上海外高桥第三电厂超超临界机组节能及环保技术.ppt

上海外高桥第三电厂超超临界机组上海外高桥第三电厂超超临界机组￿ ￿节节￿ ￿能能￿ ￿及及￿ ￿环环￿ ￿保保￿ ￿技技￿ ￿术术上海外高桥第三发电有限责任公司上海外高桥第三发电有限责任公司上海外高桥第三发电有限责任公司二二二二二二○○○○○○一三年十一月一三年十一月一三年十一月一三年十一月一三年十一月一三年十一月冯伟忠冯伟忠工程概况工程概况锅炉：锅炉： 　　塔式，超超临界，一次再塔式，超超临界，一次再热，平衡通风，四角切圆燃热，平衡通风，四角切圆燃烧，螺旋水冷壁，固态排渣烧，螺旋水冷壁，固态排渣燃煤（粉）锅炉炉顶标高燃煤（粉）锅炉炉顶标高129m由上海锅炉厂引进德由上海锅炉厂引进德国国ALSTOM技术并生产技术并生产基本参数：基本参数： 主汽压力主汽压力28MPa，，主、再主、再热蒸汽温度热蒸汽温度605℃/ 603℃，额，额定蒸汽流量定蒸汽流量2732T/H主设备概况主设备概况主设备概况主设备概况汽轮机：汽轮机： 超超临界，单轴，四超超临界，单轴，四缸四排汽，反动式，双背缸四排汽，反动式，双背压，凝汽式汽轮机由上压，凝汽式汽轮机由上海汽轮机厂引进德国海汽轮机厂引进德国SIEMENS技术并生产。

技术并生产基本参数：基本参数： 主蒸汽压力主蒸汽压力25.86MPa，，主、再热蒸汽温主、再热蒸汽温600℃/600℃，功率，功率1000MW工程概况工程概况n上海外高桥第三发电有限责任公司的两台1000MW超超临界机组，于2005年9月开工建设，2008年6月全部建成n常规设计的600℃等级超超临界、一次再热，20℃冷却水温，含脱硫、脱硝机组的理论净效率约为43～～43.5%n 公司以新建工程为契机，以节能减排为重点，秉承“节节节节能能能能是是是是最最最最好好好好的的的的环环环环保保保保”的理念，立立立立足足足足现现现现有有有有条条条条件件件件，，，，在在在在现现现现有有有有蒸蒸蒸蒸汽汽汽汽参参参参数数数数、、、、材材材材料料料料技技技技术术术术及及及及单单单单位位位位造造造造价价价价条条条条件件件件下下下下，，，，开展了一大批综合优化和科技创新项目通过建设期及投产后的全面、持续的优化和创新，机组效率不断提高目前外三机组的理论净效率（含脱硫、脱硝）已提升至 46.5%46.5% ，这已与目前700℃计划的期望效率相当，在世界上遥遥领先4节能技术成效节能技术成效5原世界运行效率最高的丹麦原世界运行效率最高的丹麦Nordjylland电厂电厂3号号411MW两次再热，低温海水冷却机组，两次再热，低温海水冷却机组，2009年供电煤耗年供电煤耗（（不含不含供热）供热）286.08克克/千瓦时（净效率千瓦时（净效率42.93%），平均发电负荷率），平均发电负荷率89%。

折合折合75%负荷率下的供电煤耗负荷率下的供电煤耗288.48克克/千瓦时6年平均年平均净效率净效率: :44.5%大气污染的三大元凶：大气污染的三大元凶：大气污染的三大元凶：大气污染的三大元凶：SOSOSOSO2 2 2 2、、、、NONONONOx x x x、粉尘、粉尘、粉尘、粉尘燃煤电厂环保责任重大燃煤电厂环保责任重大燃煤电厂环保责任重大燃煤电厂环保责任重大PM2.5PM2.5PM2.5PM2.5社会热点问题社会热点问题社会热点问题社会热点问题7•基于中国的煤电占比达世界平均水平的一倍及严峻的大气污染形势，为缓解环境压力，中国政府在2012年颁布了号称史上最严厉的煤电烟气排放新标准对于上海、北京等重点地区为：•SO2： 50 mg/m3（原200 mg/m3）；NOx：100 mg/m3（原450 mg/m3）烟尘：20 mg/m3（原50 mg/m3）8传统环保的困局传统环保的困局 高环保标准、低排放高环保标准、低排放->->高投入、高能耗、高运行费用高投入、高能耗、高运行费用如如：：对对于于100mg/m3100mg/m3的的NOxNOx排排放放标标准准，，不不可可能能通通过过低低氮氮燃燃烧烧来来满满足足。

因因此此所所有有电电站站锅锅炉炉都都将将安安装装脱脱硝硝装装置置目目前普遍采用的是选择性催化还原法（前普遍采用的是选择性催化还原法（SCRSCR）技术9破解传统环保困局：破解传统环保困局：寻求节能型环保技术，使社会效益与企业效益和谐统一！ 1 1、、、、零零零零能耗脱硫技术能耗脱硫技术能耗脱硫技术能耗脱硫技术n目前的石灰石-石膏湿法脱硫，需耗用约1%1%以上以上的厂用电，此类系统实际为“耗能减排耗能减排” 零能耗脱硫技术核心：零能耗脱硫技术核心：零能耗脱硫技术核心：零能耗脱硫技术核心：1、通过改进工艺和运行方式，使整个脱硫系统在额定工况下的耗电率降至0.8%以内；2、研发并加装了脱硫烟气热能回收装置，并将这部分热量送回热力系统以替代汽轮机抽汽加热凝结水，减少汽轮机的热耗，从而平衡脱硫系统的能耗3、烟气热能回收装置布置于增压风机与脱硫塔之间，不但能回收锅炉的排烟热能，还能回收引风机与增压风机的做功导致的烟气温升（ 5 ℃ -10℃ ），显著提升了项目的边际效益10节能型环保技术案例 n金相分析：硫腐蚀对换热器最低温段的金属有效壁厚的最大减薄量仅为0.033mm（管子实际壁厚3.5mm），其对运行寿命的影响可以忽略。

n根据性能试验结果，该系统降低煤耗2.71克克/千千瓦瓦时时，折合年节标煤达3万吨，脱硫吸收塔的水耗下降45吨吨/小时小时以上其投资回收期<3年技术的关键：技术的关键：技术的关键：技术的关键： 防止热能回收装置的烟侧低温腐蚀及积灰堵塞运行一年后 运行二年后 清除浮灰后111、降低烟速n 通过综合优化，机组烟气总量较设计值减少达18.4%在静电除尘器结构不变的前提下，烟速降低使其携带动量减小，滞留时间增加，有利于烟尘的在电场内的沉降和降低电除尘出口的二次携带n 煤耗及总烟气量的降低，使得静电除尘器比集尘面积相对增加，从而提高电除尘的效率2 2、、、、节能高效除尘系列技术节能高效除尘系列技术节能高效除尘系列技术节能高效除尘系列技术2、采用高频电源技术对静电除尘器的电源装置进行改造n高频电源供给电场的是一系列的电流脉冲（脉冲宽度在5~20微秒），可以提高烟尘的荷电效率，提高粉尘迁移速度，从而提高除尘效率n在烟尘带有足够电荷的前提下，可尽量减少无效的电场电离，从而大幅度减少电除尘器电场供电能量损耗12节能型环保技术案例项目成效：项目成效：n外三机组在技术改造后，电除尘出口烟尘浓度及高频电源总功耗显著降低。

2012年全年平均烟尘排放浓度11.03mg/m3，远低于新版标准的限额值35-50mg/m³10-23mg/m³871KW266KW高频电源总功耗电除尘出口烟尘浓度用电量下降了70%全年节约厂用电量907万度，粉尘减排量1147吨13 3 3 3 3、节能型全天候脱硝技术、节能型全天候脱硝技术、节能型全天候脱硝技术、节能型全天候脱硝技术v外三两台锅炉配置的脱硝装置，采用选择性催化还原法(SCR)工艺反应器采用高飞灰布置方式，位于省煤器与空预器之间催化剂为美国康宁公司生产的蜂窝式催化剂用液态纯氨作还原剂，与烟气中的NOx进行反应生成氮气和水，从而降低烟气中的NOx排放催化剂布置按三层设计，实装2层共550m3，设计寿命16000小时节能型环保技术案例v脱硝运行存在的问题：v1 1、中国发电的主要方式为煤电，其调峰不可避免上海的调峰范围为40~100%在低负荷下的SCR工作烟温将不能维持，SCR不得不退出运行，但此时锅炉的NOx产生浓度高达额定负荷时的2-3倍这意味着在更需要脱硝的情况下，SCR反而却不能作为v2 2、SCR在运行时，会有少量的NH3逃逸，并与烟气中的SO3反应生成NH3HSO4，易造成空预器低温段的强烈腐蚀及堵灰，继而风机用电显著增加，严重的甚至可危及锅炉的运行安全及出力。

外三的SCR运行不到一年，空预器就发生了较严重的堵塞 v3 3、催化剂寿命有限，需定期更换，费用高，工作量大，废旧催化剂的后处理困难v国外解决SCRSCR连续运行的措施：1 1、装有SCR装置的大型火电机组维持在较高负荷运行 2 2、加装锅炉省煤器旁路烟道在省煤器前直接引一部分烟气至SCR装置，提高低负荷下的SCR入口烟气温度以维持其运行 ，这种方法的代价是煤耗显著增加3 3、将锅炉的省煤器设计成两部分，其低温部分置于SCR出口侧，将SCR布置于烟气温度较高的区域，从而解决低负荷烟温过低无法运行的问题 由于偏离了催化剂的最佳反应温度范围，脱硝效率会有所下降此外，该方法仅适用于新建机组 问题分析与研究：问题分析与研究：问题分析与研究：问题分析与研究：锅炉低负荷运行所产生的一系列问题及原因分析：锅炉低负荷运行所产生的一系列问题及原因分析：锅炉低负荷运行所产生的一系列问题及原因分析：锅炉低负荷运行所产生的一系列问题及原因分析：锅炉低负荷运行锅炉低负荷运行锅炉低负荷运行锅炉低负荷运行烟气温度低水动力不稳定燃烧不稳定，效率低一次风温低，制粉干燥出力低机组循环效率低给水温度低给水温度低给水温度低给水温度低关键问题关键问题关键问题关键问题对策：对策：对策：对策：提高低负荷下的给水温度提高低负荷下的给水温度提高低负荷下的给水温度提高低负荷下的给水温度脱硝系统退出烟气温度低弹性回热技术弹性回热技术————可调式抽汽补充加热锅炉给水可调式抽汽补充加热锅炉给水v于高压缸处选择一个合适的抽汽点，并相应增加一个抽汽可调式的给水加热器v在负荷降低时，通过调节门可控制该加热器的入口压力基本不变，从而能维持给水温度基本不变。

回热抽汽补充加热锅炉给水流程图回热抽汽补充加热锅炉给水原理图v弹性回热技术的作用及成效：1 1、解决了SCRSCR低负荷运行的世界难题低负荷下省煤器入口水温的提高，使其出口烟温相应上升，可确保SCR在全负荷范围内处于催化剂的高效区运行，2011年的外三脱硝系统全年投入率达98.54%98.54%，真正实现了全天侯脱硝经上海市环保局统计，外三一台机组全年的NOxNOx减排量超过了上海同类两台机组2 2、使环保和节能达到完美统一低负荷下汽轮机抽汽量的增加，提高了热力系统的循环效率根据SIEMENS计算，在50%负荷工况下，可降低汽轮机热耗5757kJ/kw，相当于降低煤耗2.182.18克/千瓦时，投资可在3年内回收3 3、提高锅炉水动力安全性省煤器入口水温的提高，使省煤器出口即水冷壁入口水温亦相应提高，减少了水冷壁入口欠焓，显著提高了低负荷工况下的水动力特性，大大提高了水冷壁的运行安全性4 4、提高锅炉低负荷燃烧效率和稳燃性能省煤器出口烟温的上升，通过空气预热器，相应提高了一次风和二次风的热风温度，即提高了制粉系统的干燥出力，又改善了低负荷下锅炉的燃烧效率和稳燃性能，提高了安全性5 5、显著提高机组的调频能力和调频经济性。

在机组需快速加 （减）负荷时可使用抽汽调节阀快速减少（增加）抽汽量予以响应，待锅炉热负荷跟上后，再进行反向调节，最终仍满足平均给水温度不变结合凝结水调频技术，可使汽轮机主调门全开，补汽阀全关，机组调频性能和变负荷经济性显著提高6 6、提高机组调频运行的安全性由于锅炉省煤器重达2000T，其巨大的蓄热量可使其出口温度在这调节过程中保持不变而因省煤器及入口联箱等均为碳钢和低合金钢，抗温度变化（应力）能力远优于采用合金钢的过热器、再热器和相关联箱等故该调频技术的安全性远胜于传统的汽轮机调门调节方法弹性回热技术的作用及成效弹性回热技术的作用及成效23一、空预器腐蚀及堵塞的产生1、根据氨逃逸率及硫酸氢氨生成浓度的不同，一般在150℃-230℃及以下温度就可能在空预器相应低温区域发生结露，其腐蚀性极强，且温度越低时的结露的趋势越严重于此同时，呈碱性的烟灰会迅速粘附其上，吸收酸露并生成水泥状附着物，很难清除为防止腐蚀，空预器的中、低温区域采用了搪瓷换热片2、烟气流及所携带的大量烟灰亦会对凸于换热片表面的附着物产生冲刷作用，但当冲刷强度低于烟灰的粘结速率时，粘结附着物便会不断增长而粘结物造成的通流面积的减少，又降低了烟气流的冲刷能力，导致恶性循环。

4 4、、、、根治根治根治根治空预器堵塞与腐蚀空预器堵塞与腐蚀空预器堵塞与腐蚀空预器堵塞与腐蚀的技术的技术的技术的技术节能型环保及安全技术案例24二、空预器堵塞治理及广义回热技术（一期）的成效1 1、空预器堵塞的治理的关键是全面提高其进风的温度，显著提高空预器冷端换热片的平均运行温度从而使其的结露区域下移，结露及烟灰粘结速率下降，确保烟气（灰）流的冲刷能力大于附着物粘结速率，消除烟灰粘结现象与此同时，腐蚀问题也能迎刃而解2 2、广义回热技术（一期）的基本思路是利用汽轮机的抽汽加热空预器进风，与传统暖风器不同的是该系统并不仅在低温季节使用，而是随机组同步运行，不但不会增加煤耗，还能起到降低煤耗的作用3 3、自2009年10月将该系统安装投用后，空预器堵塞问题得到了彻底根治，到目前为止，空预器再未发生任何堵灰情况后续的检查中发现，空预器冷端受热面表面呈金属光泽，原先尚未清除的灰垢都已不见踪影经性能试验表明，该技术能降低机组煤耗达2克 /千瓦时25261 1、催化剂随着运行时间的的延长，其活性会不断降低目前相关文献给出的主要原因为：催化剂中毒，积碳和积灰，催化剂烧结，其表面形成水合物，活性组分流失以及机械磨损等。

一般过了设计寿命期，其脱销效率会快速下降单台100万千瓦机组更换一层的费用为1000万/年5 5、、、、节能型节能型节能型节能型催化剂催化剂催化剂催化剂保效及保效及保效及保效及延寿延寿延寿延寿技术技术技术技术节能型环保技术案例272 2、外三从工程第一次点火起，就成功应用了自主创新的“蒸汽加热启动”及“催化剂预烘干及加热”等技术，颠覆了传统的锅炉启动方式，在锅炉的预热，包括SCR的预热阶段不点火，不但提高了启动安全性，还彻底杜绝了启动阶段，特别是冷态启动阶段燃油的不完全燃烧，尾部受热面以及SCR催化剂表面的凝结硫酸露，粘灰及二次燃烧等一系列导致催化剂寿命折损的问题，从而使催化剂的实际运行寿命损耗降到很低3 3、截止于2013年9月底，SCR已累计运行超过36000小时，远远超过了16000小时（80%脱硝效率）的设计寿命目前的脱硝平均运行效率高达89%以上，2013年1-9月平均NOx排放27mg/m3，远远优于设计值，甚至远远优于燃气轮机排放标准从投用至今，从未发现SCR效率的下降迹象 外三SCR脱硝装置实际效率与设计效率对比28欧盟欧盟新国标新国标燃气轮机燃气轮机外三外三原国标原国标结束语：结束语：基于中国一次能源中煤炭资源占了近基于中国一次能源中煤炭资源占了近90%90%的现实，我国的低碳绿色的现实，我国的低碳绿色电力的发展战略，并不应是否要发展煤电的问题，而应是如何将先电力的发展战略，并不应是否要发展煤电的问题，而应是如何将先进的低碳和绿色环保理念与中国的资源现实相结合，走出有中国特进的低碳和绿色环保理念与中国的资源现实相结合，走出有中国特色的并符合中国国情的生态电力发展之路。

因此，立足现有条件，色的并符合中国国情的生态电力发展之路因此，立足现有条件，最大限度的提高中国火电机组的节能和环保水平，才是我们电力企最大限度的提高中国火电机组的节能和环保水平，才是我们电力企业符合科学发展规律的正确选择业符合科学发展规律的正确选择煤炭不应是污染的代名词，通过技术创新的实践证明，煤电完全煤炭不应是污染的代名词，通过技术创新的实践证明，煤电完全可以做到更清洁，更环保，与环境更友好！可以做到更清洁，更环保，与环境更友好！今后，我们还将继续推动热能动力领域的理论研究，不断开发电今后，我们还将继续推动热能动力领域的理论研究，不断开发电力节能减排的新技术，为我国及国际社会的节能和环保事业作出新力节能减排的新技术，为我国及国际社会的节能和环保事业作出新的贡献303132机组负荷曲线机组负荷曲线机组负荷曲线机组负荷曲线NOxNOxNOxNOx排放量排放量排放量排放量3334。