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外三电厂节能技术盘点

北极星大气网  来源:北极星环保网    2017/5/9 10:39:59  我要投稿  
所属频道: 大气治理  关键词:脱硫 节能技术 外三电厂

北极星大气网讯:上海外高桥第三发电有限责任公司(简称外三)投产当年,就创出全世界最低的实际运行供电煤耗:287克/千瓦时。这还是在只有74%的负荷率的情况下。此后每年,在持续的技术创新的推动下,都大幅刷新供电煤耗最低世界纪录。到2013年,国际煤电界由外三创造的纪录已进入280克/千瓦时以下,达到276克/千瓦时左右。

世界范围内,中国以外公认技术指标最好的燃煤发电厂是丹麦NORDJYLLAND电厂3号机组,由于实施了二次再热超超临界技术,并有超低温冷却海水的得天独厚的优势,其实际运行供电煤耗为286.08克/千瓦时。我们发现,这项“原世界纪录”比外三差了10克/千瓦时,而10克/千瓦时是煤电行业通常所称的一代技术的差距。

5月25-26日,北极星电力网联合中国节能协会举办的2017清洁燃煤发电中国国际论坛,外三电厂将作为参观基地全面参与到此次论坛当中。26日上午9点,外三电厂总经理施敏发表演讲,下午2点30在外三电厂实地考察学习(参观人员限额30人)。届时将有专业人员对外三的高效绿色煤电技术进行介绍,相信会为每一个亲临现场的人带来一份零距离的技术盛宴,立即点击抢位!如想了解清洁燃煤发电中国国际论坛更多会议信息,欢迎点击:http://news.bjx.com.cn/zhuanti/2017rmfh/下文作为实地参观的热身,对外三电厂采用的节能技术做出盘点。

一、锅炉侧的主要技术

1、排烟损失及回收技术

众所周知,锅炉的各项损失中,排烟损失约占全部损失的80%,因此,如何降低该项损失是极具吸引力的课题。此外,引风机和脱硫增压风机做功致使烟气焓和温度上升,其温升最高可达10℃左右,颇为可观。不过,锅炉排烟温度的绝对值较低,一般在130℃左右甚至更低,可资利用的有用能有限。由于烟气中含有SO2,安装SCR脱硝装置后还会增加SO3及硫酸氰胺,余热回收装置易出现表面凝结硫酸露,这会对换热器产生强腐蚀,同时烟气中的飞灰极易粘在结露的换热器表面,碱性的烟灰与硫酸露结合后呈水泥状,极难清除。这种情况持续发展甚至可以使烟道的通风能力严重下降。德国在解决这类问题方面作了有益的探索,采用耐酸塑料管材制作换热器。但是,由于塑料的换热系数很低,制成的换热装置非常庞大,造价昂贵。据悉,日本采用了钢制换热器回收烟气余热,但为防止结露,烟气温降有限,且燃煤的含硫量需严格控制。

中国的动力煤蕴藏量丰富,但含硫量较高且不稳定。此外,作为发展中国家,投资要考虑性价比,故上述两种方案均难以借鉴。

通过深入研究,我们改变解题的角度,从而破解了这一难题。其基本思路是通过专门的控制措施尽可能不让换热器表面结酸露,辅之以换热器低温段的钢材具备一定的耐酸性,并将其置于增压风机与脱硫塔间的低尘区域,既能防止磨损,又降低了积灰和堵塞的风险,还兼顾了引风机、增压风机做功致烟气焓的回收。换热器采用鳍片管以提高换热效率。余热回收工质为低压加热器间的凝结水,被加热的凝结水减少了低压缸抽汽,降低了汽轮机的热耗。

两台机组的脱硫烟气余热回收系统分别于2009年6月和10月先后投入运行,至今运行情况良好。经多次检查,腐蚀情况甚微,寿命影响可以忽略。性能试验表明,该套装置的投产,使机组的效率上升了0.4%,脱硫塔喷水降低45t/h。

2、空预器密封技术

回转式空预器是当今大型锅炉的通用配置,外三电厂采用的是转子回转式,转子直径17m×高2.5m。设计漏风率<5%,一年后<6%。

转子回转式空预器虽有很多优点,但其转子在运行中会出现“蘑菇型”非线性变形,动静间隙较难控制,这导致其漏风率较大。漏风会导致两个后果,一是各相关风机的总风量增大,功耗相应增加,其功率增量约与漏风率的三次方正相关;二是致空预器换热效率下降,导致排烟损失增加,锅炉效率下降。

为降低空预器的漏风率,我们研究开发了一种“全向柔性密封技术”,这种密封装置是以不改变原有设备结构为前提,在径向、轴向和环向均加装了磨损率可控的接触式柔性密封,利用其柔性特点补偿动静间隙的非线性变化,从而使漏风率显著降低。应用该技术后,额定工况下的厂用电率降至3.5%以下(包括脱硫、脱硝)。与此同时,锅炉热风温度也明显上升,相应提高了锅炉热效率。该项创新提升了约0.29%机组效率。

3、锅炉的节能启动系列技术

大型超(超)临界机组的启动,需要消耗大量的水、电、油、煤、蒸汽等资源,时间长,且这一阶段的风险远远高于机组正常运行时期。为防止粘性油烟对除尘装置的污染,纯燃油及煤油混烧阶段不宜投除尘器,从而又显著增加了这一阶段的污染物排放量。

通过对国内外直流锅炉不同启动方式以及相应的优、缺点和存在问题的深入研究,我们在理论上取得了一系列的重大突破。在此基础上,对传统的机组启动方式进行了全面的颠覆和创新,研究并设计出了一整套全新的启动技术,取得了卓有成效的成果。如:

(1)不启动给水泵、静压状态下的锅炉上水及不点火的热态水冲洗。这种水冲洗技术不用启动给水泵,也不用点火加热,节约了大量的燃料和厂用电,并且操作简单,可控性好。由于冲洗的水温高,且整个被冲洗受热面内的冲洗介质均处于汽水两相流,极大地改善了冲洗效果。

(2)直流锅炉蒸汽加热启动和稳燃技术。采用这一启动技术后,耗油量下降了一个数量级以上。该方法不仅将锅炉由原来的冷态启动转为热态启动,并且使烟风系统的运行条件更优于热态启动,极大地改善了锅炉的点火和稳燃条件,创造了最低断油稳燃负荷<20%BMCR的纪录,显著提高了锅炉的启动安全性。

(3)取消炉水循环泵的低给水流量疏水启动。这一技术大大简化了启动系统和运行控制,提高了安全性和可靠性,减少了启动损失,同时仍具有常规带炉水循环泵锅炉的极热态启动时间短,损失小的特点。

新启动技术成功应用后,整个启动操作过程明显简化,时间大为缩短,启动能耗大幅降低,特别是厂用电及点火助燃用油呈数量级下降,而安全性则得到显著提高。目前,不论机组处于何种状态,包括冷态启动在内,从锅炉的点火至发电机并网,时间可控制在120分钟以内。耗油小于10~20吨,耗电8万度,耗煤200吨(含加热蒸汽)。

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