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低碳火电挑战能效极限

2015-05-20 08:17来源:中国能源报作者:冯伟忠关键词:火电技术超低排放上海外高桥第三发电收藏点赞

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当前,中国超过10 亿千瓦的发电总装机容量中,煤电占比接近70%,发电量超过75%。在未来相当长的一段时期内,煤电作为我国电力主要部分的事实难以改变。现有火电技术如何实现低碳运行,已成为国际社会共识。国际上超临界及超超临界技术已趋成熟,为尽可能提高我国火电的整体效率创造了条件。

为使我国火电机组效率更高,更加清洁清洁,从2004年起,我国每年关停约1000 万千瓦单机容量低于200MW 的纯凝汽式高耗能机组。另外,政府还大规模采用引进技术并国产化方式,将新建火电机组的主要机型全面转为600 ~ 1000MW 的超临界和超超临界机组。

不断刷新节能记录

作为中国首批1000MW 超超临界项目,上海外高桥第三发电厂(以下简称外三电厂)工程分别于2008年3月和6月,先后建成两台机组并投产。2009年,外三电厂就创造了供电煤耗282克 /千瓦时的世界低纪录。

为全面提升机组的整体性能,在项目建设中,外三电厂在项目的设计、设备选型、施工和调试、启动和运行等各个环节,开展了一大批优化和技术创新,在投产时的机组性能试验净效率达45.03%(循环冷却水温19℃),远远超过了设计水平和同期同类机组。投产当年,在平均负荷率仅为74% 的情况下,平均运行净效率达42.73%。

在机组投产后,外三电厂进一步研发了“零能耗脱硫”“节能型全天候脱硝”一系列重大节能减排新技术,并通过每年机组检修的机会予以实施,两台机组的效率和环保水平每年都能显著提高。目前机组的净效率(含脱硫及脱销)已达46.5%以上,这与国外尚在研究的下一代700℃高效超临界机组的期望效率相当。

众所周知,锅炉的各项损失中,排烟损失约占全部损失的80%,因此,如何降低该项损失最为重要。此外,引风机和脱硫增压风机做功致使烟气焓和温度上升,其温升最高可达10℃左右,颇为可观,但是余热回收装置易出现表面凝结硫酸露,对换热器产生强腐蚀,同时烟气中的飞灰极易粘在结露的换热器表面,碱性的烟灰与硫酸露结合后呈水泥状,极难清除。

为解决这一问题,外三电厂通过专门控制措施,尽可能不让换热器表面结酸露,辅之以换热器低温段的钢材具备一定的耐酸性,并将其置于增压风机与脱硫塔间的低尘区域,既能防止磨损,又降低了积灰和堵塞的风险,还兼顾了引风机、增压风机做功致烟气焓的回收。换热器采用鳍片管以提高换热效率。余热回收工质为低压加热器间的凝结水,被加热的凝结水减少了低压缸抽汽,降低了汽轮机的热耗。

两台机组的脱硫烟气余热回收系统分别于2009 年6月和10 月先后投入运行,至今运行情况良好。经多次检查,腐蚀情况甚微,寿命影响可以忽略。性能试验表明,该套装置的投产,使机组的效率上升了0.4%,脱硫塔喷水降低45t/h。

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