孙伟鹏基于电厂节能创新技术和资源综合利用知识讲稿.ppt

华能海门电厂-孙伟鹏基于电厂节能创新技术和资源综合利用“超超临界机组2012年技术交流年会” 技术报告华能海门电厂座落于广东省汕头市潮阳区海门镇，距离汕头市区 23 公里是南方电网首个百万千瓦级超超临界高效节能环保型绿色电厂，是全国首批脱硫脱硝与主体工程同步建设同步投运电厂，电厂规划装机6台百万千瓦级燃煤发电机组三大主机采用东方电气集团公司设备，1、2号机组分别于2009年6月和9月投产发电；3、4号机组实现连续建设简介海门电厂工程奠基石培土仪式 提高燃煤发电厂经济效益，降低污染物排放量，是发电企业关注的重点技术;全面提升火电厂资源综合利用能力，为在建或运行机组提供成功经验，具有重要意义 简介企业目标企业目标打造价值创造能力最强一流企业打造价值创造能力最强一流企业企业愿景企业愿景“引领行业，追求幸福引领行业，追求幸福”企业定位企业定位“高效节能、绿色环保高效节能、绿色环保”亚洲电力技术创新奖国家优质工程金质奖一、节能创新技术在海门电厂的成功应用（1）机组自启停控制系统APS简介 APS成功应用于华能海门电厂，APS 主要目的是实现机组的自动起动和停止，全面提高了机组的自动化程度 根据用户需要，启动过程设置6个断点 机组起动准备 锅炉冷态冲洗和汽轮机真空 锅炉点火及升温升压 汽轮机冲转 自动同步及并网和初负荷控制 升负荷1、 APS一键启停项目的原创设计及成功应用一、节能创新技术在海门电厂的成功应用 停运过程3个断点： 降负荷断点 机组解列断点 机组停运断点 APS系统启动控制考虑冷态、温态、热态、极热态四种方式，包含了所属范围内所有的操作步骤，几乎涵盖了机组的全部设备。

1、 APS一键启动项目的原创设计及成功应用一、节能创新技术在海门电厂的成功应用（2）APS的安全保证 APS的安全性贯穿整个设计、实施过程，也是实施APS最重要、最基本的问题采取措施：边界条件准确性系统分界必须清晰，边界条件可靠，确保条件符合实际控制程序标准化整个控制建立在标准操作票基础上，是一种标准的电子操作票，是运行经验与设计理论的结合控制过程量化系统（或者设备）的控制值转化为顺控的控制对象控制技术全程化实现系统自开始启动至正常运行的全程自动控制控制灵活性充分利用顺控功能组中的延时和跳步，考虑如就地检查、操作的时间需要1、 APS一键启动项目的原创设计及成功应用一、节能创新技术在海门电厂的成功应用（3）APS的经济效益（运行角度） 缩短了机组启动时间APS可以使机组按照规定的、优化的程序进行设备的启停操作，全程控制策略的使用，边界条件的确定，顺控的优化等等，都使得整个操作有条不紊进行 减少了误操作的可能性规范机组启停操作标准程序，规范运行操作标准化，顺控是有经验运行人员的经验和操作票的结合，减少了人为的主观判断错误1、 APS一键启动项目的原创设计及成功应用一、节能创新技术在海门电厂的成功应用APS控制框架一、节能创新技术在海门电厂的成功应用 火电厂中占厂用电率比重最大的辅机是引风机和给水泵,给水泵采用汽轮机驱动后,引风机成为耗电量最大的辅机。

由于采用引风机和增压风机合一技术，使得引风机的功率更大，目前，小汽轮机在国内运行经验已经很成熟，引风机采用汽动驱动具有必要性 一是大幅度降低厂用电率（约1.0%） 二是在锅炉不同负荷下，引风机静叶都能保持最优开度，使风机始终处于 高效率区域运行 三是彻底消除大电机启动时对厂用电系统的影响2、 汽动引风机项目的成功应用一、节能创新技术在海门电厂的成功应用 在引风机采用小汽轮机驱动后，需要突破3个关键技术，才能更好的发挥小机驱动引风机的优异性能. 小机引风机长轴系设计技术突破 小机与引风机齿轮箱设计技术突破 全程控制策略的技术突破2、 汽动引风机项目的成功应用一、节能创新技术在海门电厂的成功应用（1）小机引风机长轴系设计技术突破 引风机和小汽轮机之间通过齿轮箱联结：采用国产二级变速齿轮型，变比为7.3 小汽轮机和齿轮箱之间通过膜片式联轴器联结：采用“柔性连结”联轴器 以上两项属于国内首创 低速轴系设计最大解决的问题是：滑动轴承和滚动轴承共存于同一轴系的轴系振动计算问题采用西门子振动计算程序设计，得出了轴系振动分析结果，并成功实施应用2、 汽动引风机项目的成功应用一、节能创新技术在海门电厂的成功应用（2）齿轮箱设计技术突破 齿轮箱采用水平布置，平行轴、双斜齿、渐开线、硬齿面。

减速箱加工精度：ISO1328 (最新版)5级，一级减速传动效率 ：98.5%，二级减速传动效率 96% 汽动引风机冷态安装时承受两个力： 22000N的轴向拉力和30000N的轴端径向力 齿轮箱设计方案为：低速轴径向轴承内径为260mm，止推轴承推力面直径为360mm 联轴器作用于齿轮箱低速轴的径向外力的大小为4.257t、轴向拉力为2.2t，轴承比压变为约2.3 N/mm22.45 N/mm22、 汽动引风机项目的成功应用一、节能创新技术在海门电厂的成功应用（3）控制策略的技术突破 炉膛压力控制策略 风机并列控制策略 调速特性匹配策略 快速降出力控制策略 风机全程自动控制及炉膛负压全程自动调整2、 汽动引风机项目的成功应用一、节能创新技术在海门电厂的成功应用 采用脱硫增压风机和锅炉引风机合一技术，技术可行且经济引风机进行增速、扩容改造；将原来增压风机进口至出口处烟道短接,并对采用风机合一技术，调节对象单一，烟气系统响应负荷变化较分设方案迅速、准确，运行可靠采用风机合一技术，节能降耗，而且运行维护费用低3、引增风机二合一节能技术的成功应用一、节能创新技术在海门电厂的成功应用 一台锅炉的两台引风机二合一改造后，厂用电率下降大约0.25%，每年可节省费用约274.2万元，对同类型电厂具有很好的借鉴意义. 下图是海门电厂引风机与增压风机合并后的耗电率变化情况：3、引增风机二合一节能技术的成功应用50-6050-60负负荷段荷段60-7060-70负负荷段荷段系统改造前后比对系统设备变化情况一、节能创新技术在海门电厂的成功应用一、节能创新技术在海门电厂的成功应用 （1）优化方法 采用先进技术，分析烟风道流场、湍流及阻力分布情况，对锅炉烟风道进行流场优化 采用对烟风煤粉管道进行三维立体化布置 系统管道由方形改为圆形管道、风机吸入口由原来的垂直周向吸风口改为圆弧形收缩吸风口 尽量减少90度弯头、采用弯管代替 及导流板等优化技术4、锅炉烟风道布置、阻力特性优化的成功应用一、节能创新技术在海门电厂的成功应用 （2）效果 节能。

降低烟风道阻力损失（冷热一次风道、冷热二次风道、送粉管道、除尘器前烟道等）最终降低风机出力（318.4Pa），仅就烟风、制粉系统优化项目，减少风机轴功率256.32KW，每台机组减少运行费用75.99万元/年 改善燃烧锅炉烟气温度分布沿炉宽方向分布更加均匀，左右偏差减小（各受热面一般小于10）；同时锅炉受热面金属温度偏差减小（一般小于20）、温度场分部均匀 提高可靠性由于流场更均匀，减少了风机抢风喘振的现象，各燃烧器的煤粉浓相分配也更均匀4、锅炉烟风道布置、阻力特性优化的成功应用一、节能创新技术在海门电厂的成功应用图4 管道进行三维立体化布置图5 一次风机和送风机现场管道图片一、节能创新技术在海门电厂的成功应用 海门电厂自主进行了凝汽器冷端优化，先后进行了三次优化实验： 循泵双速改造前（一台机组三台循泵）进行冷端优化 循泵双速改造后进行冷端优化 最佳真空法进行冷端优化 第一、第二点，是依据凝汽器真空、功率微增曲线、汽轮机功率修正计算公式，以及凝汽器变工况特性、综合煤价、电价等参数，比较得出循环水泵双速改造前后的推荐运行方式5、凝汽器深度冷端优化节能实践一、节能创新技术在海门电厂的成功应用 实践证明，冷端优化以及循环水泵双速改造，电厂获得更大的经济效益： 循泵双速改造前，全年循泵电耗率由0.65%降低到0.55% 循泵变速改造后，全年循泵电耗率降至0.50%,达到了进一步节能的目的5、凝汽器深度冷端优化节能实践一、节能创新技术在海门电厂的成功应用 但是，第一第二总优化是一种粗放型的指导性结论，有其极限性： 机组状态时刻变化、煤价经常变动，使得原来的试验结果无法适应当前的机组运行工况 运行人员监控冷却水温度不够重视，往往很难将机组控制在最优的运行工况 为此，在总结第一、第二总优化实验基础上，海门电厂自主又进行了较为实际的优化实验，即利用不同工况下，拟合最佳真空法,优点： 充分利用运行人员关注的参数（真空）作为指导操作参数，指导运行人员进行必要的循泵启停和循泵的高低速切换。

充分利用好现在的SIS系统功能 具有更强的可操作性，冷端优化进一步加深5、凝汽器深度冷端优化节能实践一、节能创新技术在海门电厂的成功应用 海门电厂和广东电科院研究凝泵的工频、变频特殊混合运行方式下的控制技术，对凝结水系统实现全程控制策略并优化，总的控制策略是： 负荷小于400 MW，变频泵调节凝结水母管压力、阀门调节除氧器水位 负荷大于450 MW，变频泵调节除氧器水位，阀门调节凝结水母管压力 主要考虑关键点： 变频压力控制的节能控制策略 除氧器上水主副调门采用“变阀位”控制策略 变频、工频凝泵“无扰切换”控制策略6、工频变频凝结水泵调节控制策略优化的深度节能一、节能创新技术在海门电厂的成功应用 通过全程控制技术优化，达到凝结水系统深度节能的目的： 在本生式除氧器阻力较大的情况下，凝泵的电耗只有0.16-0.17%（负荷有关） 每年每台机组可节约142.0677万元 满足机组APS控制系统功能组的要求 实现机组启停、低负荷阶段，单台凝泵运行的节能目的6、工频变频凝泵调节控制策略优化的深度节能一、节能创新技术在海门电厂的成功应用 通过全程控制技术优化，达到凝结水系统安全运行的目的： 满足变频、工频凝泵混合运行安全稳定要求 满足机组在启动阶段、低负荷阶段，给水泵密封水、旁路喷水等用户的要求 凝结水系统的自动控制能在机组的任何状态下投入 实现全程协调控制。

从第一台凝泵启动后，运行人员不用任何操作，即可自动带至100%负荷6、工频变频凝泵调节控制策略优化的深度节能二、树立国内外资源一体化楷模 海门电厂充分发挥滨海优势、以及十五万吨码头优势，电厂煤炭全部进口，主要来于印尼、澳洲、俄罗斯和澳大利亚等国家，形成国内外资源一体化 海门电厂锅炉90%以上采用单烧印尼煤种由此也带来燃烧和设计煤种差别比较大的问题印尼煤高挥发份、水份高、粘度大，热值变化大等极端特性，制粉系统磨制印尼煤处于一种高危险工况，会发生堵煤，着火，爆燃，燃烧器烧损等情况 经过长期实践，摸索出单烧印尼煤关键技术，以满足国外煤种的需求采用合理控制磨煤机出口温度，磨煤机处加装防爆门，联动消防蒸汽，定期检查磨煤机内部等，能有效的抑制磨煤机内部自燃和爆炸事故发生1、国内外资源一体化二、树立国内外资源一体化楷模 海门电厂把原来单一建设燃煤火电厂，调整为建设大规模能源基地，总投资将扩大到300亿元左右，除了满足电厂自身用煤外，将成为粤东、岭南第一大能源港 扩大港口码头建设，将以海门电厂为依托，打造“电、煤、路、港、运”一体化能源基地，把原来设计的只满足6台机组生产需要的10万吨卸煤码头，规划扩大到15万吨，实现了常态化进靠国际航行大型船舶，也实现了煤炭倒运的需要。

建设疏港铁路，实现与厦深铁路或广梅汕铁路对接，让码头海运煤炭通过铁路中转，直接覆盖到粤东和江西南部福建南部等煤炭资源缺乏地区，年卸煤量将达2200万吨2、电煤路港运一体化二、树立国内外资源一体化楷模 海门电厂地处中国南海海门湾，风能资源丰富，为更有效的利用海上防波提的价值，目前已经启动了海上防波堤风电项目项目建成后，年创造经济效益约950万元；年实现风力发电约2100万kW.h；每年可以节约8.6万吨标准煤，减少排放二氧化碳23.74万吨，节能减排的效益显著 海门电厂采用海水脱硫系统脱硫，循环水回水按10%高潮位工况下自由出流设计，与多年平均低潮位之间约有3m左右的水头差。