300MW机组节能降耗综合治理

2008年南方五省（区）300MW级火电机组协作网优秀论文1300MW机组节能降耗综合治理国电安顺发电有限公司谭萍摘要:介绍了国电安顺发电有限公司2×300MW机组节能潜力分析及节能综合治理的情况，可以为同类型机组的节能综合治理提供参考。关键词:300MW机组节能综合治理绪论国电安顺发电有限公司2×300MW级火电机组三大主机均是东方电气集团公司生产，其中锅炉为东方锅炉集团股份有限公司引进的早期美国福斯特•惠勒公司技术生产的DG1025/18.2—Ⅱ10型亚临界自然循环“W”火焰锅炉，与之配套的汽轮机为东方汽轮机厂生产的N300—16.7/537/537—4型亚临界中间再热两缸两排汽凝汽式汽轮机，发电机为东方电气集团生产的QFSN—300—2—20型发电机组，冷却方式为水-氢-氢,两台机组于1998、1999年分别投产运行以来，都存在锅炉效率低、汽轮机运行真空偏低、机组热耗率高、汽耗率高，供电标煤耗高等问题。为积极贯彻响应国家和地方的有关节能政策和要求，实现企业可持续发展，公司结合自身设备特点进行了节能潜力分析及节能综合治理，现将分析及治理情况介绍如下，供同类型机组实施节能综合治理参考。1.机组经济性差的原因分析2008年南方五省（区）300MW级火电机组协作网优秀论文21.1锅炉方面锅炉采用早期福斯特.惠勒技术的“W”火焰锅炉，设计效率为91.04%，而投运以来效率一直处于86～88%范围，低于设计值3～5个百分点。指标分析显示，炉效偏低的主要原因是锅炉燃烧不完全，飞灰含碳量及灰渣含碳量偏高。通过对比同类型机组及计算机模拟试验，我们分析出造成燃烧不完全的两个主要因素：1.1.1因电厂处于高海拔地区，氧气含量低，为满足煤粉充分燃烧时的耗氧量就需要大量的二次风，而安电两台锅炉未按高原锅炉设计，拱下大量的二次风很容易造成火焰上飘，煤粉还没有充分燃烧就进入上炉膛，煤粉在下炉膛的行程和停留时间很短，从而造成煤粉在炉膛中燃烧不完全。1.1.2火焰下冲能力不足，也会造成煤粉在下炉膛的行程和停留时间不够。1.2汽轮机方面国电安顺发电有限公司汽轮机组的气动热力设计水平和结构设计水平属上世纪70、80代的水平，受限于当时设计水平和制造水平，该型机组在热力性能方面和安全可靠性方面都存在不少问题。同时由于安电1#机组是贵州省内首台300MW级火电机组，安装公司缺乏经验，安装方面也存在一定缺陷。根据设计说明书，该型机组在额定纯凝工况下的设计热耗为7971kJ/kW.h（1904kcal/kW.h），设计汽耗2.992kg/kW.h，高、中、低压缸的设计缸效率分别为86.2%、91.6%和88.6％。而从机组的热力试2008年南方五省（区）300MW级火电机组协作网优秀论文3验数据来看，实际热耗为8135kJ/kW.h（1943kcal/kW.h），实际汽耗为3.014kg/kW.h，高、中压缸缸效效率分别为79.05%和89.8％，实际运行值和设计值偏差较大，经济性较差。这里需要说明的是：该型机组为高中压缸合缸机组，高中压之间的中间轴封一般都存在比较严重的蒸汽泄漏（据统计实际蒸汽泄漏量为设计值的3～5倍，严重者可达10倍），导致中压缸效率虚高，一般中压缸的实际缸效率要比试验值低1～2％。通过多方咨询及深入研究，我们分析出该型汽轮机经济性较差的原因如下：1.2.1热力及通流结构设计不合理：高中压转子根径偏小，速比不合理，对通流效率造成较大影响。1.2.2叶片型线和叶片设计技术较落后：叶片型线的技术水平基本上是上世纪70年代的设计水平，叶型损失、二次流损失大，叶片级效率较低。分流叶栅大小叶片匹配不合理，对通流效率也有影响。1.2.3结构设计上存在的其它影响通流效率的缺陷：叶片基本采用铆接围带，个别级还采用双铆钉结构。叶顶汽封齿数少，且叶顶铆钉周向不连续，叶顶蒸汽泄漏比较严重；动叶片组之间围带周向间隙大，导致较严重的蒸汽泄漏；低压次末级和次次末级窗口叶片以叶根块替代，造成叶片缺失，对低压缸通流效率造成较大影响；通流子午面光滑程度较差，流动损失较大；铸造隔板叶栅通道精度差，流动损失也比较大，叶片级效率较低。1.2.4现场安装不精细，致使通流间隙偏大，产生较大内漏损失。2008年南方五省（区）300MW级火电机组协作网优秀论文41.2.5汽封磨损、隔板及隔板套中分面变形导致漏汽损失。1.3系统及主要辅助设备方面1.3.1凝汽器换热面积偏小：对比东汽后期生产的机组，国电安顺发电有限公司凝汽器冷却面积偏小300m2，真空度达不到设计值。1.3.2高压辅机富裕量大：引风机、送风机、一次风机、凝泵等重要辅机均是按机组最大容量进行设计，超出了调峰运行机组的需要量。而且辅机采用定速运行，且出口流量只能由控制阀门调节，节流损失大、出口压力高、管损严重、系统效率低，且经常发生泄漏，造成极大的能源浪费。1.3.3疏水门内漏：系统设计复杂，冗余设置多，不仅影响机组的经济性，而且对安全性、可靠性也有影响。而且通过现场检查，存在内漏的阀门较多。1.3.4空气预热器漏风率大：公司空气预热器为回转式，设计漏风率为9%，但实际上漏风率高于设计值，1#炉漏风率达到11.6%，2#炉漏风率达到16.05%。2.提高机组经济性的综合治理措施通过对国内同类型机组进行调研及可行性探讨，借鉴同类机组节能技术改造的成功经验并结合设备实际情况，针对安电1、2号机组，我们采取了如下改进措施：2.1空预器改造。空预器密封由密封间隙自动跟踪调节装置改为固定密封，增高300mm蓄热元件，使换热面积增加，排烟温度降低，排烟损失减少；另外还改变了一、二次风换热顺序。改造后风机电流2008年南方五省（区）300MW级火电机组协作网优秀论文5平均下降了近10A，空预器漏风率均小于9%，热风温度提高近20℃，排烟温度下降2℃，不仅对煤粉初期的着火稳燃有一定的作用，同时也降低了机组的供电煤耗。2.2锅炉燃烧系统优化改造。对锅炉燃烧喷口进行改造，提高拱上气流的动量比，以解决高负荷加风炉膛负压波动的问题；对侧墙二次风口加装导流板改造，以解决锅炉高温腐蚀及两侧墙结焦；对风室布风板进行改造，增加火焰行程，解决煤粉粒子的燃尽问题。从改造后的效果来看，高负荷下加风负压波动幅度小于0—50Pa，总风量百分比由改造前的83%提高到90.05%，两侧墙无结焦现象，平均飞灰含碳量则由最初的14.5%下降至9%以下，锅炉效率提高了1%以上。2.3F风室加装倾角可调的导向调节装置。通过计算机模拟，F风倾角的改变能有效地调整燃烧中心。F风适当下倾后，火焰下冲行程和煤粉停留时间明显增加，下炉膛火焰充满度和均匀性明显改善，从而将有效地改善煤粉的燃烬程度。因此在1#锅炉采取F风室加装倾角可调的导向调节装置，以根据每个燃烧器不同的情况设置不同的F风倾角，改善煤粉在锅炉中的燃烧工况，从而提高锅炉的燃烧效率和热经济性。通过定期对F风导向装置进行抖动调节，可以及时清除导叶片上的积灰，有效保证导叶片对下层F风的导向作用。1#炉实施改造后，炉膛中部高负荷下氧量从0.6-0.8%增加到1.6-1.7%，飞灰可燃物从8.24%降到6.15%。2.4凝汽器铜管更换为不锈钢薄壁波螺管。因不锈钢管光滑的表面及波螺结构与原来的换热铜管相比，增加了换热表面积、改变了水2008年南方五省（区）300MW级火电机组协作网优秀论文6流状态，改善凝结换热，从而使得总体传热系数提高了25-30%，凝汽器真空度得到了提高，汽轮机效率相应提高。从实施的效果来看，相同工况下1#机真空度平均提高了0.85%，2#机真空度平均提高了0.64%。2.5对凝泵电机进行变频改造。从已实施完毕的2#机凝泵的节能效果来看，每日每台机组可节约电量约6000kWh。2.6疏水系统优化。通过对疏水系统的普查及分析，封堵了冗余的多个疏水阀门及管道。对汽轮机再热热段、主蒸汽、高排逆止门前疏水进行合并，对锅炉过热器、再热器疏水进行合并，将56只疏水分门割除，设置为15只疏水总门，简化了系统，减少了漏点，提高了机组的经济性。2.7工业水系统优化。我公司的发电用水及冷却用水均取自离厂区22公里的梭筛水库，取水成本较高。为此，我们对全厂供水系统进行优化改造，实现了工业水与机组冷却水系统并联运行。根据季节特点，利用冷升泵代替工业水泵运行，减少工业水泵的运行台数，相应减少了工业水（新鲜水）的消耗，从而也就减少了取水口到厂区的补水量及取水泵、升压泵的运行台数和运行时间。因此，大大降低了工泵电耗和取水口的外购电量。据统计由于工泵运行台数减少每年节约厂用电约50万kWh，取水口节约外购电180万kWh。2.8炉底加热系统改造。利用汽机高辅联箱管道到炉底疏水联箱加装了一套炉底加热系统，加热汽源由邻机二段抽汽供给，启动时先对炉水进行预热，可缩短启动时间减少启动耗油量。据统计一次冷态2008年南方五省（区）300MW级火电机组协作网优秀论文7启动可节约燃油11~14吨，按照目前机组计划检修及调停备用、非计划停运情况估计，每年可减少启动耗油70吨以上。2.9凝汽器喉部加装喷淋系统。加装一台11kW喷淋泵，入口水源一路取自凝补水箱，另一路取自凝汽器底部放水，出口接入低缸喷水管路。在机组启停、高缸预暖、汽轮机强冷过程中用小功率的喷淋泵替代大功率的凝结水泵运行，每小时可节约耗电889kWh。2.10滚轴筛改造：近年因电煤市场紧张，电煤质量严重下滑，煤中掺杂矸石等杂物严重，致使输煤系统电耗增加，皮带磨损、撕裂、给煤机卡涩等故障频发，球磨机钢球耗量大幅增加，设备磨损加剧。公司通过输煤系统治理及滚轴筛改造，成功筛出电煤中的石块等杂物并通过梭槽导出输煤系统，由于大块被清除，碎煤机也随之取消，输煤系统耗电进一步降低。具统计改造前四台磨机运行只能带270MW负荷，改造后四台磨机运行可带300MW负荷，且由于进入磨煤机的大块被清除，每年少耗钢球200吨以上。取消碎煤机每年可节约厂用电12.2万kWh。2.11通过系统改造回收工质：2006年以来，我们分别对一期暖风器疏水、空压机冷却水、机组有无压疏水、凝泵轴封水、内冷水溢水、真空泵汽水分离器溢水等系统进行改造，实现了大部分工质回收，使机组发电水耗从0.8218m3/s·GW下降到0.68m3/s·GW。3.结语通过进行一系列的节能降耗改造及综合治理，我公司两台300MW机组的经济技术指标得到了明显提高，增强了在节能调度模式下生存2008年南方五省（区）300MW级火电机组协作网优秀论文8竞争力。下一步我公司重点还将进行如下技术改造：3.1对汽轮机通流部分进行改造，通过更换高中压转子、喷嘴组、动叶片、隔板、汽封等部分部件，彻底解决设计原因造成的通流部分效率低的问题。3.2对吸风机、一次风机、引风机等辅机进行变频改造，解决高压辅机设计富裕量过大的问题。随着经济的发展，能源及环保问题日益突显，为缓解能源约束和环保压力，国际国内都出台了一些扶助政策，大力推动节能减排工作实施。我公司节能降耗综合治理项目符合清洁发展机制及国家节能减排政策，为此，我公司申报了节能技改财政奖励资金，下一步还将申报CDM项目，项目申报成功可在一定程度上抵消甚至完全抵消技改资金投入，为企业带来更大的节约经济效益。