超超临界二次再热机组节能优化探讨

针对超超临界二次再热机组节能方向进行研究,通过合理的节能优化及对比方案设计,提高机组循环热效率,降低燃煤消耗,达到节能降耗的目的。从传统回热抽汽方案入手,通过设置冷却器、增加回热级数等方法设计出新方案,对不同的节能优化方案进行性能、投资等对比分析,最终确定最佳方案。经过一系列的研究设计表明,对于超超临界二次再热的机组,可以采取以下手段提高机组发电效率:一是增加外置式蒸汽冷却器,充分利用抽汽段的过热度;二是增加抽汽回热级数,合理分配各级焓降。经过上述节能优化改造技术,机组发电效率提升1.6%,供电煤耗降低6.6 g/kWh,取得不错的节能效果。     

1 000 MW二次再热超超临界机组工程特点及运行分析

泰州电厂二期2×1 000 MW机组是我国 “十二·五”节能减排科技支撑示范项目,也是世界首台应用超临界二次再热发电技术的机组,分别于2015年9月和2016年1月投入运行。从二次再热发电技术出发,系统分析了泰州二期工程机组中锅炉钢架结构、受热面管排布置、锅炉调温以及十级抽汽回热系统等优势技术,从机组运行可靠性、环保排放指标以及经济性3个方面分析了机组3 a来的运行情况以及与国内、外同行业相关机组指标对比。结果表明泰州电厂二期2台超超临界二次再热机组运行稳定、环保排放指标优良、经济效益指标良好。     

700℃先进超超临界机组概念设计方案研究

为大幅提高当前燃煤发电机组的发电效率,使700℃先进超超临界机组的净效率达到50%以上,对700℃超超临界机组概念设计方案进行了研究,分析了概念设计方案涉及的蒸汽初参数、机组容量、再热次数、主机选型方案、热力系统拟定、主要辅机选型和主厂房布置方案。结果表明：700℃超超临界机组概念设计方案推荐机组容量为660 MW,初参数为35 MPa/700℃/720℃的一次再热机组;锅炉拟采用超超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉,单炉膛、一次中间再热、采用切圆燃烧方式、平衡通风、固态排渣、全钢悬吊结构塔式锅炉、露天布置;汽轮机拟采用单轴、一次中间再热、四缸四排汽;热力系统推荐采用带变频发电机的BEST小机回热系统,机组采用十二级非调整抽汽;主厂房推荐采用二列式、侧煤仓、汽轮机高位布置方案。700℃超超临界机组概念设计方案对我国建设更加高效和清洁的火力发电厂具有重要的参考意义。     

超超临界二次再热机组热经济性及技术经济性分析

以某超超临界1 000 MW二次再热机组为例,构建热经济性分析模型及技术经济性分析模型,研究在负荷、主蒸汽参数及再热蒸汽参数变化时机组热经济性的变化规律,以及在年平均运行小时数、全厂效率和燃料价格变化时机组发电成本的变化规律。结果表明:与一次再热机组相比,二次再热机组热经济性受负荷影响较大,改变主蒸汽参数对其影响不明显,而改变再热蒸汽参数对其影响较为明显;机组发电成本随年平均运行小时数和机组效率降低而升高,在较低效率下进一步降低年平均运行小时数将使二次再热机组发电成本高于一次再热机组;二次再热机组的技术经济性在燃料价格较高时具有优势。     

超超临界二次再热机组汽轮机应用现状与展望

提高参数和采用二次再热技术是降低发电煤耗和节能减排的有效手段。目前国内已有多台高参数二次再热机组投运,总结这些机组的技术研发、运行经验,对我国燃煤机组进一步提升参数、开发更高效的二次再热机组有重要意义。本文介绍了国内外二次再热技术的发展历程,重点分析了国内已投运的华能安源发电有限责任公司、国电泰州发电有限公司、华能莱芜发电有限公司等二次再热机组汽轮机运行情况及存在的问题,结合当前清洁燃煤机组技术发展展望了我国超超临界二次再热机组汽轮机技术发展方向和关键技术,指出未来二次再热机组汽轮机技术必然向更高参数、更低背压、更灵活运行、全国产化方向发展。     

超临界二次再热抽汽凝汽式机组热力系统的经济性诊断

针对超临界二次再热凝汽式机组抽汽供热将分流低压缸分离出一个缸抽汽供热的特点,利用等效焓降理论,推导出二次再热抽汽凝汽式机组新蒸汽等效焓降和各段回热抽汽的等效焓降。通过抽汽机组的经济指标转化系数λ,得出超临界二次再热抽汽凝汽式机组热力系统的经济性诊断方法。实例计算验证了经济性分析模型的可靠性。     

某600 MW凝汽机组供热改造方案热经济性分析

通过建立基于热平衡法的热力分析模型,对某600 MW凝汽式汽轮发电机组的抽汽供热改造方案进行了热经济性分析。计算了非供热工况、再热冷段抽汽供热工况、再热热段抽汽供热工况下机组的发电功率、热耗率、发电煤耗率等指标,并对比了不同供热工况、不同供热抽汽流量下机组的热性能。研究结果表明:该机组采用再热蒸汽供热,热经济性好,且在最大供热抽汽流量运行时发电煤耗率最低;相比于再热热段抽汽供热方案,再热冷段抽汽供热方案的发电功率和发电煤耗率较大。     

BEST技术用于超超临界二次再热机组的可行性分析

为降低二次再热发电机组的回热抽汽过热度，提高机组经济性，提出了采用背压抽汽汽轮机（BEST）的节能配置方案。通过介绍BEST技术在回热汽源、排汽走向、材料选用等方面的特点，详细阐述了采用BEST技术的二次再热发电机组在设计、制造、运行与控制中的技术难点，对BEST技术用于高参数二次再热发电机组的可行性进行了技术探讨和经济性分析。分析结果表明，采用BEST技术，单台机组初投资可减少约2 400万元，年利润可增加约4 500万元。     

宽负荷工业供汽方案及其热经济性研究

深入研究热电联产机组在宽负荷运行条件下的供热抽汽能力及供热可靠性,并精确掌握电功率-热负荷-标准煤耗的关系特性,是电厂合理开发工业供汽市场并进行精细化管理的关键。本文以国内某亚临界330 MW热电联产机组为研究对象,分析机组在不同负荷区间下的供热抽汽能力及供热可靠性,利用基于EBSILON软件建立的评估模型,计算分析了不同运行工况下的电功率-热负荷-标准煤耗的关系特性。结果表明:基于中压联合汽阀参调的热再抽汽方案是提高热电联产机组宽负荷工业供汽可靠性的有效手段,可极大提升机组供热能力及供热可靠性;不同供汽流量条件下机组标准煤消耗量随发电功率呈线性增加且增加速率基本一致,而不同发电功率条件下机组标准煤消耗量随热再供汽量呈线性增加且增加速率基本一致。为实现热电联产电厂工业供汽盈利能力最大化,建议采用基于标准煤单价、上网电价、调峰补贴政策及机组安全控制等边界条件下的厂级工业供汽优化调度模式。     

燃煤电站与吸收式热泵耦合系统的方案研究

锅炉暖风器通常采用汽轮机抽汽作为热源加热一、二次风,暖风器内抽汽与空气换热温差较大,致使传热不可逆损失较大从而影响机组的整体性能。为了减小暖风器的不可逆损失,提高机组性能,提出将吸收式热泵技术应用于燃煤火力发电系统,采用汽轮机回热抽汽作为热泵驱动热源,以冷凝器循环水作为低温热源,制取中温热水用于加热暖风器内一、二次风,并采用低温省煤器回收烟气余热的技术方案。建立了该方案的物理模型,并分别与另外3种方案进行比较。结果表明,利用吸收式热泵加热燃煤电站一、二次风,并采用低温省煤器回收烟气余热后,汽轮机回热抽汽量减少,机组发电效率升高,热耗率降低,发电煤耗降低1.95 g/k W·h。     

二次再热机组加热锅炉二次风的抽汽过热度利用系统

针对二次再热机组常规抽汽过热度利用系统第一级抽汽压损过大导致机组效率降低的问题,提出了一种加热锅炉二次风抽汽过热度利用系统。建立了机组常规抽汽过热利用系统和加热锅炉二次风抽汽过热利用系统的热力学模型,计算不同工况条件下热力参数和经济性指标变化,并进行了对比分析。结果表明:在汽轮机热耗率验收(turbine heat acceptance,THA)工况下,相比于外置式蒸汽冷却器方案,加热锅炉二次风方案在有效降低抽汽过热度同时,能够提高二次风温度近40℃,减少机组冷源损失近24 MW,降低机组发电煤耗率0.36 g/(k W·h);在中低负荷时,机组冷源损失和发电煤耗率略微增加,节能效果降低。     

超临界火力发电机组二次再热技术研究

本文指出典型二次再热系统的技术特点,并对二次再热锅炉的关键技术进行分析。二次再热技术可有效地提高火力发电机组的热效率并降低单位发电量CO2排放,且目前技术成熟的铁素体合金材料和奥氏体合金材料能够满足二次再热超临界机组的安全要求。虽然二次再热会使得锅炉、汽轮机和热力系统的结构变得复杂,但是,在我国700℃等级镍基材料解决之前,二次再热技术是提高火力发电机组热效率切实可行的有效手段。     

1 000 MW二次再热机组主机参数选择

通过对1 000MW二次再热机组技术参数研究,确定了其技术参数:主蒸汽压力为31MPa,主蒸汽温度为600℃,一次再热蒸汽温度为620℃,二次再热蒸汽温度为620℃。1 000MW二次再热机组在现有一次再热机组技术基础上可降低发电煤耗14~16g/(kW·h),但投资略高,投资方可进行经济技术比较后确定主机型。     

二次再热机组高效灵活发电创新理论与方法

为解决二次再热机组在频繁变负荷情况下经济性能偏低、灵活性较差等问题,研究了二次再热高效灵活发电创新理论和方法。基于单耗分析方法揭示了传统二次再热机组全工况能耗分布规律,并提出5种适应电网调峰要求的典型600 ℃等级及以上的先进二次再热超超临界燃煤发电系统,分别为集成回热式小汽机新型循环、机炉深度耦合集成新循环、采用新型CO₂工质的循环、带储能的二次再热循环系统以及太阳能热互补二次再热循环系统,阐述了各循环系统的集成思路、系统特点以及对提高机组经济性和灵活性的优势。结果表明：锅炉、汽轮机、回热加热器具有较大的节能潜力;优选的集成回热式汽轮机的二次再热循环系统发电效率比基准系统煤耗降低了2.15 g/（kW·h）;提出的采用机炉耦合技术的二次再热机组在THA工况下煤耗降低高达3.6 g/（kW·h）;采用CO₂工质的火电系统在变工况下依然具有较高的效率;带储能的二次再热循环系统具有较好的灵活性;太阳能热互补二次再热循环系统节能潜力显著,达到14.73 g/（kW·h）。     

300MW热-电联供机组抽汽方式选型及结构特点

300MW级机组以其具有的热电比高、技术成熟、可靠性好等优点,成为热电联产机组的主流机型。针对热电联产机组的选型问题,提出选取适当的抽汽调节方式是首要问题,以渤海项目为例,介绍了回热抽汽管道开孔抽汽、从高温再热管道上开孔抽汽、压力匹配器、旋转隔板、座缸阀等几种抽汽方式各自的特点以及如何选型。     

1000MW超超临界汽轮机综合优化及成效

外高桥三期2×1000MW超超临界汽轮机为上汽(SIEMENS)机型,采用补汽阀调频及过负荷调节。文章介绍了其综合优化及成效:通过优化补汽阀开启点以及研发节能型抽汽(凝结水)调频技术,提高了实际运行的经济性;采用不小于3D弯管等,降低造价,降低主蒸汽、再热蒸汽及高压给水系统压降,提高运行经济性和安全性;采用全容量单台高效汽动给水泵,降低冷却水设计温度,单独设汽动给水泵汽轮机的凝汽器,降低进入主凝汽器的蒸汽流量及热负荷,降低了机组平均背压和端差等,提高了机组热经济性。     

我国高效灵活二次再热发电机组研制及工程示范

为了提高二次再热燃煤发电机组能源利用水平,提高机组在较大负荷变化范围内运行的高效灵活性,通过理论创新、关键单元技术开发、系统集成、工程示范等,研制带烟气再循环灵活调温的高效宽调节比二次再热塔式锅炉,研制带补汽阀、二次再热、单轴、五缸四排汽汽轮机,集成优化设计基于31MPa/600℃/620℃/620℃二次再热、单轴、五缸四排汽、汽电双驱引风机供热、综合调频等新型技术的热力系统,研发智能DCS及预测控制算法结合智能动态前馈的全程控制与协调优化策略。研究结果表明:机组在100%额定负荷下发电效率≥48%,70%额定负荷下发电效率达47.3%～48%;100%额定负荷下发电煤耗256g/(kW×h),70%额定负荷下发电煤耗达256～260g/(kW×h)。     

二次再热机组回热抽汽过热能量回收节能潜力分析

再热对给水回热效果有削弱作用,二次再热机组的蒸汽过热度较大,造成的回热过程不可逆损失也更大。分析大过热度回热系统抽汽参数可知,这些过热能量可回收用于锅炉工质和送风加热过程,从而等效降低蒸汽循环吸热量,提高系统效率。为此,本文结合某660 MW二次再热机组,基于热平衡计算模型和?分析模型,对抽汽过热能量回收的节能潜力展开定量研究。结果表明:该机组第5级—第10级加热器抽汽过热度很大,达118~311℃,将这些加热器过热能量全部回收用于锅炉本体,节煤量可达3.59 g/(k W·h);通过抽汽过热能量回收,可提高第5级—第10级加热器的?效率。此外,对过热能量回收系统进行了初步设计,为二次再热机组的系统构型优化提供依据。     

基于储热的燃煤机组深度调峰规模化消纳可再生能源发电研究

随着可再生能源装机容量的不断增加,为减少可再生能源发电与燃煤机组发电间上网电量不匹配产生的“弃风弃光”现象,燃煤机组需实现深度调峰为可再生上网源提供空间,同时还应进一步提高消纳可再生能源的能力。利用再热蒸汽抽汽储热深度调峰系统将可再生能源发电、熔盐储热与燃煤机组降负荷调峰时的蒸汽抽汽储热耦合,研究基于储热的燃煤机组深度调峰规模化消纳可再生能源发电系统的可行性及可再生能源发电储热对深度调峰性能的影响,并分析系统的综合发电煤耗和碳排放的变化规律。研究结果表明:当再热蒸汽抽汽流量为270.70 t/h时,燃煤机组发电功率由300.03 MW降至210.07 MW,储热系统可消纳可再生能源发电的最大功率为187.26 MW;存热量释放时,燃煤机组发电功率由300.03 MW增加至348.68 MW;单位时间消纳可再生能源发电量为187.26 MWh时,综合发电煤耗降低了8.49 g/k Wh,减少的CO₂排放量为28.23 t。该研究为高比例可再生能源发电的消纳提供了指导思路。     

1000MW高超超临界二次再热系统优化

目前高效清洁的燃煤发电越来越受到高度重视。文中以1000MW常规超超临界二次再热机组为基础,提出一种蒸汽参数为35MPa/600/610/610的1000MW高超超临界二次再热机组的热力系统方案,通过计算比较1000MW高超超临界二次再热机组的热力系统比常规超超临界二次再热机组,热效率提高0.92%。针对该机组回热抽汽过热度高,在传热过程中损失大,提出2种方案:采用外置式蒸汽冷却器系统和采用回热式汽轮机系统,对2种方案进行研究比较。结果表明:外置式蒸汽冷却器系统和回热式汽轮机系统比高超超临界二次再热机组发电效率增加0.34%和1.87%。采用回热式汽轮机系统最高发电效率能到达48.84%,节能效果显著。