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1、国华舟山电厂4号1 350MW燃煤机组高效清洁优化设计实践 2015 06 05杭州 一 工程概况 二 高效节能设计优化 宁波市 国华舟山电厂 定海北面约16km舟山本岛北岸北临黄大洋东侧为舟山保税区 一 工程概况 地理位置 舟山市 舟山是中国两个以群岛建立的地级市之一 有 中国海鲜之都海洋经济强市 海洋文化名城 海上花园城市 中国优秀旅游城市 国家级卫生城市 之称 国华舟山电厂位于舟山本岛北部 一期125 135MW 二期300 350MW 三期规划2x660MW 一 工程概况 电厂规划 舟山电厂4号机组扩建工程是浙江省重点建设项目 工程建设1台350MW超临界机组 同步配套建设烟气脱硝 海
2、水脱硫 高效除尘等多个先进环保设施和日产淡水万吨级的海水淡化装置 具有良好的社会效益和经济效益 将大幅提升舟山地区的电力供应能力和电网稳定水平 推动促进舟山新区建设又好又快发展 工程2012年11月28日开工建设 2014年6月25日投产运行 一 工程概况 建设情况 一 工程概况 主要技术指标 一 工程概况 指标比较 舟山4号机组与国内同类型机组指标对比情况 一 工程概况 二 高效节能设计优化 二 高效节能设计优化 设备选型 1 主机选型优化 本工程锅炉采用上海锅炉厂生产的350MW机组超临界变压直流炉 对锅炉的性能和材料进行了优化 主要有以下几个方面 锅炉热效率提高至94 1 设计值 东方电
3、厂93 18 瑞金电厂92 76 对末级过热器高温段和末级再热器受热面进行了特殊约定 管屏不使用T23材料 仅选用两种管材 T91 TP347HFG 对蒸汽温度在570 以上或管壁温度在595 以上时不采用T91 末过热段及末再管屏下弯头均采用TP347HFG管材 管屏下U型内管圈弯管半径进行合理调整 不小于3 4D 对上锅厂提出的锅炉容积热负荷进行了修正 从91 9kW m3下降至90 77kW m3 从而提高了炉膛容积 炉膛高度从50 2m提高至50 7m 降低了炉膛出口温度 增强了煤种适应性 空预器采用新型密封控制 空预器漏风率保证值为5 一般在6 空预器采用永磁耦合代替液力耦合器 消除
4、液力耦合油泄漏问题 本工程汽机为上汽厂159机型 N350 24 2 566 566 该机型在设计阶段对于本体结构对机组效率的影响进行了全方位的考虑 为提高机组整体经济性能采取了有效的措施和手段 布莱登汽封在热态时的径向间隙较冷态时能有较大幅度的减小 能提高效率 因此本机型在漏汽量较大的平衡活塞汽封处采用了此种汽封 其他汽封均为传统迷宫式汽封 采用喷嘴调节的汽轮机的第一级喷嘴通常都根据调节阀的个数成组布置 这些成组布置的喷嘴称为喷嘴弧段 又称喷嘴组 本机型调节级喷嘴采用我公司2193B型线 并在喷嘴外壁采取子午面型线通道 有效地降低了调节级喷嘴损失 该机型中低压连通管如图所示 中压缸向上的排汽
5、口分别与低压连通管相连 在进汽口前后部位 连通管上有两个波纹管组件 用拉杆成组 形成压力平衡膨胀节 由波纹管组件来吸收热胀变形 而由拉杆来承受汽压产生的力 中低压连通管在每个斜接的弯管中装入一组导流叶片环使气流平稳地改变方向 从而在最小的压损之下将蒸汽从中压缸排汽口引入低压缸 二 高效节能设计优化 设备选型 2 采用1 100 容量汽动给水泵组 不设启动电泵 采用1 100 容量汽动给水泵组在成本上低于2 50 容量汽动主给水泵133万元 在效率上高于2 50 容量2 28 热耗比2 50 降低10 5kJ kWh 每台机组每年可比2 50 汽动泵方案节约费用69 1万元 取消30 电动启动给
6、水泵可为工程节省约250万初投资费用 并节省了布置空间 单汽泵的可靠性保证虽然主泵和小汽轮机本体可靠性较高 但是给水系统涉及前置泵 小汽机油系统 小汽机蒸汽管道 给水管道滤网等较多的附属系统 需要我们从设计 安装 调试和运行等各环节采取措施 确定单确保能够安全 可靠的满足机组要求 A 前置泵进口双滤网采用主 辅滤网型式 辅滤网仅在事故工况下使用 设计考虑减少主滤网管路流动阻力 B 主泵进口滤网考虑采用T型单滤网 C 小汽机油系统单独设置一套油净化装置D 取消原前置泵进口电动隔离阀和小汽机排汽蝶阀 简化系统 E 小机的MTSI配置一套独立的系统 与风机振动测量装置分开设置 二 高效节能设计优化
7、设备选型 3 其他重要辅机选型 三大风机的风量及风压裕量的计算基准点为BRL工况 风机TB点阻力计算按照厂家提供的BMCR工况阻力计 不再考虑裕量 裕量按设计规范的下限取值 节约了投资和运行电耗 锅炉采用微油点火装置 节约燃油消耗 三大风机采用动叶可调轴流式 运行时可在比较宽的范围内保持高效率 节约电能 采用2 100 容量国产凝结水泵 配一套高压变频装置的方案 年省运行费用31 7万元 开式水系统不设循环泵 减少了设备投资 节约了厂用电 选用带有永磁调速装置的闭式水泵 年节约厂用电约54万度 主变 高厂变均选用S11节能型变压器 相对S9型变压器 改进结构 空载损耗平均降低约30 本工程底渣
8、输送系统采用风冷式干排渣机直接上渣仓的方案 出渣系统采用风冷式干排渣 可节约大量淡水 除尘器前烟道 热一次风道 调温风道采用圆形烟风道 与常规矩形管道方案相比降低钢材耗量16 25吨 减少局部阻力损失 降低电耗 经估算风机年运行费用可降低12 6 25 4万元 二 高效节能设计优化 设备选型 二 高效节能设计优化 热力系统 增加0号高加后 50 THA省煤器入口给水温度 由236 提高至242 7 增加6 7 省煤器出口烟气温度大约会增加4 5 可以满足50 负荷时锅炉SCR装置的投运需要 回热系统增设外置式串联蒸汽冷却器 采用过热度最大的三级抽汽加热 1高加出口的给水 使给水温度提升5 TH
9、A工况 蒸汽冷却器换热面积约234m2 3号高加需增加换热面积约170m2 热耗降低可达9 92kJ kW h 每年节省总费用为43 89万元与同类型机组相比 煤耗降低0 36g kW h 1 3号高加设置蒸汽冷却器作为0号高加 二 高效节能设计优化 热力系统 2 选用了带有蒸汽喷射器的真空泵组 蒸汽喷射器原理和大气喷射器类似 只是利用蒸汽作为工作气流 蒸汽和凝汽器抽吸来的引射气流混合后进入冷却器 对水蒸汽进行冷凝 配置蒸汽喷射器后 真空泵入口背压升高同时干空气量不增加 将可以使真空泵电机功率下降20 以上 按照机组年运行300d 电机平均功率80kWh计算 节约用电大约11 52万kWh 电
10、价按0 43元 kWh计算 年节约费用4 95万元 冬季工况 因脱硫必须的循环水量进入凝汽器 可将凝汽器极限真空平均提高0 4KPa以上 煤耗降低0 8g kWh 按冬季运行75天 煤价800元 吨 负荷率75 计算 年节约费用30 24万元 配置蒸汽喷射装置 增加的总投资预算为100万元 包括泵组设计 蒸汽喷射真空泵组 主辅材料费 调试费等费用 因此真空泵配置蒸汽喷射装置预计通过3年收回投资成本 二 高效节能设计优化 热力系统 3 四大管道优化设计 通过优化计算管道规格 弯管替代热压弯头等措施 将主蒸汽管道压降由5 降低至4 热耗降低约6 15kJ kW h 标煤耗减少0 21g kW h
11、再热系统总压降由10 降低至8 热耗降低约12 3kJ kW h 标煤耗减少0 46g kW h 经过主蒸汽和再热蒸汽系统的优化 综合上述结果 总共可节约标煤耗0 67g kW h 若按年利用小时数5500小时 标煤价800元 t计算 每年可以节约标煤约1290吨 折合运行成本约103万元 经济效益非常可观 主蒸汽和再热蒸汽系统压降优化中由于流速的适当降低管道内径略有增大 初投资有所增加 但主蒸汽 再热蒸汽系统弯管替代热压弯头可节约初投资 综合管道投资可基本保持不变 二 高效节能设计优化 热力系统 4 冷端优化 根据汽机特性 循环水温 海水脱硫需求 系统布置 选择最优的汽轮机背压 循环冷却倍率
12、 凝汽器面积 循泵运行台数等方案组合 循环水优化采用年费用最小法 将投资和运行成本结合 推荐最优冷端参数配置方案 凝汽器背压由4 9kPa优化到4 7kPa 热耗降低约8kJ kWh 根据循环水供水系统的优化结果 一机二泵双速泵方案最优方案为凝汽器面积21500m2 循环倍率62倍 年运行费用1612 91万元 一机二泵定速泵方案最优方案为凝汽器面积20500m2 循环倍率54倍 年运行费用1669 10万元 双速泵比定速泵成本仅增加80万元 而年运行费用低56 19万元 双速泵方案优势比较明显 从提高机组运行的经济性 可靠性 降低工程投资等方面综合考虑 采用一机二泵双速泵方案 循环倍率62倍
13、 汽机背压4 7kPa 凝汽器面积21500m2 二 高效节能设计优化 其他 1 优化保温设计 主蒸汽 再热热段 再热冷段 高压给水和一次热风道的保温外表面设计温度限值由50 降至45 保温优化后的保温厚度和初投资虽有所增加 但全寿命期 按20年折现 总体收益增加较多 单台机组的主汽再热管道可增加收益共约11 39万 2 超前策划 加大噪声治理力度 开展降噪专题研究 针对噪声源制定噪声防治措施 在设备招标时优先选择低噪声设备 对噪声较大的设备采取隔声 消声措施 并采用吸声材料 隔声窗 植树绿化等其他噪声防治方法 在采取一系列噪声防治措施后 厂界噪声能够较好的满足有关标准限值要求 汽机运转平台
14、汽机低加区域 至海淡蒸汽管道 锅炉炉后区域 二 高效节能设计优化 其他 3 淡化海水 节约大量宝贵的淡水资源 考虑到舟山本岛淡水资源供需矛盾日益突出 舟山电厂拟建设初期规模10000吨级 天 远期规模为10万吨 天海水淡化装置 选用神华国华电力自主开发的单机产水量1 2万吨 天MED TVC设备 除满足本厂 3 4号机组的自用水量 3600吨 天 外 同时将剩余水量供给舟山本岛北部 为地方淡水需求做出贡献 低温多效蒸馏海水淡化技术 LT MED 是海盐水蒸发最高温度低于70 的海水淡化技术 其特点是将一系列的蒸发器串联起来 输入一定量蒸汽 通过多次的蒸发和冷凝 得到多倍于加热蒸汽的蒸馏水 产品
15、水纯度高 一般固体溶解物总量 TDS 低于5mg l 优于国家生活饮用水标准200倍 可以满足居民生活用水和各类工业用水 一 工程概况 二 高效节能设计优化 三 烟气 近零排放 处理系统 舟山4号机组作为国华公司 近零排放 工程首个投产的项目 在环保方面深入推进优化设计 将 近零排放 的思想深入落实到每个设计环节中 从除尘 脱硫 脱硝等逐个系统进行了深化研究 采用了当前先进的环保技术 形成了一套比较成熟 高效的 近零排放 系统 舟山电厂4号机组 近零排放 环保技术路线 整体技术路线 低氮燃烧 SCR 电除尘 4个常规电极 1个旋转电极 高频电源 湿式电除尘器 海水脱硫 近零排放 目标 燃煤机组
16、大气污染物排放低于天然气机组限值排放标准 即粉尘 5mg Nm3 SO2 35mg Nm3 NOx 50mg Nm3 三 烟气 近零排放 处理系统 三 烟气 近零排放 处理系统 近零排放 成本测算 占工程动态投资的2 44 三 烟气 近零排放 处理系统 三 烟气 近零排放 处理系统 近零处理主要技术 旋转电极电除尘 舟山电厂4号机采用4 1型旋转电极式电除尘器 即前四电场为常规电场 末电场为旋转电极电极电场 收尘机理与常规电除尘器完全相同改传统的振打清灰为清灰刷清灰 可清除高比电阻粉尘 粘性粉尘 清灰刷置于非收尘区 最大限度地减少二次扬尘 设计效率99 94 出口烟尘浓度 30mg Nm3 实际运行测量值16 53mg Nm3 三 烟气 近零排放 处理系统 舟山电厂4号机充分利用海边电厂的有利条件 采用海水脱硫技术 成为首个获得国家环保部环评中心评审通过的脱硫效率不低于98 的海水脱硫项目 是电厂二氧化硫近零排放的重要举措 海水脱硫工艺是利用火电厂原有冷却用海水作为脱硫剂的一种脱硫工艺 主要由烟气系统 吸收塔系统 供排海水系统 海水恢复系统等部分组成 经海水脱硫后SO2小于35mg N
