外高桥三厂节能及环保技术

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,上海外高桥第三发电有限责任公司,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,上海外高桥第三发电有限责任公司,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,外高桥三厂节能及环保技术,外高桥三厂节能及环保技术外高桥三厂节能及环保技术报告提纲:,一、背景和需求,二、国外先进煤电机组,三、外高桥第三电厂的节能技术及成效,四、节能减排技术案例,4.1 防止机组效率的下降SPE综合治理系列技术,4.2 火电机组集中式变频总电源技术,4.3 节能型全负荷脱硝技术,五、下一阶段的研究和发展方向,22,报告提纲,:,一、,背景和需求,二、,国外先进煤电机组,三、,外高桥第三电厂的节能技术及成效,四、,节能减排技术案例,4.1,防止机组效率的下降,SPE,综合治理系列技术,4.2,火电机组集中式变频总电源技术,4.3,节能型全负荷脱硝技术,五、,下一阶段的研究和发展方向,2,2,报告提纲,:,一、,背景和需求,二、国外先进煤电机组,三、外高桥第三电厂的节能技术及成效,四、节能减排技术案例,4.1,防止机组效率的下降,SPE,综合治理系列技术,4.2,火电机组集中式变频总电源技术,4.3,节能型全负荷脱硝技术,五、下一阶段的研究和发展方向,3,3,煤炭,是目前以至今后相当一段时间内世界上最主要的一次能源，也是最大的二氧化碳排放来源，同时也是重要的大气污染源。近来频繁的雾霾，更使煤炭成为矛盾的焦点。,为应对全球变暖和环境污染，节能减排已成为国际社会的共识，,中国政府承诺，到,2020,年，单位国内生产总值,(GDP),二氧化碳排放（碳排放强度）比,2005,年下降,40%,至,45%,。,4,由于中国已探明的一次能源中煤炭占了近,90%,的特殊性，以及煤电总装机容量已达,9,亿千瓦的现实，为协调好环境与电力发展的矛盾，煤电行业的高效化和发展节能减排技术应作为我国长期的发展战略。,一、背景和需求,4,报告提纲,:,一、背景和需求,二、,国外先进煤电机组,三、外高桥第三电厂的节能技术及成效,四、节能减排技术案例,4.1,防止机组效率的下降,SPE,综合治理系列技术,4.2,火电机组集中式变频总电源技术,4.3,节能型全负荷脱硝技术,五、下一阶段的研究和发展方向,5,5,丹麦：,Nordjlandsvarket,3,号机,29MPa/580/580/580,冷却水温,10,背压,2.3KPa,德国,Boxberg,电厂,910MW,机组,Boxberge,容量,(MW),1910,炉型,/,燃料,塔式,/,褐煤,最大蒸发量,(T/h),2422,主蒸汽参数,(Mpa/),26.6/545,再热蒸汽参数,(Mpa/),5.8/,580,给水温度（）,274,排汽压力（,kPa,）,3.3,（,2.91/3.68,）,末级叶片长度（,mm,）,977 (38.5),投产时间,2001,Boxberg,910MW,机组,2004,年平均供电煤耗,289.8,克,/,千瓦时,9,日本新矶子电厂,1,号机,容量：,600MW,；,塔式锅炉,（日本国产）,蒸汽参数：,25MPa/600/610,汽轮发电机制造商：德国,SIEMENS,，三缸二排汽,日本新矶子电厂,1,号机组热效率变化趋势,40.7%,（,301.8,克,/,千瓦时）,40.3%,（,304.8,克,/,千瓦时）,报告提纲,:,一、背景和需求,二、国外先进煤电机组,三、,外高桥第三电厂的节能技术及成效,四、节能减排技术案例,4.1,防止机组效率的下降,SPE,综合治理系列技术,4.2,火电机组集中式变频总电源技术,4.3,节能型全负荷脱硝技术,五、下一阶段的研究和发展方向,12,上海外高桥第三发电有限责任公司，建设两台,1000MW,超超临界机组，,2005,年,9,月开工建设，,2008,年,6,月全部建成。,13,锅炉：,塔式，超超临界，一次再热，平衡通风，四角切圆燃烧，螺旋水冷壁，固态排渣燃煤（粉）锅炉。炉顶标高129,m。,由上海锅炉厂引进德国,ALSTOM,技术并生产。,基本参数：,主汽压力：28,MPa，,主、再热蒸汽温度：,605/603,，额定蒸汽流量：,2732T/H,主设备概况,14,汽轮机：,超超临界，单轴，四缸四排汽，反动式，双背压，凝汽式汽轮机。由上海汽轮机厂引进德国,SIEMENS,技术并生产。,基本参数：,主蒸汽压力：25.86,MPa，,主、再热蒸汽温：600/600，,功率：1000,MW,工程概况,主设备概况,15,公司从建厂起，就以工程,为契机，以节能减排为重点，开展了一大批综合优化和科技创新项目。这些节能减排技术涵盖了系统设计优化；设备改进；研发专门节能设备；机组启动和运行方式及控制策略的优化和创新等,。,由于,部分技术不但节能和减排效果显著，还因简化了系统，提高了安全性，且显著降低了投资，故项目的总投资并不因为这一系列技术的实施而增加,。,机组投产后，为进一步提升机组的环保水平，同时又能兼顾机组能耗和运行费用的降低，几年来，又先后研发和实施了“,零能耗脱硫技术,”；“,节能型高效除尘技术,”以及“,节能型高效全天候脱硝技术,”等，使机组的节能和环保水平又有了新的飞跃,。,目前外三机组的理论净效率（含脱硫、脱硝）已提升至,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。,16,原世界运行效率最高的丹麦,Nordjylland,电厂,3,号,411MW,两次再热，低温海水冷却机组，,2009,年供电煤耗（,不含,供热）,286.08,克,/,千瓦时（净效率,42.93%,），平均发电负荷率,89%,。折合,75%,负荷率下的供电煤耗,288.48,克,/,千瓦时。,17,17,报告提纲,:,一、背景和需求,二、国外先进煤电机组,三、外高桥第三电厂的节能技术及成效,四、,节能减排技术案例,4.1,防止机组效率的下降,SPE,综合治理系列技术,4.2,火电机组集中式变频总电源技术,4.3,节能型全负荷脱硝技术,五、下一阶段的研究和发展方向,18,18,4.1,、防止机组效率下降,SPE,综合治理系列技术,遭氧化皮阻塞的管子,被固体颗粒侵蚀的叶片,被固体颗粒侵蚀的旁路阀芯,管道的蒸汽侧氧化；氧化皮阻塞引起的炉管超温和爆管；氧化皮破碎形成的颗粒引起的汽轮机叶片及旁路阀芯等侵蚀（固体颗粒侵蚀,SPE,），导致机组效率不断下降，是超（超）临界机组面临的突出问题，并已经困扰国际发电技术领域几十年。,中国近年来投产的超临界和超超临界机组也出现了这方面较严重的倾向，若不加以重视，相当部分的节能减排成果就会被其吞噬。,节能减排技术案例一,19,德国原运行效率最高的,Niederaussem,电厂,1025MW,超超临界机组，投产仅一年，就因,SPE,问题，其高压缸的内效率就下降了,3.6%,世界设计效率最高的丹麦,N,ORDJYLLAND,电厂,3,号机组,（,411 MW,，两次再热，超超临界，低温海水冷却，排汽压力,2.3kPa,），,如果不是因为严重的,SPE,问题，机组在,89%,发电负荷率下的运行效率不应低于外三机组。,日本运行效率最高的矶子电厂新一号机,600MW,超超临界机组，设计含脱硫、脱硝的净效率,43%,（供电煤耗,285.7,克,/,千瓦时），在全年大部分时间都是满负荷运行的情况下，其运行效率最高的年份（,2002,年）的实际运行净效率也仅为,40.7%,（供电煤耗,301.8,克,/,千瓦时,）。这里也明显反映出了,SPE,的影响。,20,随着我国超（超）临界机组的大规模建设，以及一些机组系统设计及启动方式的不当，这一问题也日益突出。除了因氧化皮阻塞引起的炉管超温和爆管事故呈频发之势外，其隐形的后果,固体颗粒侵蚀导致的机组效率下降也已逐步显现，部分机组已相当严重。,以下是,3,个,1000MW,超超临界项目（并网,2,2.7,年后）在线运行汽耗的比较,：,8,月中旬,对比机组,配置,负荷,给水流量,汽耗比,A,电厂,2,台,1000MW,型炉,有调节级汽轮机,一级旁路,949.9,MW,2902.1,T/h,1.0951,/3.0552,+9.51%,B,电厂,2,台,1000MW,型炉,无调节级汽轮机,40%,/,65%,旁路,966.5,MW,2828.6,T/h,1.049,/2.9266,+4.9%,外三电厂,2,台,1000MW,塔式炉,无调节级汽轮机,100%,/,65%,旁路,950.7,MW,2652.3,T/h,1.0,/2.7898,21,针对这类问题产生的机理进行了全面和深入的研究，提出了综合治理的技术路线，其基本思路为：,1,、,应设法防止和减缓高温蒸汽金属氧化物的生成；,2,、,对于已生成的金属氧化物应避免其脱落；,3,、,对已脱落的金属氧化物应尽快予以清除；,4,、,对未能清除的金属氧化物应尽量减轻其对汽轮机叶片的破坏等,。,根据这一思路和技术路线，研发了一整套所谓的中医全身疗法的蒸汽氧化和固体颗粒侵蚀综合治理的系列技术，他涵盖了系统设计、设备选型、施工及调试、机组控制、启动和运行方式等方面的一系列的改进和创新。从而使,这一困扰了世界发电领域几十年的顽症被彻底根治,蒸汽氧化,及,SPE,预防系列技术,22,600MW,亚临界机组末级过热器氧化皮阻塞,德国,Niederaussem,电厂,1025MW,锅炉再热器氧化皮,某,1000MW,超超临界塔式炉末级过热器弯头处堆积氧化皮,900MW,超临界锅炉再热器管高温段运行一年后割管检查,外高桥三发电锅炉运行,30,个月后炉管情况,外高桥三发电锅炉运行,30,个月后炉管情况,23,某,600MW,超临界机组被固体颗粒严重侵蚀的汽轮机叶片,某,600MW,超临界机组被固体颗粒侵蚀的,汽轮机叶片,某,600MW,超临界机组被固体颗粒侵蚀的,汽轮机叶片,运行,30,个月后，外三机组汽轮机叶片,24,报告提纲,:,一、背景和需求,二、国外先进煤电机组,三、外高桥第三电厂的节能技术及成效,四、,节能减排技术案例,4.1,防止机组效率的下降,SPE,综合治理系列技术,4.2,火电机组集中式变频总电源技术,4.3,节能型全负荷脱硝技术,五、下一阶段的研究和发展方向,25,25,4.2,、火电机组集中式变频总电源技术,由于上海地区煤电的调峰范围大，达,40-100%,，在低负荷时，辅机均处于低效运行工况，若能进行变速运行，其运行效率将大为改善。但传统的电子式大功率高电压变频技术，可靠性低，占地大，性价比较低。,集中式变频总电源技术，利用单独设置的转速可调的小汽轮机推动一个发电机，通过改变小汽轮机的转速，从而改变发电机输出的交流电的频率。这个发电机为连接在同一母线上的所有辅机提供变频动力电源。与此同时，所有连接在该母线上的辅机都连接有一路工频电源，作为备用。,集中式变频总电源根据机组的负荷情况，为连接在其上的所有辅机提供初步调整的调频电源，每一个辅机上的调节结构如阀门、挡板各自进行微调，以保证满足生产要求。,26,节能减排技术案例二,26,本集中式变频电源的小汽轮机为凝汽式，自带凝汽器。汽源取自主汽轮机抽汽。,两台机组的变频总电源系统已于,2013,年全部建成投产，目前的厂用电率已降至,2%,水平。,集中式变频总电源原理图,27,27,机组变频总电源系统,28,28,报告提纲,:,一、背景和需求,二、国外先进煤电机组,三、外高桥第三电厂的节能技术及成效,四、,节能减排技术案例,4.1,防止机组效率的下降,SPE,综合治理系列技术,4.2,火电机组集中式变频总电源技术,4.3,节能型全负荷脱硝技术,五、下一阶段的研究和发展方向,29,29,4.3,、,节能型全负荷脱硝技术,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。,第一台,SCR,的催化剂布置按三层设计，实装,2,层共,550m3,，设计寿命,16000,小时。与机组同步建设。第二台,SCR,与,2013,年,6,月完成改造并投产。,节能减排技术案例三,30,SCR,脱硝运行低负荷退出问题：,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,40100%,。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,。,机组负荷曲线,NOx,排放量,31,国外解决,SCR,连续运行的措施,：,1,、,装有,SCR,装置的大型火电机组维持在较高负荷运行。,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,、,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。,32,33,弹性回热技术,可调式抽汽补充加热锅炉给水,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,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,解决方案,：,34,弹性回热技术的作用及成效：,1,、解决了,SCR,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%,，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,NOx,减排量超过了上海同类两台机组。,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,57,kJ/kw,，相当于降低煤耗,2.18,克,/,千瓦时，投资可在,3,年内回收。,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。,35,4,、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,、,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,、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,36,欧盟,新国标,燃气轮机,外三,原国标,37,报告提纲,:,一、背景和需求,二、国外先进煤电机组,三、外高桥第三电厂的节能技术及成效,四、节能减排技术案例,4.1,防止机组效率的下降,SPE,综合治理系列技术,4.2,火电机组集中式变频总电源技术,4.3,节能型全负荷脱硝技术,五、,下一阶段的研究和发展方向,38,38,7.1,为确保节能减排技术的可持续发展，我们坚持“研究一批，储备一批，实施一批”的战略。目前，,“,外三,”,又有多项新的重大节能减排创新技术完成了理论研究和项目策划。,这些项目将结合每年的机组检修分批实施。届时，,“,外三,”,两台机组的能效和环保水平还将进一步提升。,七、,下一阶段研究和发展方向：,39,7.2,、,根据,“,一种高低位分轴布置的汽轮发电机,”,专利技术，研发新一代高效超临界机组,背景：,发展更高效的,两次再热,及,700,高效超临界机组，均遇到高温高压主蒸汽及再热蒸汽管道造价昂贵等与管道相关的瓶颈问题,技术核心：,采用双轴汽轮发电机，将其中的高（中）压缸轴系布置于锅炉上靠近过热器和再热器的出口联箱处，（中）低压缸轴系则仍按常规布置。,技术优势：,取消了大部分高价值的高温高压蒸汽管道，从而也相应消除了这部分管道对应的压力和散热损失。该技术尤适合于,二次再热,机组和,700,高效超临界机组。,40,40,1350MW,、二次再热、超超临界机组高低位分轴布置示意图,41,41,Shanghai Waigaoqiao No.3 Power Generation Co.,Ltd.,42,根据,SIMENS,所做的热平衡计算表明，若采用,600,等级蒸汽参数及二次再热，高,/,低位布置方案，其汽轮发电机的热耗水平相对目前一次再热常规布置方案可再下降,5%,。若再集成外三已成熟的节能创新技术，机组净效率可达,48.5%49%,（供电煤耗,253.3,g/kwh,250.7,g/kwh,）的划时代水平。,应用本技术技术，还可将原,4300MW,或,2600MW,的亚临界机组就地改建成,2770,800MW,的新型汽轮发电机组。其投资和改造工作量远远小于新建电厂。而其新增的容量相当于零能耗发电，故其商业价值及减排价值均极其可观,换一个角度看，这些,新增的发电容量,，应该被称为一种,更稳定，更优质，更经济，零污染的新能源,。,对于今后发展,700,高效超临界机组，需要采用极其昂贵的蒸汽管道，本技术将具有无可比拟的优势。,43,43,结束语：,基于中国一次能源中煤炭资源占了近,90%,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，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。,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！,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的贡献。,44,44,谢谢！,上海外高桥第三发电有限责任公司,上海申能能源科技有限公司,45,46,46,谢谢！,