大唐五彩湾北一发电工程节能降耗分析及措施

孔令宏

摘要：本文介绍了大唐新疆五彩弯北一发电工程2X660MW机组热力系统的主要设备及采取的优化措施，及优化后达到良好的运行指标和节能降耗效果，在国产660MW级别超超临界燃煤空冷的机组有很大的借鉴意义。

1、工程概况

大唐五彩湾北一发电（2×660MW）工程系新建性质。本工程建设规模为2×660MW超超临界燃煤空冷发电机组，同步建设脱硫装置和脱硝设施。

本工程厂址位于新疆维吾尔自治区昌吉回族自治州吉木萨尔县境内的新疆准东五彩湾煤电煤化工工业园区内，距吉木萨尔县北面约98km、天池能源工业场地西北侧约4.5km处。为煤电一体化疆电外送项目，年利用小时数：按照5500小时。

2、主机参数

本工程安装两台660MW国产超超临界间冷燃煤机组（汽机入口蒸汽压力：27.0MPa（a），主蒸汽温度：600℃，再热蒸汽温度：600℃）。

（1）锅炉：采用东方电气股份有限公司产品。

型式：超超临界参数变压运行直流炉，单炉膛、一次中间再热、采用前后墙对冲燃烧方式、平衡通风、固态排渣、全钢悬吊结构Π型锅炉，锅炉采用整体紧身封闭。

（2）汽轮机 采用上海电气集团股份有限公司产品。

型式：采用超超临界、一次中间再热、三缸两排汽、单轴、表面式间接空冷式机组。额定出力工况为TMCR工况。

3、提高机组热效率的主要技术

3.1提高汽轮机热耗率的主要措施

在发电热力循环中，汽轮机的热耗率与许多因素有关，除汽机本体结构因素外，蒸汽初参数和排汽背压是决定机组热效率的重要参数。燃煤火电发电厂的热力系统基础是朗肯循环，提高蒸汽的初参数（蒸汽压力和温度），降低排汽背压，提高锅炉热效率，优化回热系统配置都是提高循环热效率的主要手段。

3.1.1汽轮机形式及初参数

提高汽轮机的进汽参数，是改善机组效率的有效手段。在超超临界机组参数范围的条件下，主蒸汽压力提高1MPa，机组的热耗率就可下降0.13%～0.15%；主汽温度每提高10℃，热效率约可相对提高0.25%～0.30%；再热汽温度每提高10℃，热效率约可相对提高0.16%～0.20%。机组初参数的提高，受制于高温材料的应用，结合目前国内主机厂的实际情况本工程采用了高效超超临界一次再热机组，汽轮机进汽参数定为：27MPa（a）/600℃/610℃。锅炉、发电机参数与之配套。常规600MW级超临界机组的热效率比600MW级亚临界机组的高1.5%～2%左右，600MW级超超临界机组的热效率比常规600MW级超临界机组的高约1%～1.5%左右。

3.1.2排汽背压

对于凝汽式汽轮机来说，在蒸汽初参数不变的条件下，降低排汽压力会使机组理想焓降增加，并使排汽传给低温热源的热量损失减小，从而提高了循环热效率。根据本工程的建厂条件，经方案比选确定采用间接空冷系统。并对冷却系统优化，本工程设计背压为10.5kPa.a，夏季设计背压为28kPa.a。

背压每降低1kPa，汽机热耗可以降低约0.55%，汽轮机的热耗降低约40～42kJ/kW.h。经优化汽轮机设计背压由11kPa.a降低至10.5kPa.a后，汽轮机的热耗降低约20kJ/kW.h。

3.2提高锅炉效率的主要措施

锅炉的效率主要取决于各项热损失，如干烟气热损失、氢燃烧和燃料中水分引起的热损失、空气中水分热损失、未燃尽碳热损失、辐射及对流散热热损失、不可测量热损失等。

根据本工程设计煤质高钠高挥发份低灰低硫的特性，锅炉厂通过优化采用高效燃烧器，合理选择炉膛容积，降低排烟温度，选用优质空气预热器，减少漏風率，选择合理的煤粉细度，提高锅炉效率。采取上述优化措施后，本工程锅炉保证效率可达94.3%。

4、本工程热力系统优化的主要措施

4.1回热系统优化措施

1）回热级数。在一定的给水温度条件下，回热循环的效率是随着回热级数的增多而提高。但是随着回热级数的增多，回热循环效率的增量将逐渐减少。

超超临界660MW空冷机组常规配置为7级回热系统，即3级高加+1级除氧+3级低加，本工程优化为8级回热系统，按照3级高加+1级除氧+4级低加的回热系统配置，根据《汽轮机回热系统优化专题报告》，8级回热系统较7级回热系统汽轮机的热耗降低约19kJ/kW.h。

2）采用外置式蒸汽冷却器。根据热力学理论分析，为了最大限度的获得热耗率的改善，给水总焓升在各加热器的回热分配和给水回热的级数要进行最优化。汽轮机回热系统各加热器给水焓升的大小直接影响着机组运行的经济性。在汽轮机回热系统设计时，给水焓升的确定方法通常是应用等焓升（等温升）法。对于再热机组，由于再热后抽汽过热度增大，影响最佳分配，对于超超临界一次再热机组，再热后的3级抽汽接近500℃，过热度很高，故在回热系统中引入外置式蒸汽冷却器，将回热系统温升分配加以经验修正，可以带来更好的经济效益。

本工程推荐在3级抽汽上设置外置蒸汽冷却器，充分利用蒸汽过热度，减少不可逆换热损失，同时在各种负荷工况下都能一定程度提高给水温度，降低热耗。设置外置式蒸汽冷却器后汽轮机的热耗降低约14.6kJ/kWh。

3）烟气余热利用。为结合本工程煤质情况，为提高电厂的经济性，经技术经济分析，推荐引风机出口脱硫岛入口设一级低温省煤器，直接加热凝结水，将烟温降低至90℃。回收烟气的余热，降低热耗，提高机组效率。机组的热耗可降低约30kJ/kWh，发电标煤耗降低1.1g/kW.h，每年单台机组节省的燃煤费用约80万元；单台机组脱硫岛每年节省水费约123万元。

4.2降低系统阻力

1）主蒸汽系统再热蒸汽系统压降优化。根据锅炉厂的资料，锅炉本体再热系统阻力取0.2MPa，通过对本工程主厂房布置、加热器布置及四大管道布置进行优化，同时合理选择四大管道流速，优化管道规格，在主厂房布置允许的前提下，主汽和再热管道尽量采用弯管，减少了管道阻力。

2）抽汽系统阻力。降低抽汽管道压损，也能提高加热器出口给水温度，降低汽轮机的热耗。国内三大汽轮机厂设计热平衡图中抽汽管道压损取值一般都是高压抽汽管道压损取3%，至除氧器和低压抽汽管道压损取5%。

主厂房设备布置时、加热器尽量靠近汽源点布置，使抽汽管道尽量短，适当放大抽汽管道降低流速，可以有效的降低管道阻力，降低汽轮机的热耗。

4.3采用高效热力设备

对于给水泵、给水泵驱动汽轮机、凝结水泵、磨煤机及三大风机等关键设备，通过招标选择经济且长期效率高的设备，将有利于提高机组的整体经济性。

本工程推荐采用1x100%容量汽动给水泵方案，100%容量给水泵和驱动汽轮机的效率一般可以分别达到85%和84%以上。初步估算可以降低汽轮机热耗约13～14kJ/kWh。

5、结束语

采取以上节能技术措施后，本工程汽机热耗率7539kJ/kWh；锅炉效率94.3%：厂用电率4.48%，机组效率提高至44.33%，机组供电标准煤耗290.85g/kwh，经济效益良好。

参考文献：

[1]中国大唐集团公司火电项目精品工程管理办法；

[2]中国大唐集团公司火电项目管理手册。