华电邹县电厂总工程师徐宝福——超超临界机组节能改造及运行优化方案探讨

第一篇：华电邹县电厂总工程师徐宝福——超超临界机组节能改造及运行优化方案探讨

2010.11

中国 温州600/1000 MW超超临界机组技术交流2010年会

超超临界机组节能改造及运行优化方案探讨

徐宝福

华电国际电力股份有限公司邹县发电厂山东邹城273522；

摘要：本文介绍了邹县发电厂超超临界机组节能改造及运行优化方案，并对实施效果进行分析。关键词：真空提高系统；分离器改造；运行优化；效果分析

一 前言

华电国际电力股份有限公司邹县发电厂位于山东省邹城市唐村镇，是华电集团公司所属最大的电厂。

一、二期工程安装4台300MW机组(改造后出力为335MW)，分别于1985年～1989年投产。三期工程建设2台600MW机组，分别于1997年1月和11月投产。四期工程建设2台1000MW超超临界燃煤发电机组，分别于2006年12月和2007年7月投产。

两台超超临界燃煤发电机组三大主机由中国东方电气集团公司的三大主机制造公司东方锅炉(集团)股份有限公司、东方汽轮机有限公司和东方电机有限公司引进日立技术国内生产。电动给水泵、汽泵由日立公司制造，小汽轮机、高压旁路装置由德国西门子公司制造，励磁系统由瑞士ABB公司制造。机组投运后，针对实际运行过程中出现的问题，并围绕节能挖潜进行了部分设备技术改造，并从运行方式方面进行优化，提高机组的整体经济效益。

二 进行的主要节能技改项目介绍

2.1加装凝汽器真空提高系统

凝汽器真空提高系统属于热力发电厂节能技术领域，针对热力发电厂水环式真空泵抽气系统而设计的节能装置。它是通过外加智能制冷冷源系统，给真空泵提供远低于环境温度的工作水，大幅提高真空泵抽气能力，进而降低凝汽器不凝气体分压力这种方式来提高凝汽器换热效果，从而降低凝汽器水蒸汽凝结压力，也就是降低汽轮机背压，获得节能效果。

2.2凝汽器真空提高系统关键技术及创新成果包括：

2.2.1通过降低真空泵工作水温度的方式来提高凝汽器真空，获得节能效果。

不凝气体（主要是空气）是凝汽器主要传热热阻。减小凝汽器不凝气体分压力，是提高凝汽器真空的有效措施之一。减小不凝气体分压力目前来讲只有两种措施，一是提高汽轮机热力系统的严密性，减少不凝气体泄露；再是提高抽气系统真空泵的工作能力，及时将凝汽器内不凝气体抽除。

从水环式真空泵工作原理及性能可知，其抽气能力，和抽气压力所对应的饱和温度与工作水温度之间的差值，也就是工作水的温度有很大关系，工作水温度越低，抽气能力越大。凝汽器真空提高系统，通过供给真空泵7~15℃的工作水，使得真空泵抽气压力所对应的饱和温度与工作水之间的温差大大增加，极大地提升了真空泵工作能力和工作环境。

2.2.2建立冷端系统的统一冷源及协调控制系统

对于600MW及以上机组，抽气系统通常有多台水环式真空泵运转，因此存在真空泵启、停切换过程。因各种因素，不同真空泵之间的负荷、所需工作水量也有所区别。凝汽器真空提高系统，通过添加电控阀门，统一管理制冷机制出的冷水，做到根据真空泵实际运转情况，合理配比每台真空泵需冷水量。

2.2.3利用低品位热水、废蒸汽作为冷源制冷的动力源

凝汽器真空提高系统，可以根据热力发电厂实际情况，来选择电能驱动、低品位热水驱动等多种能源利用方式。尤其是低品位热水驱动方式，既提高凝汽器真空度，又降低了能源消耗，使节能效果获得最大化。

2.2.4使用基于三通电动阀的安全补偿系统，既不影响原开式水冷却系统切入，也不影响真空泵正常运转，使真空泵安全稳定运行得到最大保障。

凝汽器真空提高系统通过三通电动阀等安全补偿系统，能够做到在其投运期间，原开式水冷却系统处于随时切入的备用状态。一旦凝汽器真空提高系统不能满足真空泵工作要求，系统能够立刻切换到原开式水冷却系统中，真空泵运转丝毫不受影响。

2.3改造后的效果

从投运情况来看，针对抽气系统为水环式真空泵抽气系统的发电机组，凝汽器真空提高系统节能效果显著，凝汽器真空提高0.414~1.017kPa，节能收益在3000吨标煤/年以上，推广潜力巨大。

2.4凝结水泵加装变频装置

在#7机B、C凝泵、#8机B、C凝泵加装型号为SH-HVF-Y10K/1500的变频器。改造后，#

7、#8机凝泵变频器每台每天节电约8000kWh。

2.5磨煤机分离器改造

机组投产以来，磨煤机分离器堵塞问题一直是严重影响机组安全经济运行的关键问题，目前每天都要停磨煤机清理分离器。为了解决分离器的堵塞问题，采用 SJSC － 3250 型二次携带轴向型双挡板煤粉分离器技术，对#7炉E、F磨煤机分离器进行了改造。改造后各项技术指标均达到保证值，具有较好的细度调节特性，出力优于改造前。同时，分离器堵塞的频率明显降低，减轻了清理的劳动强度。

三 在运行优化方面采取的措施

3.1正压直吹式低速磨煤机启停不投油

正压直吹式低速制粉系统磨煤机启动过程中，由其对应的燃烧器喷出的煤粉气流浓度是一个由低到高的过程；磨煤机停运过程中，由其对应的燃烧器喷出的煤粉气流浓度是一个由高到低的过程，为保证煤粉的可靠着火燃烧，按照设计要求，邹县电厂#

7、8锅炉每次启、停磨煤机，都必须将该磨煤机所对应的油枪全部投入运行，否则磨煤机启、停程序将无法执行。

为适应电网需求、满足电力用户的需要，#

7、8机组负荷几乎每天都在500～1000MW之间变化，这就需要频繁的启停磨煤机，导致启停磨煤机的助燃耗油量较高。考虑到#

7、8炉燃煤煤种挥发分较高（Vdaf =40%～30%），煤粉的着火点温度为650℃～750℃，在机组负荷大于50%时，炉膛温度大于1000℃，能满足煤粉着火的需要。为了节约燃油，提出了机组正常运行时启停制粉系统不投油的节能思路。

#

7、8炉首先进行了停运、启动第六台磨煤机不投油试验，磨煤机停运、启动过程中，锅炉燃烧稳定。在此基础上，#

7、8炉又进行了停运、启动第五台、第四台磨煤机不投油试验，磨煤机停运、启动过程中，炉膛负压正常，试验效果良好。从而实现了机组正常运行中启停磨煤机不投油。根据试验摸索，取得以下运行经验。

1)机组负荷必须大于50%额定负荷且锅炉各联锁保护投入正常，强制“油枪运行”信号。

2)启停磨煤机期间停止炉膛吹灰。

3)要求燃烧稳定，若出现给煤机频繁断煤、磨煤机料位不稳定、负压波动等情况时，启停磨煤机需投油。

4)启动磨煤机时，磨煤机出口温度大于60℃时方可启动给煤机。

5)给煤量增加要缓慢，防止磨煤机出口温度突降。

6)启停下层喷燃器所对应的磨煤机时，必须保证其对侧及上层喷燃器所对应的磨煤机运行正常。

7)启停磨煤机过程中，运行人员应对该磨煤机所对应的喷燃器燃烧情况连续监视，发现异常及时处理。

8)启停第四台磨煤机时，优先启停中上层喷燃器所对应的磨煤机。

9)不投油启停磨煤机，运行人员应通过“燃煤掺配掺烧管理网站”了解煤质情况，应保证燃煤的干燥无灰基挥发份大于30%。

10)由于“油枪运行”信号强制过程中，会出现“全燃料失去MFT”拒动，当出现全燃料失去工况时，此时“临界火焰”与“全火焰”失去MFT保护会动作，否则应“手动MFT”。

华电邹县发电公司两台百万千瓦机组正常运行中启停制粉系统不投油，说明了旋流燃烧器在燃用高挥发份煤种时，不投油启停制粉系统是安全可靠的，对于火力发电厂启停制粉系统不投油有很好的借鉴推广意义。

3.2冬季单循泵运行

循环水泵电机功率为3650kW，是最大的耗电设备之一。如何在不具备设备改造条件和调整手段的前提下降低循泵电耗，是一个急需解决的重要课题。经调研，目前新投产的机组，循环水系统大部分设计为 “一运一备”或两台机组“两运一备”的方式，循泵的电耗相对较低。邹县电厂1000MW机组冬季循环水温度低、凝汽器真空达到-99.5kPa，若在保证机组真空的情况下停运一台循泵，将循泵的运行方式由“两运一备”优化为“一运两备”，将大大降低机组的厂用电率。

通过安全性评价、可行性论证以及试验实施了单循泵运行方式。执行单循泵运行措施以来，未发生循泵跳闸事件。

1）为保证机组的安全，防止凝汽器发生水锤，目前保持辅泵和一台循泵并联运行。

2）为保证铜管的清洁程度，每3天启动第二台循泵投入胶球清洗装置，在#7机组首次大修期间，检查凝汽器不锈钢管清洁、无堵塞，证明了每3天投入一次胶球清洗装置的做法是可行的。

3.低负荷实行单凝泵节能运行方式

1000MW机组各设置一套独立的凝结水系统，每套系统采用三台定速中压凝结水泵，每台凝结水泵为50%额定凝结水流量。每台机组的凝结水泵设计运行方式为两台运行、一台备用，并且系统设计有凝结水母管压力低于2.7MPa联启备用凝泵逻辑。凝泵电机功率1500 kW、耗电较多，夜间#

7、8机组低负荷时间长，随着负荷的降低，凝结水流量减小，需要随时调整凝结水再循环调门开度来保证精除盐入口压力不致过高（精除盐入口压力控制不超过3.5MPa，设计最大承受压力为4.0MPa），在50%负荷时再循环流量达到700t/h，两台凝泵运行的经济性和安全性均较差。运行部对#

7、8机组低负荷实施单台凝泵运行方式的安全性和经济行进性了充分的分析、论证，并对机组实施单凝泵运行后可能存在的安全风险，制定了有针对性的防范措施。

经试验单凝泵时各用户工作正常。凝结水系统用户较多，以受影响最大的汽动给水泵密封水温为例：选取夏季真空低、凝结水温度高的数据，停运第二台凝泵后#7机A汽动给水泵密封水调门开度由54%增加至60%，密封水回水温度基本稳定在52℃。

对凝结水泵本身的影响。凝结水泵采用立式筒袋型双层壳体结构，首轮为单吸或双吸形式，次级叶轮与末级叶轮通用，为单吸形式。首级壳为螺旋壳，次级、末级壳为碗形壳；泵轴设有多处径向支承，泵转子轴向负荷可由泵本身推力轴承承受，也可由电机承受。凝泵各部受力相对较小。凝泵运行中泵产生的轴向力主要由平衡鼓平衡，约占95%的轴向推力，泵和电机分别设有推力轴承，剩余的轴向力由泵和电机的推力轴承承受，泵和电机的推力轴承承受的力较小。泵内设有多处水润滑导轴承，用以承受泵转子径向力，每一导轴承承受的力较小。凝泵和出口电动门设有联锁，出口电动门的全开、全关时间约为7min，正常启动凝泵运行后联开出口电动门、出口电动门关闭后自动停运凝泵，单位时间内凝泵出口流量、压力变化较小，减少了凝泵所受的力。从以上设计可以看出，凝泵启、停次数增多，并不会对凝泵及其电机造成大的影响。

机组运行中清理滤网极易造成凝结水入口管道漏空，使运行中的凝结水泵不出力和真空下降。实施单凝泵后，如何安全的清理滤网是一个需要解决的问题。为此我们专门召开会议进行研究、探讨，决定采用以下方案：保持凝泵机械密封水门常开；稍开凝泵入口滤网底部放水门，检查是否正压，若为正压，然后关闭，保持凝泵入口滤网充满水且稍微溢流，才允许检修人员清理凝泵入口滤网。若凝泵入口滤网放水门往里吸空气，说明为真空状态，则开启凝泵出口电动门5～10%，对凝泵入口滤网进行注水直至正压，保持凝泵入口滤网充满水，才允许检修人员清理凝泵入口滤网。经过多次凝泵入口滤网清理结果表明，采用上述措施可以安全的清理滤网。

通过以上各方面的论证、分析，我们认为，将1000MW机组凝泵的运行方式由“两运一备”优化为“一运两备”在理论上、安全性及经济性方面是可行的。

1）将凝结水母管压力低于2.7MPa联启备用凝泵的保护定值修改为2.0MPa，并相应修改报警值。

2）在凝泵允许启动条件中增加“负荷大于400MW”判断条件，以保证在单凝泵运行时，备用泵联启正常。

3）关闭未投联锁的备用凝泵出口电动门，缩短备用凝泵达出力的时间。

4）制定#

7、8机组单凝泵运行期间注意事项。

5）制定凝结水泵入口滤网清理的操作及注意事项.6）优化负荷调度，尽量延长单凝泵运行时间，节约凝泵电耗。

4.冬季停运开式泵。

1000MW机组开式水用户只有闭式水冷却器和机械真空泵冷却器。冬季循环水温度低，经过试验，停用开式泵后闭式水温升高4℃，机械真空泵工作水温上升约6℃，凝汽器真空略有下降，循环水温越低，停运开式泵后的影响越小，在寒冷季节实现了开式泵停运。

1）增加闭式水冷却器的反冲洗次数，保持闭式水冷却器的清洁，使其始终处于良好换热状况，达到早停开式泵的目的。

2）定期清理机械真空泵冷却器。原来仅根据机械真空泵的工作水温来确定是否清理冷却器，为配合冬季停运开式泵方案的实施，定期清理机械真空泵冷却器，使其始终处于良好换热状况，避免停运停开式泵对凝汽器真空的影响。

通过以上运行方式的优化，2009年两台机组综合厂用电率比2008年下降了0.19%，共节约锅炉燃油845吨，从而减少了燃油燃烧后对大气环境的污染；全年共节约厂用电1300多万度，相当于减少6900吨煤炭燃烧后产生烟气等污染物的排放，节约用水约39000吨，对改善当地的环境和生态条件做出了贡献。2009年共节约企业发电成本1100多万元。实际应用表明，该成果简单实用、节能效果明显，大大降低了机组的发电成本，有很好的经济效益。采用运行方式优化的手段开展节能降耗工作，无设备改造成本，投入费用少，通过逻辑修改和完善技术措施，即保证了机组的安全稳定又创造了可观的经济效益。该成果证明了旋流燃烧器在燃用高挥发份煤种时，不投油启停制粉系统是安全可靠的，对于其他火力发电厂启停制粉系统有很好的推广意义。

该项目所采用的机组运行方式优化，突破了设计理念，思路创新，对发电厂的节能降耗工作有很好的借鉴意义。

作者简介：

徐宝福，1966年7月出生，男，山东曹县，高级工程师，华电国际邹县发电厂总工程师。

联系方式：

地址：华电国际邹县发电厂273522

电话：0537—5482017

第二篇：华电邹县电厂总工程师徐宝福——超超临界机组节能改造及运行优化方案探讨

2010.11

中国 温州600/1000 MW超超临界机组技术交流2010年会

超超临界机组节能改造及运行优化方案探讨

徐宝福

华电国际电力股份有限公司邹县发电厂山东邹城273522；

摘要：本文介绍了邹县发电厂超超临界机组节能改造及运行优化方案，并对实施效果进行分析。关键词：真空提高系统；分离器改造；运行优化；效果分析

一 前言

华电国际电力股份有限公司邹县发电厂位于山东省邹城市唐村镇，是华电集团公司所属最大的电厂。

一、二期工程安装4台300MW机组(改造后出力为335MW)，分别于1985年～1989年投产。三期工程建设2台600MW机组，分别于1997年1月和11月投产。四期工程建设2台1000MW超超临界燃煤发电机组，分别于2006年12月和2007年7月投产。

两台超超临界燃煤发电机组三大主机由中国东方电气集团公司的三大主机制造公司东方锅炉(集团)股份有限公司、东方汽轮机有限公司和东方电机有限公司引进日立技术国内生产。电动给水泵、汽泵由日立公司制造，小汽轮机、高压旁路装置由德国西门子公司制造，励磁系统由瑞士ABB公司制造。机组投运后，针对实际运行过程中出现的问题，并围绕节能挖潜进行了部分设备技术改造，并从运行方式方面进行优化，提高机组的整体经济效益。

二 进行的主要节能技改项目介绍

2.1加装凝汽器真空提高系统

凝汽器真空提高系统属于热力发电厂节能技术领域，针对热力发电厂水环式真空泵抽气系统而设计的节能装置。它是通过外加智能制冷冷源系统，给真空泵提供远低于环境温度的工作水，大幅提高真空泵抽气能力，进而降低凝汽器不凝气体分压力这种方式来提高凝汽器换热效果，从而降低凝汽器水蒸汽凝结压力，也就是降低汽轮机背压，获得节能效果。

2.2凝汽器真空提高系统关键技术及创新成果包括：

2.2.1通过降低真空泵工作水温度的方式来提高凝汽器真空，获得节能效果。

不凝气体（主要是空气）是凝汽器主要传热热阻。减小凝汽器不凝气体分压力，是提高凝汽器真空的有效措施之一。减小不凝气体分压力目前来讲只有两种措施，一是提高汽轮机热力系统的严密性，减少不凝气体泄露；再是提高抽气系统真空泵的工作能力，及时将凝汽器内不凝气体抽除。

从水环式真空泵工作原理及性能可知，其抽气能力，和抽气压力所对应的饱和温度与工作水温度之间的差值，也就是工作水的温度有很大关系，工作水温度越低，抽气能力越大。凝汽器真空提高系统，通过供给真空泵7~15℃的工作水，使得真空泵抽气压力所对应的饱和温度与工作水之间的温差大大增加，极大地提升了真空泵工作能力和工作环境。

2.2.2建立冷端系统的统一冷源及协调控制系统

对于600MW及以上机组，抽气系统通常有多台水环式真空泵运转，因此存在真空泵启、停切换过程。因各种因素，不同真空泵之间的负荷、所需工作水量也有所区别。凝汽器真空提高系统，通过添加电控阀门，统一管理制冷机制出的冷水，做到根据真空泵实际运转情况，合理配比每台真空泵需冷水量。

2.2.3利用低品位热水、废蒸汽作为冷源制冷的动力源

凝汽器真空提高系统，可以根据热力发电厂实际情况，来选择电能驱动、低品位热水驱动等多种能源利用方式。尤其是低品位热水驱动方式，既提高凝汽器真空度，又降低了能源消耗，使节能效果获得最大化。