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600MW火电机组节能降耗分析与优化措施

600MW级火电机组已成为我国主力发电机组。开展600MW机组节能降耗对策研究,提高机组的经济运行水平和综合竞争力是发电集团面临的重要课题。以河南华润首阳山有限公司600MW 2号机组为案例,对锅炉燃烧及制粉系统、汽轮机及热力系统、辅机系统等进行**分析,实施了燃烧优化、 汽轮机滑压优化、顺序阀控制优化、通流部分间隙调整和轴封改造等综合优化措施,取得了良好的节能降耗效果。

1 概述

面对可持续发展和气候变化两大全球核心问题,加上经济危机的冲击,世界能源战略的转型已势在必行。能否通过结构优化和技术进步满足能源与环境的双重约束,将成为包括电力行业在内的能源工业转型期的主要课题。600MW 级火电机组已成为我国主力发电机组。研究并实施 600 MW机组的节能降耗措施,将对提高机组的经济运行水平和综合竞争力起到很好的作用。

2 600 MW火电机组节能分析

在凝汽式机组中,供电煤耗可较**地反映机组经济性。因此选择供电煤耗作为机组经济性评价准则。影响供电煤耗的主要因素有设计水平、负 荷、煤质、设备健康状况及操作人员的运行水平等。 锅炉效率、汽轮机热耗、厂用电率直接影响机组供电煤耗指标。

本文采用耗差分析方法,在锅炉燃烧及制粉系统、汽轮机及热力系统、辅机系统3个层面进行系统分析和节能潜力诊断.确定各因素对机组供电煤耗的影响。炉侧参数主要采用公式法进行分析,主蒸汽和排汽参数主要根据汽轮机厂家提供的热耗修正曲线进行分析,对于影响热力系统的各种因素根据等效热降法进行计算,缸效率的影响主要采用小偏差分析法。

3 600 MW机组节能降耗优化措施与实施

本文以河南华润首阳山有限公司600MW超临界2号机组为典型案例,重点开展了燃烧优化、汽轮机滑压优化、顺序阀控制优化、通流部分间隙调整和汽封改造等综合优化措施的研究与实施。

3.1案例机组概况

2号机组锅炉为本公司采用哈尔滨锅炉厂的超临界参数变压运行带内置式再循环泵启动系统的本生直流锅炉,单炉膛、一次再热、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构、Π型锅炉。锅炉型号为:HG-1987/25.4-YM1型,锅炉设计效率为93.71%。汽轮机为一次中间再热、单轴、三缸四排汽、双背压纯凝汽式汽轮机,型号为N600—24.2/538/566.设计热耗为7 747 kJ/ (kW˙h)。

3.2锅炉燃烧及制粉系统优化

影响锅炉效率的因素有排烟温度、飞灰可燃物、炉膛出口烟气含氧量、空气预热器漏风率、炉底灰渣可燃物、锅炉保温等。锅炉燃烧调整应考虑锅炉飞灰和炉渣含碳量等因素进行综合优化。2号机组煤质较稳定运行效率较高,可通过调整锅炉*佳氧量进一步提高锅炉效率。分别在600 MW、480 MW、360 MW负荷下进行试验,保持其他参数不变。调整送风机挡板开度,改变一、二次风量和不同负荷下的锅炉氧量.确定氧量变化对锅炉燃烧效率、蒸汽温度及其他运行参数的影响,得到锅炉*佳氧量曲线。试验结果表明.通过锅炉氧量调整优化.可降低发电煤耗约 1.5 g,(kW˙h)。本厂再热蒸汽温度偏低约3~5℃,运行经济性较差。通过不断地摸索和试验研究,实施了多方面的优化措施,较好地完成了优化调整工作.提高了锅炉效率,降低了煤耗。(1)锅炉左右侧主汽温度偏差调整。调整试验前,右侧主汽温度高于左侧,需投入较多减温水。试验调整表明:在锅炉长期运行中,工况稳定后,任三台制粉系统运行(共四套),运行制粉系统二次风挡板全开,氧量在*佳曲线内,燃尽风开度为15%时,左右侧主汽温度偏差较小。(2)再热蒸汽温度调整。400MW负荷下,再热器烟气挡板以70%、80%、90%、100%开度时,当煤种、工况不变时,改变燃尽风的大小,对再热汽温影响较大。经分析得到,燃尽风在20%-30%,烟气挡板在80%-100%区间内控制再热汽温相对稳定,且汽温壁温好控制。建议燃尽风开度在30%以下运行,尽量利用二次风量的匹配来调整炉内燃烧,增加再热汽温。

3.3锅炉系统的改造优化

1、低温省煤器改造:锅炉排烟热损失是锅炉各项热损失中*大的一项,影响排烟热损失的主要因素是排烟温度,一般排烟温度每升高12-15℃,排烟热损失将提高1%,通过在空预器出口竖直烟道增加低温省煤器,平均排烟温度由改造前的160℃可降到到105℃左右,降低达50多度,节能效果非常明显。运行中控制低温省煤器进水温度70℃以上,低温省煤器出口烟温100℃以上,防止受热面发生低温腐蚀。

2、空预器漏风改造:我厂的每台三分仓式空预器分别配置了一台空预器漏风回收风机,分别将空预器一次风侧,二次风侧的冷热端径向、轴向漏风回收,经过回收风机将其送至二次风箱,从而保证了空预器的漏风率≤3.5%的性能指标。

3.4汽轮机及热力系统优化

影响汽轮机热耗的主要因素有主蒸汽、再热蒸汽、回热、排汽参数,系统外漏、内漏和汽封间隙等。在案例机组上实施的具体优化措施包括:(1)进行主汽压力(定滑压运行)优化试验,确定不同负荷时*佳主汽压力;(2)尽可能使汽轮机汽封安装间隙保持设计值.或采用布莱登汽封和蜂窝汽封进行汽封改造;(3)将汽轮机的单阀运行方式切换为顺序阀方式,从而降低节流损失,提高汽轮机效率;(4)减少汽轮机内的蒸汽泄漏,有效提高汽轮机运行经济性。

本厂2号机组于2008年10月10日实施顺序阀切换工作。负荷为400MW.切换后.主汽流量由1202t/h下降为1176t/h。降低约2.2%.机组发电煤耗降低约2.0g/(kW˙h),同比降低1.5 g/(kW˙h),节能效果显著。

表1所示为对机组进行间隙调整和布莱登汽封改造后.利用耗差分析确定的不同工况下汽轮机热耗和煤耗变化情况。

另根据大修后热力考核试验数据并进行修正计算.在360~600MW日常调峰负荷范围内.机组的发电热耗平均降低182 kJ/(kW˙h).达2%左右。发电煤耗平均降低5.69/(kW.h):满负荷600MW下,大修后热耗降低234kJ/(kW.h),降低3%。发电煤耗平均降低6.5 g/(kW˙h),降低3.2%。

3.5辅机系统方面实施的节能优化措施主要包括:

1、循环水泵优化运行:通过循环水泵的高低速改造,实现冷端系统的运行优化,降低设备能耗,节约厂用电率。

2、调整给水泵小汽轮机的轴封间隙。治理系统泄露,减少工质损失,降低能耗,提高机组效率。

3、高能耗辅机的变频改造:通过变频控制,降低设备能耗,降低厂用电率。对比凝结水泵分别运行在工频和变频工况下30天的节能效果。结果显示,凝结水泵改为变频运行后的用电量仪为改造前工频运行时的34.26%.影响发电煤耗1 g/(kW.h)左右,节能效果显著。

4 结语

本文系统地研究了600MW级火电机组的节能降耗对策,通过对所选机组实施锅炉燃烧及制粉系统、汽轮机及热力系统、辅机系统几个层面的综合优化措施,取得了良好的节能降耗效果。河南华润电力首阳山有限公司两台机组全年的发电煤耗由2011年的296.61g/(kW˙h) 下降为2014年的291.58g/(kW˙h),下降5.03g/(kW˙h); 节能效果显著。

文章来源:《第五届热电联产与煤电深度节能新技术研讨会论文集》

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