范永春——1000MW燃煤机组锅炉汽动引风机驱动汽源选择

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,勘测设计投标汇报,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,1000MW,燃煤机组锅炉汽动引风机驱动汽源选择,广东省电力设计研究院,范永春 吴阿峰,目录,1,、概 述,2,、汽动引风机驱动汽源配置方案,3,、技术分析,4,、经济分析,5,、结 论,1,、概 述,锅炉引风机与脱硫增压风机合并后，相关设备的初投资和年运行费用都大大降低。但随着机组容量的增大，合并后引风机电机容量也进一步加大，从而带来电机启动电流过大、厂用电电压等级提高等问题。并且由于大容量锅炉引风机多采用静叶可调轴流式，通过调整静导叶角度改变风机曲线，在向低负荷调整时会带来一定的损失。,1,、概 述,近期建设的大容量机组开始探讨采用汽轮机驱动引风机的方案，采用汽轮机代替电机驱动引风机有以下优点：,1,）彻底解决引风机启动时电流过大对厂用电的冲击；,2,）大幅降低厂用电率，降低供电煤耗，提高电厂的运行指标；,3,）实现引风机的转速调节，使风机在不同负荷下保持高效率；,4,）蒸汽的热能直接转化为机械能，减少能量转换环节和能量损失，提高了热能的利用效率。,2,、引风机汽轮机的驱动汽源配置方案,就常规,1000MW,超超临界纯凝机组参数而言，可以满足引风机汽轮机用汽量要求的驱动汽源理论上有如下四种：,1,）主蒸汽,2),冷再热蒸汽（高压缸排汽）,3),热再热蒸汽,4),四段抽汽（中压缸排汽）,2,、引风机汽轮机的驱动汽源配置方案,方案,驱动汽源,排汽方式,排汽接入位置,方案一,四段抽汽（中压缸排汽）,凝汽式,单独设置凝汽器,方案二,冷再热蒸汽（高压缸排汽）,背压式,除氧器,方案三,冷再热蒸汽（高压缸排汽）,凝汽式,单独设置凝汽器,理论计算及大量的工程实践表明，对于机组总体经济性而言，排汽方式在采用凝汽式的前提下，方案一比方案三更加经济合理。对方案一和方案二，进行技术经济比较。,3,、技术分析,热力系统,方案一汽轮机的排汽方式为凝汽式，由于引风机布置于炉后，汽轮机排汽直接接回主机凝汽器无法实现，因此单独设置凝汽器和凝结水输送系统，将排汽冷却为凝结水后，再打入主机的凝汽器热井中。与方案二相比，相应的需要增加循环冷却水系统、凝结水输送系统、抽真空系统等设备、管道及阀门。可见方案一比方案二系统配置复杂。,方案二采用冷再热蒸汽（高压缸排汽）作为驱动汽源，该部分抽汽没有经过再热，直接用来做功。因通过再热器的蒸汽量减少，故锅炉耗煤量有所降低，但该部分蒸汽做功的经济性也大大降低。另外，因引风机汽轮机排汽接至除氧器，受排汽压力和蒸汽过热度的影响，其可利用的焓降较小，与方案一相比，对应同样的驱动功率下的抽汽量增大。,3,、技术分析,当主机的主蒸汽流量保持不变时，对两个方案分析如下：,1,）方案二锅炉耗煤量少。,2,）方案二主机中压缸做功量少。,3,）方案二主机低压缸做功量少。,4,）方案二冷源损失小。,3,、技术分析,运行可靠性,方案一采用凝汽式汽轮机，单独设置循环冷却水系统、凝结水输送系统、抽真空系统等，虽然系统配置相对复杂，但整个系统相对独立，运行可靠性较高。,方案二采用背压式汽轮机，排汽进入除氧器。机组通常采用滑参数运行，当主机负荷变化时，引风机负荷相应变化，汽轮机的背压排汽参数也随之变化，对除氧器的水位会有一定的扰动，对机组的稳定运行有一定影响。,3,、技术分析,对主机的影响,采用方案一，类似于给水泵汽轮机方案，不存在问题。,采用方案二，一方面由于冷再热蒸汽（高压缸排汽）过热度偏低，驱动用的汽轮机通流部分过早进入湿蒸汽区，水冲击较大，大部分动静叶均需更换为经抗水蚀处理的动静叶，成本大大增加；另一方面，引风机轴功率较大，且蒸汽的有效焓降小，导致汽轮机进汽量较大，对锅炉再热器受热面的设计会有一定影响。对于新建项目，该影响可在锅炉受热面设计时一并考虑，但对于改造工程，则需要锅炉厂进行相关核算，甚至对受热面进行改造，牵涉面较广。,3,、技术分析,维护工作,方案一与方案二相比，系统配置较多，因此系统维护工作量较大。,3,、技术分析,小结：,从机组总体的性能而言：,采用凝汽式汽轮机的可靠性更高，适应范围更广；,采用背压式汽轮机的系统配置更简单。从技术的角度而言，两个方案都是可行的。,4,经济分析,经济性计算方法,通过计算两个方案的投资差额和年差额收益，进一步计算投资差额的回收年限,n,，并对投资差额回收年限的影响因素进行敏感性分析，以反映现阶段部分输入数据不确定性对计算结果的影响。计算投资回收年限分析使用公式,(1),。,C,=,Z,(,A,/,P,i,n,)(1),式中,Z,为方案的投资差额；,C,为方案的年差额收益；,i,为基准收益率；,n,为差额回收年限；,(,A,/,P,i,n,),为等额分付资金回收系数。,4,、经济分析,经济性计算输入数据,引风机选用静叶可调轴流式风机，两种方案对应机组各个工况点下风机的效率和轴功率相同。汽轮机选型结果见表,2,，机组年运行模式见表,3,，投资差额计算见表,4,，详细计算公式见（,2,）。,标煤价格为,900,元,/t,；电厂基准收益率为,8,。,表,2,汽轮机的选型参数,相关参数,方案一,方案二,THA,75%THA,50%THA,THA,75%THA,50%THA,抽汽点蒸汽压力,/MPa(a),1.118,0.848,0.580,4.429,3.378,2.236,抽汽点蒸汽温度,/,391.8,389.6,390.0,335.3,340.5,346.8,蒸汽流量,/(t/h),24.86,16.50,12.00,94.00,54.50,42.50,汽轮机相对内效率,/%,82.85,80.04,74.00,77.14,74,72.1,风机轴功率,/kW,4844,2745,1474,4844,2745,1474,风机效率,/%,86.3,87.7,88.0,86.3,87.7,88.0,表,3,机组年运行模式,负荷,年运行小时数,/h,年利用小时数,/h,100%THA,1400,1400,75%THA,3600,2700,50%THA,2800,1400,总时间,7800,5500,表,4,投资差额,Z,计算,(,万元,),方案一,方案二,驱动用汽轮机总价,1800,1500,配套汽源系统及其他,312,75,配套电气系统,58,10,配套控制系统,100,20,土建工程投资,250,60,总计,2520,1665,投资差额,Z,855,计算公式,C,R,B,W,=,SS,SP,(,AG,1,GP,1,AG,2,GP,2),W,（,2,）,式中：,R,年差额售电收入，万元；,B,年差额发电燃料成本，万元；,W,运行维护费用差额，万元；,SS,年售电量差额，,kWh,；,SS,SS1-SS2,-SF,，其中：,SS1,、,SS2,、,SF,方案一的发电机组出力、方案二的发电机组出力、因方案二再热蒸汽吸热量减少，相应辅机少耗用的厂用电，,SF,按照吸热量进行估算。,SP,上网电价，取为元,/kWh,（税后）,h,；,AG,1,、,AG,2,方案一、二的年发电量（等于发电机组出力），,kWh,；,GP,1,、,GP,2,方案一、二的单位发电燃料成本，元,/,；,GP,=,GB,BP,，其中，,GB,为机组发电标煤耗，,t/kWh,；,BP,为标煤价格，万元,/t,；,4,、经济分析,经济性计算结果,根据主机厂提供的两种不同方案热平衡图进行年差额收益的计算，结果见表,5,所示。根据热量法的基本原理，低压抽汽的回热做内功量高于高压抽汽，故凡使高压抽汽量增加、低压抽汽量减小的因素，就会带来回热做功比减小、热经济性降低的结果。故采用背压式汽轮机（方案二）会使得主汽轮机的经济性有所降低。即在同样的主汽轮机下，汽轮机发电机组的的出力会有所降低，从而使得上网电量减少。主机厂的热平衡图也很好的印证了这一原理，,在主蒸汽流量不变的情况下，,100%THA,工况下发电机组出力由,1025205KW,（方案一）降低为,1000145KW,（方案二）。,表,5,年差额收益,C,计算,项目,内容,100,THA,年发电燃料总成本差额（方案,1,方案,2,）,B,1,/,万元,197,年售电量收入差额（方案,1,方案,2,）,R,1,/,万元,1435,年收益总差额（方案,1,方案,2,）,C,1,/,万元,1239,75,THA,年发电燃料总成本差额（方案,1,方案,2,）,B,2,/,万元,302,年售电量收入差额（方案,1,方案,2,）,R,2,/,万元,1733,年收益总差额（方案,1,方案,2,）,C,2,/,万元,1431,50,THA,年发电燃料总成本差额（方案,1,方案,2,）,B,3,/,万元,165,年售电量收入差额（方案,1,方案,2,）,R,3,/,万元,1516,年收益总差额（方案,1,方案,2,）,C,3,/,万元,1351,年运行维护费用差额,W,/,万元,40,年收益总差额,C,=,C,1,+,C,2,+,C,3,-,W,/,万元,3981,将计算结果代入公式,(1),，得出采用方案一增加的投资，,不足一年即可收回。,故从经济上来说，采用方案一为优。,敏感性分析,年利用小时数,与差额回收年限关系,标煤价格,与差额回收年限关系,上网电价,与差额回收年限关系,基本收益率,与差额回收年限关系,4,结论,（,1,）就常规,1000MW,超超临界纯凝机组参数而言，按经济合理角度考虑，引风机汽轮机的驱动汽源可选择冷再热蒸汽（高压缸排汽）或四段抽汽（中压缸排汽）。,（,2,）从机组总体的性能而言，方案一可靠性更高，适应范围更广；而方案二系统配置更简单。从技术的角度而言，两个方案都是可行的。,（,3,）通过计算得出，方案一与方案二的投资差额回收年限,n1,年，远短于电厂的运行年限，从经济性的角度而言，方案一优于方案二。,（,4,）年利用小时数、煤价、电价和基本收益率对回收年限均有影响，但结合我国的具体国情和电厂的实际运行和调度情况，上述影响因素对两种驱动方式的比较结论只存在量的影响，而不存在质的影响。,谢谢！,