火力发电厂主要节能技术措施20130905

火力发电厂主要节能技术措施深圳城市节能环保科技有限公司2013年9月目录一、电厂节能改造 (1)二、电厂能源审计 (1)三、电厂能耗现状 (2)四、节能技术措施 (2)1.汽轮机通流部分改造 (2)2.电动给水泵改汽动给水泵 (4)3.汽封改造 (5)4.提高冷端系统运行性能 (6)5.锅炉燃烧优化调整 (7)6.风机节能 (7)7.低压电器设备节电 (9)8.微油点火技术 (9)9.冷凝热回收 (10)10.凝汽器螺旋纽带除垢装置技术 (11)11.烟气余热深度回收 (12)12.凝汽器真空保持节能系统技术 (13)13.高压变频调速 (14)14.电除尘器节能提效控制技术 (15)15.电站锅炉空气预热器柔性接触式密封技术 (16)一、电厂节能改造火力发电厂简称火电厂，是利用煤（石油、天然气等）作为燃料生产电能的工厂，它的基本生产过程是：燃料（煤）在锅炉中燃烧加热水使成蒸汽，将燃料的化学能转变成热能，蒸汽压力推动汽轮机旋转，热能转换成机械能，然后汽轮机带动发电机旋转，将机械能转变成电能。

电厂运营生产中，需要使用厂用电。

锅炉点火需要使用燃油。

以此确定电厂节能改造主要目的：减少耗煤量（提高能源转化效率、减少能源浪费）、减少厂用电（提高设备使用效率，减少电能浪费）。

从所有用能的角度，还包括减少点火燃油量。

节能改造流程：能源审计——节能改造——验收。

工程实施可以考虑合同能源管理模式。

二、电厂能源审计节能改造工程之前有必要对全厂的能源使用和管理实施能源审计，以便在评估分析后确认节能改造的边界范围、技术方案、节能效果。

双方据此签订节能改造合同，实施节能改造工程。

评估方法：通过试验诊断、现场勘察、运行数据分析等方法，对影响机组能耗的各种因素进行定量分析和分类排序（包括可控损失和不可控损失），针对性地提出技术改进方案和运行调整措施，给出技术改进后机组能耗指标的目标值。

评估范围：涵盖汽轮机、锅炉、热力系统、电气辅助设备等设备与系统，还将全厂多台机组的运行方式优化、出力系数、环境温度等外部因素纳入评估范围。

评估主要内容：汽轮机各缸效率、凝汽器真空、热力系统泄漏、给水温度、加热器端差、凝结水过冷度、凝结水泵焓升、给水泵焓升、减温水量、飞灰含碳量、排烟温度、运行参数、空预器漏风率、循环水泵、凝结水泵、风机电耗、制粉系统裕量与运行情况、保温、环境温度、机组启停次数、出力系数等。

三、电厂能耗现状现今电厂能源消耗存在问题：1、电站系统及设备问题设备的设计、制造、安装等原因，使国产机组性能达不到同等进口机组水平，效率普遍低于设计保证值，20万千瓦机组效率差5%—7%，早期投产引进型30万千瓦机组效率差2%—5%，国产60万千瓦超临界机组效率差约1%—2.5%；电站未进行优化设计，主辅机选型及热力系统设计没有达到最佳。

2、运行管理问题运行管理水平不高，实际运行煤耗普遍高于考核试验值2%—4%；煤质特性变化大、混煤掺烧不尽合理、锅炉燃烧效率低、凝汽器真空低、系统汽水损失大、运行方式不合理、能耗计量和统计不准确、负荷率低。

四、节能技术措施电厂的节能改造要求紧密联系其工艺参数、运行工况，必须保证安全，且不改变运行要求。

投资少、见效快的电厂节能技术措施；如：热力系统节能、提高“冷端”系统性能、主辅机运行方式优化、燃烧优化调整等。

节能效益显著的技术改造项目如：汽轮机通流改造、新型汽封、变频调速、少油点火等。

1.汽轮机通流部分改造⑴当前存在的问题目前国内各容量机组热耗率和缸效率比设计值偏离较多，以国产300MW亚临界机组为例：设计热耗率在7823kJ/kWh 左右，高压缸、中压缸、低压缸效率设计值分别在87%、93%、88%左右。

但实际运行热耗率甚至高于8400kJ/kWh，高压缸、中亚缸、低压缸效率分别只能达到约82%、90%、和82%。

⑵当前汽轮机通流部分设计与改造的技术水平三元流设计技术先进叶型——级效率提高约1.5%弯扭三维叶片——级效率提高约1%分流叶栅——级效率提高约1%薄出汽边（0.3mm-0.6mm）——级效率提高约0.7%子午面优化先进调节级设计先进汽封设计——级效率提高约1.5%多级联合(含汽封)设计防固体颗粒冲蚀技术去湿技术汽轮机通流部分结构与强度设计——有限元、动强度设计及先进的结构也被广用于转子、动叶片、隔板、汽缸等的结构与强度设计。

主要采用如下技术：大刚度、自带冠、自锁结构全周叶片径向汽封，增加动静轴向间隙焊接隔板去湿防水蚀措施高窄法兰结构汽缸，减少机组起、停时的热应力⑶通流改造技术应用通流改造技术已被列入国家重点节能技术推广目录（第一批、第四项）。

◆改造目标：提高汽轮机通流效率，降低机组热耗，效率达到先进水平，实现节能降耗；提高机组安全可靠性，消除机组存在的影响安全稳定运行的缺陷隐患。

◆适用范围：电力行业各种容量(200-600MW)和形式（纯凝、抽汽、空冷）的汽轮机。

◆主要技术内容：采用先进的汽轮机三维流场设计，结合四维精确设计，将数值分析技术应用于转子、动叶片、隔板、汽缸等结构与强度设计，对汽轮机通流部分及汽封系统进行优化改进。

◆节能效果：供电煤耗率下降15－20g/kWh。

◆节能项目普及性评价：现役300-600MW汽轮机组在今后相当长的时期内是我国火力发电的主力机组，目前效率偏低、机组供电煤耗率偏高，通过通流部分改造提高经济性是一种重要手段。

◆业绩（案例）该技术成熟，应用广泛，安全可靠，上汽、东汽、哈汽均有数十台以上改造业绩。

100MW、125MW、200MW、300MW 乃至600MW 机组进行了汽轮机通流部分改造，改造后机组热耗率降低、出力增加。

西柏坡2 号300MW 机组，通流改造后（包括热力系统优化），发电煤耗由350g/kWh 降至330g/kWh，出力增加5MW。

年节煤1200 万元（按年运行5000h、标煤400 元/吨）；出力增加年获利润800 万元（按上网电价0.32 元）。

年获利润近2000 万元，超过改造投资（1723.8万元）。

据该厂有关人员介绍，两年内即可收回投资。

哈尔滨第三发电厂于2007 年由哈汽厂对3 号汽轮机实施了通流部分改造，改后90%和80%负荷工况下，供电煤耗率下降约10g/kWh。

平圩2 号机是国内第1 台600MW 汽轮机全通流改造的机组，改后于2005 年2 月13 日一次并网成功，能力工况出力达630MW，供电煤耗下降13g/kWh。

2.电动给水泵改汽动给水泵⑴问题的提出：厂用电率、热耗率⑵技术经济性可比条件：无论是汽泵或是电泵(液力耦合器＋升速齿轮)，主汽轮机发出的功率相同；若小汽轮机效率高于电能传递效率和主机抽汽口后通流效率的乘积，则在技术经济上采用汽动给水泵是经济的。

⑶结论单元机组容量在250—300MW 以上或给水泵的总功率在6000kW 以上时，采用小汽轮机驱动给水泵较为合理；但是否有必要对已有电动泵进行改造，还值得研究。

电泵改汽泵后，相当于机组新增容量为给水泵轴功率，或相当于新建一台相当容量的后置机。

⑷节能估算以某300MW 机组电泵改汽泵为例估算净得益。

考虑给水调整阀的节流损失约占0.2%的净出力(节流压损6%—7%)，则电泵改汽泵后的净出力增加约0.45%，折合降低供电煤耗约1.5g/kWh(按供电煤耗340g/kWh 计算)。

小汽轮机的内效率越高或传动效率越低，电泵改汽泵的经济性越好。

给水泵的耗功占机组输出净功率的百分比越高(如供热机组) ，电泵改汽泵的经济性越好。

3.汽封改造⑴汽封对机组安全、经济性的影响汽轮机通流部分设计、制造技术日臻完善，漏汽损失逐渐成为制约汽轮机效率提高的主要因素。

汽封性能的优劣，影响机组可靠性。

⑵各种型式汽封的特点及应用效果传统曲径汽封（梳齿汽封）：a) 汽轮机过临界转速时，转子振幅较大，若汽封径向安装间隙较小，汽封齿很容易磨损；b) 胀差大时，轴封上高、低齿易与转子轴上凸台碰磨而倒伏，造成漏汽量增加；c) 汽封齿与轴发生碰磨时，瞬间产生大量热量，造成轴局部过热，甚至可能导致大轴弯曲。

所以在机组检修时，电厂只能把汽封径向间隙调大，以牺牲经济性为代价来确保机组的安全性；d) 曲径汽封环形腔室的不均匀性，是产生汽流激振的重要原因，不利于机组的安全运行。

自调整汽封：a) 汽封块张开时，径向间隙1.75—2.00mm，大于传统汽封的间隙(0.75mm)，避免或减轻了机组过临界转速时，由于振动及变形而导致的汽封齿与轴碰磨；b) 一般设计在20%额定负荷时，汽封块合拢，达到设计最小间隙0.25—0.50mm；c) 安装条件是汽封块背部须有足够大的压差，因此仅可用于高、中压缸隔板汽封和轴封，不适用于低压部分；d) 应用中的两个主要问题：弹簧质量、卡塞。

对蒸汽品质要求较高。

刷式汽封：a) 可将动叶叶顶汽封间隙由设计值0.75mm 减小至0.45mm，隔板汽封可由设计值0.75mm缩小至0.051mm；b) 刷式汽封的使用寿命可达8—10 年；c) 刷式汽封在世界范围内已在超过100 台机组上成功应用，在韩国有超过50 台的应用实例，机组容量包括200MW、350MW、500MW 和800MW，汽轮机厂家有GE、Hitachi、Alsthom等。

蜂窝汽封a) 蜂窝带由合金制成，耐高温、质地较软，与转子碰磨时，对转子伤害较轻；b) 蜂窝带钎焊在曲径式汽封相邻高齿中间部位，尺寸较宽，轴上凸台始终对着蜂窝带，能保持良好的密封间隙；c) 密封效果较好，试验表明，在相同汽封间隙和压差的条件下，蜂窝式汽封比曲径汽封平均减小泄漏损失约30%～50%；d) 每个蜂窝带都可收集水，并通过背部的环形槽将水疏出，提高湿蒸汽区叶片通道上的去湿能力，减少末几级动叶的水蚀，其缺点是易于结垢。

铁素体汽封国内已有制造厂对于高、中压缸采用铁素体汽封，低压缸采用铜合金汽封，可以采用较小的安装间隙。

接触式汽封在原汽封圈中间加工出一个T 形槽，将接触式汽封装入该槽内。

接触式汽封环背部弹簧产生预压紧力，使汽封齿始终与轴接触。

汽封齿为复合材料，耐磨性好，具有自润滑性。

⑶成功案例及效益河南焦作电厂6×200MW机组，投资节能技改资金每台机组约500万元，年节约标煤2万吨，节能综合效益年节约运行成本约800万元。

投资回收期5年。

河南三门峡电厂2×300MW机组，投资节能技改资金每台机组约500万元，年节约标煤1.2万吨，节能综合效益年节约运行成本500万元。

投资回收期5年。

4.提高冷端系统运行性能⑴当前存在的主要问题：在役300MW 及以上容量机组中，约50%的机组真空达不到设计水平，约30%的机组真空比设计值差1—2kPa。

真空每降低1kPa，供电煤耗率增加约2.5g/kWh。

⑵影响“冷端”系统性能的主要因素：真空系统严密性差、凝汽器冷却管清洁度低、凝汽器热负荷大（热力系统内漏影响）、循环冷却水流量不足、抽气设备工作性能降低、冷却塔效率低等。