大唐五彩灣北一發(fā)電工程節(jié)能降耗分析及措施

孔令宏

摘要：本文介紹了大唐新疆五彩彎北一發(fā)電工程2X660MW機組熱力系統(tǒng)的主要設(shè)備及采取的優(yōu)化措施，及優(yōu)化后達到良好的運行指標和節(jié)能降耗效果，在國產(chǎn)660MW級別超超臨界燃煤空冷的機組有很大的借鑒意義。

1、工程概況

大唐五彩灣北一發(fā)電（2×660MW）工程系新建性質(zhì)。本工程建設(shè)規(guī)模為2×660MW超超臨界燃煤空冷發(fā)電機組，同步建設(shè)脫硫裝置和脫硝設(shè)施。

本工程廠址位于新疆維吾爾自治區(qū)昌吉回族自治州吉木薩爾縣境內(nèi)的新疆準東五彩灣煤電煤化工工業(yè)園區(qū)內(nèi)，距吉木薩爾縣北面約98km、天池能源工業(yè)場地西北側(cè)約4.5km處。為煤電一體化疆電外送項目，年利用小時數(shù)：按照5500小時。

2、主機參數(shù)

本工程安裝兩臺660MW國產(chǎn)超超臨界間冷燃煤機組（汽機入口蒸汽壓力：27.0MPa（a），主蒸汽溫度：600℃，再熱蒸汽溫度：600℃）。

（1）鍋爐：采用東方電氣股份有限公司產(chǎn)品。

型式：超超臨界參數(shù)變壓運行直流爐，單爐膛、一次中間再熱、采用前后墻對沖燃燒方式、平衡通風、固態(tài)排渣、全鋼懸吊結(jié)構(gòu)Π型鍋爐，鍋爐采用整體緊身封閉。

（2）汽輪機 采用上海電氣集團股份有限公司產(chǎn)品。

型式：采用超超臨界、一次中間再熱、三缸兩排汽、單軸、表面式間接空冷式機組。額定出力工況為TMCR工況。

3、提高機組熱效率的主要技術(shù)

3.1提高汽輪機熱耗率的主要措施

在發(fā)電熱力循環(huán)中，汽輪機的熱耗率與許多因素有關(guān)，除汽機本體結(jié)構(gòu)因素外，蒸汽初參數(shù)和排汽背壓是決定機組熱效率的重要參數(shù)。燃煤火電發(fā)電廠的熱力系統(tǒng)基礎(chǔ)是朗肯循環(huán)，提高蒸汽的初參數(shù)（蒸汽壓力和溫度），降低排汽背壓，提高鍋爐熱效率，優(yōu)化回熱系統(tǒng)配置都是提高循環(huán)熱效率的主要手段。

3.1.1汽輪機形式及初參數(shù)

提高汽輪機的進汽參數(shù)，是改善機組效率的有效手段。在超超臨界機組參數(shù)范圍的條件下，主蒸汽壓力提高1MPa，機組的熱耗率就可下降0.13%～0.15%；主汽溫度每提高10℃，熱效率約可相對提高0.25%～0.30%；再熱汽溫度每提高10℃，熱效率約可相對提高0.16%～0.20%。機組初參數(shù)的提高，受制于高溫材料的應用，結(jié)合目前國內(nèi)主機廠的實際情況本工程采用了高效超超臨界一次再熱機組，汽輪機進汽參數(shù)定為：27MPa（a）/600℃/610℃。鍋爐、發(fā)電機參數(shù)與之配套。常規(guī)600MW級超臨界機組的熱效率比600MW級亞臨界機組的高1.5%～2%左右，600MW級超超臨界機組的熱效率比常規(guī)600MW級超臨界機組的高約1%～1.5%左右。

3.1.2排汽背壓

對于凝汽式汽輪機來說，在蒸汽初參數(shù)不變的條件下，降低排汽壓力會使機組理想焓降增加，并使排汽傳給低溫熱源的熱量損失減小，從而提高了循環(huán)熱效率。根據(jù)本工程的建廠條件，經(jīng)方案比選確定采用間接空冷系統(tǒng)。并對冷卻系統(tǒng)優(yōu)化，本工程設(shè)計背壓為10.5kPa.a，夏季設(shè)計背壓為28kPa.a。

背壓每降低1kPa，汽機熱耗可以降低約0.55%，汽輪機的熱耗降低約40～42kJ/kW.h。經(jīng)優(yōu)化汽輪機設(shè)計背壓由11kPa.a降低至10.5kPa.a后，汽輪機的熱耗降低約20kJ/kW.h。

3.2提高鍋爐效率的主要措施

鍋爐的效率主要取決于各項熱損失，如干煙氣熱損失、氫燃燒和燃料中水分引起的熱損失、空氣中水分熱損失、未燃盡碳熱損失、輻射及對流散熱熱損失、不可測量熱損失等。

根據(jù)本工程設(shè)計煤質(zhì)高鈉高揮發(fā)份低灰低硫的特性，鍋爐廠通過優(yōu)化采用高效燃燒器，合理選擇爐膛容積，降低排煙溫度，選用優(yōu)質(zhì)空氣預熱器，減少漏風率，選擇合理的煤粉細度，提高鍋爐效率。采取上述優(yōu)化措施后，本工程鍋爐保證效率可達94.3%。

4、本工程熱力系統(tǒng)優(yōu)化的主要措施

4.1回熱系統(tǒng)優(yōu)化措施

1）回熱級數(shù)。在一定的給水溫度條件下，回熱循環(huán)的效率是隨著回熱級數(shù)的增多而提高。但是隨著回熱級數(shù)的增多，回熱循環(huán)效率的增量將逐漸減少。

超超臨界660MW空冷機組常規(guī)配置為7級回熱系統(tǒng)，即3級高加+1級除氧+3級低加，本工程優(yōu)化為8級回熱系統(tǒng)，按照3級高加+1級除氧+4級低加的回熱系統(tǒng)配置，根據(jù)《汽輪機回熱系統(tǒng)優(yōu)化專題報告》，8級回熱系統(tǒng)較7級回熱系統(tǒng)汽輪機的熱耗降低約19kJ/kW.h。

2）采用外置式蒸汽冷卻器。根據(jù)熱力學理論分析，為了最大限度的獲得熱耗率的改善，給水總焓升在各加熱器的回熱分配和給水回熱的級數(shù)要進行最優(yōu)化。汽輪機回熱系統(tǒng)各加熱器給水焓升的大小直接影響著機組運行的經(jīng)濟性。在汽輪機回熱系統(tǒng)設(shè)計時，給水焓升的確定方法通常是應用等焓升（等溫升）法。對于再熱機組，由于再熱后抽汽過熱度增大，影響最佳分配，對于超超臨界一次再熱機組，再熱后的3級抽汽接近500℃，過熱度很高，故在回熱系統(tǒng)中引入外置式蒸汽冷卻器，將回熱系統(tǒng)溫升分配加以經(jīng)驗修正，可以帶來更好的經(jīng)濟效益。

本工程推薦在3級抽汽上設(shè)置外置蒸汽冷卻器，充分利用蒸汽過熱度，減少不可逆換熱損失，同時在各種負荷工況下都能一定程度提高給水溫度，降低熱耗。設(shè)置外置式蒸汽冷卻器后汽輪機的熱耗降低約14.6kJ/kWh。

3）煙氣余熱利用。為結(jié)合本工程煤質(zhì)情況，為提高電廠的經(jīng)濟性，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟分析，推薦引風機出口脫硫島入口設(shè)一級低溫省煤器，直接加熱凝結(jié)水，將煙溫降低至90℃。回收煙氣的余熱，降低熱耗，提高機組效率。機組的熱耗可降低約30kJ/kWh，發(fā)電標煤耗降低1.1g/kW.h，每年單臺機組節(jié)省的燃煤費用約80萬元；單臺機組脫硫島每年節(jié)省水費約123萬元。

4.2降低系統(tǒng)阻力

1）主蒸汽系統(tǒng)再熱蒸汽系統(tǒng)壓降優(yōu)化。根據(jù)鍋爐廠的資料，鍋爐本體再熱系統(tǒng)阻力取0.2MPa，通過對本工程主廠房布置、加熱器布置及四大管道布置進行優(yōu)化，同時合理選擇四大管道流速，優(yōu)化管道規(guī)格，在主廠房布置允許的前提下，主汽和再熱管道盡量采用彎管，減少了管道阻力。

2）抽汽系統(tǒng)阻力。降低抽汽管道壓損，也能提高加熱器出口給水溫度，降低汽輪機的熱耗。國內(nèi)三大汽輪機廠設(shè)計熱平衡圖中抽汽管道壓損取值一般都是高壓抽汽管道壓損取3%，至除氧器和低壓抽汽管道壓損取5%。

主廠房設(shè)備布置時、加熱器盡量靠近汽源點布置，使抽汽管道盡量短，適當放大抽汽管道降低流速，可以有效的降低管道阻力，降低汽輪機的熱耗。

4.3采用高效熱力設(shè)備

對于給水泵、給水泵驅(qū)動汽輪機、凝結(jié)水泵、磨煤機及三大風機等關(guān)鍵設(shè)備，通過招標選擇經(jīng)濟且長期效率高的設(shè)備，將有利于提高機組的整體經(jīng)濟性。

本工程推薦采用1x100%容量汽動給水泵方案，100%容量給水泵和驅(qū)動汽輪機的效率一般可以分別達到85%和84%以上。初步估算可以降低汽輪機熱耗約13～14kJ/kWh。

5、結(jié)束語

采取以上節(jié)能技術(shù)措施后，本工程汽機熱耗率7539kJ/kWh；鍋爐效率94.3%：廠用電率4.48%，機組效率提高至44.33%，機組供電標準煤耗290.85g/kwh，經(jīng)濟效益良好。

參考文獻：

[1]中國大唐集團公司火電項目精品工程管理辦法；

[2]中國大唐集團公司火電項目管理手冊。