔内实际流场分布图1号冷却塔“风水匹配强化换热”改造于2015年12月底完工，虽然1号冷却塔暂不具备性能试验条件（计划2016年7月份进行试验），但从以上两张1号机组和4号机组循环冷却系统实时数据比较可知，相同负荷下，1号机组冷却塔平均温降达到10.17℃，比4号机组冷却塔平均温降7.10℃高3.07℃；冷却塔平均出水温度达到20.21℃，比4号机组冷却塔平均出水温度21.98℃低1.77℃，基本达到预期改造效果。改造后1号机组循环冷却水系统实时数据相同时间4号机组循环冷却水系统实时数据三、机组设计优化1）优化受热面布置，确保再热汽温提高至623℃；本工程将锅炉再热汽温度由603℃提高到623℃，机组热耗值就可较常规参数机组降低约30kJ/kWh。这也是目前国内乃至世界首次采用再热蒸汽温度达到623摄氏度的660MW超超临界π型燃煤锅炉机组。1、锅炉再热汽温参数623℃，创国内最高蒸汽参数2）合理选材，确保机组安全运行；3）优化温度控制的方式，严格控制温度。首次应用620℃等级高温材料FB2和CB2,采用AIBT通流设计技术，开发了首个620℃中压缸模块与中压阀门模块,以及高效小直径多级数圆筒高压缸，使本机组热耗比同功率常规超超临界机组降低约50kJ/kWh，实现汽轮机产品设计制造上的重大创新，总体性能达到世界一流先进水平。2、开发应用再热蒸汽为620℃的超超临界汽轮机两台机组投低省考核试验工况下，3号机组热耗率7219.7kJ/kWh，高压缸效率90.63%,中压缸效率93.12%，低压缸效率90.55%；4号机组热耗率7221.5kJ/kWh，高压缸效率90.57%,中压缸效率93.11%，低压缸效率90.14%。本工程采用串联布置的二级低温省煤器烟气余热利用技术。低温省煤器水侧串连在6、7号低压加热器之间，烟气侧第一级放置在电除尘器前，烟气温度由123℃降至105℃；第二级放置在脱硫吸收塔前，烟气温度由105℃降至87℃。现场性能试验显示，投运低温省煤器后机组THA工况机组热耗率降低约51.5kJ/kWh，发电标准煤耗降低1.9g/kWh。3、国内600MW等级机组中首次配置二级低温省煤器，吸收锅炉烟气的余热，提高机组经济性两级串联低温省煤器烟气系统本工程再热温度提升至620℃，再热后三级抽汽温度为514℃，蒸汽过热度高达288℃，为充分利用这部分蒸汽过热度，机组在八级回热基础上，增设外置蒸汽冷却器，利用三级抽汽过热度将给水温度由289.6℃提高至294.6℃（THA工况），提高了系统回热效率。设置外置蒸汽冷却器后机组平均热耗降低约15kJ/kWh。4、国内首次在600MW等级及以上超超临界机组上设计配置外置蒸汽冷却器，提高了机组热效率。外置蒸汽冷却器5、循环冷却水系统冷端优化设计※采用年总费用最小法，优化内容包括：凝汽器冷却面积、设计背压、循环水冷却倍率、循泵特性等设计参数。※依据冷却塔结构设计优化结果，最终确定了冷却塔淋水面积9000m2，凝汽器冷却水管管径φ25mm，凝汽器面积为39200m2，凝汽器设计平均背压降低至4.70kPa，为国内同类型二次循环火电机组最低，比同地区同类型设计背压5.20kPa机组热耗率降低约12kJ/kWh，折合煤耗约0.44g/kWh。※按照汽轮机组考核工况(THA工况)进行冷端优化计算。按夏季最热3个月累积频率为10%的气象条件下的TRL工况进行校核计算，保证该工况汽轮机的背压不超过满负荷运行时的最高允许值，从而保证满发。冷端优化设计方法：与国外著名公司GEA合作，对冷却塔进行优化设计，提高冷却塔冷却效果。国内首次采用三层梁系结构、三层交错布置冷却塔淋水梁系，采用GEA上喷式喷头，实现各区均匀配水及保证冷却塔中布水的均匀性；淋水装置柱间距由6m加大到7.2m，增大有效淋水面积；660MW机组上首次采用换热性能更高的小片距(片距20mm)搁置式淋水填料，提高冷却效果。冷却塔全年计算出塔水温为21.82℃，循环水量为21.39m3/s，机组额定背压为4.7kPa。6、冷却塔优化设计三层交错布置冷却塔淋水梁系四、加强基础管理，规范制度树立标杆田集发电厂先后制定完善了《节能技术监督实施细则》、《节能减排考核办法》和《生产运营对标管理实施细则》等节能管理制度，使节能工作逐步朝制度化、标准化和规范化方向迈进。成立了厂级、部门和班组三级节能管理体系，坚持开展节能监督网络活动，每月召开一次运行分析会，及时总结节能工作情况，分析存在问题，安排下阶段的节能工作。田集发电厂自机组投产以来，始终把管理作为企业生产经营的重要部分，主要工作如下：以对标管理为立足点和出发点，按照“同类可比，相对先进”的原则，通过与先进单位指标对标，寻找发现问题，并积极落实相应整改措施，充分调动企业改进工作的积极