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上海外高桥第三发电有限责任公司(简称外三)投产当年,就创出全世界最低的实际运行供电煤耗:287克 /千瓦时。这还是在只有74%的负荷率的情况下。此后每年,在持续的技术创新的推动下,都大幅刷新供电煤耗最低世界纪录。到2013年,国际煤电界由外三创造的纪录已进入280克 /千瓦时以下,达到276克 /千瓦时左右。
世界范围内,中国以外公认技术指标最好的燃煤发电厂是丹麦NORDJYLLAND电厂3号机组,由于实施了二次再热超超临界技术,并有超低温冷却海水的得天独厚的优势,其实际运行供电煤耗为286.08克 /千瓦时。我们发现,这项“原世界纪录”比外三差了10克 /千瓦时,而10克 /千瓦时是煤电行业通常所称的一代技术的差距。
5月25-26日,北极星电力网联合中国节能协会举办的2017清洁燃煤发电中国国际论坛,外三电厂将作为参观基地全面参与到此次论坛当中。26日上午9点,外三电厂总经理施敏发表演讲,下午2点30在外三电厂实地考察学习(参观人员限额30人)。届时将有专业人员对外三的高效绿色煤电技术进行介绍,相信会为每一个亲临现场的人带来一份零距离的技术盛宴,立即点击抢位!如想了解清洁燃煤发电中国国际论坛更多会议信息,欢迎点击:http://news.bjx.com.cn/zhuanti/2017rmfh/ ,下文作为实地参观的热身,对外三电厂采用的节能技术做出盘点。
一、锅炉侧的主要技术
1、排烟损失及回收技术
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,如何降低该项损失是极具吸引力的课题。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。不过,锅炉排烟温度的绝对值较低,一般在130℃左右甚至更低,可资利用的有用能有限。由于烟气中含有SO2,安装SCR 脱硝装置后还会增加SO3 及硫酸氰胺,余热回收装置易出现表面凝结硫酸露,这会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。这种情况持续发展甚至可以使烟道的通风能力严重下降。德国在解决这类问题方面作了有益的探索,采用耐酸塑料管材制作换热器。但是,由于塑料的换热系数很低,制成的换热装置非常庞大,造价昂贵。据悉,日本采用了钢制换热器回收烟气余热,但为防止结露,烟气温降有限,且燃煤的含硫量需严格控制。
中国的动力煤蕴藏量丰富,但含硫量较高且不稳定。此外,作为发展中国家,投资要考虑性价比,故上述两种方案均难以借鉴。
通过深入研究,我们改变解题的角度,从而破解了这一难题。其基本思路是通过专门的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。
2、空预器密封技术
回转式空预器是当今大型锅炉的通用配置,外三电厂采用的是转子回转式,转子直径17m× 高2.5m。设计漏风率<5%,一年后<6%。
转子回转式空预器虽有很多优点,但其转子在运行中会出现“蘑菇型”非线性变形,动静间隙较难控制,这导致其漏风率较大。漏风会导致两个后果,一是各相关风机的总风量增大,功耗相应增加,其功率增量约与漏风率的三次方正相关;二是致空预器换热效率下降,导致排烟损失增加,锅炉效率下降。
为降低空预器的漏风率,我们研究开发了一种“全向柔性密封技术”,这种密封装置是以不改变原有设备结构为前提,在径向、轴向和环向均加装了磨损率可控的接触式柔性密封,利用其柔性特点补偿动静间隙的非线性变化,从而使漏风率显著降低。应用该技术后,额定工况下的厂用电率降至3.5% 以下(包括脱硫、脱硝)。与此同时,锅炉热风温度也明显上升,相应提高了锅炉热效率。该项创新提升了约0.29% 机组效率。
3、锅炉的节能启动系列技术
大型超(超)临界机组的启动,需要消耗大量的水、电、油、煤、蒸汽等资源,时间长,且这一阶段的风险远远高于机组正常运行时期。为防止粘性油烟对除尘装置的污染,纯燃油及煤油混烧阶段不宜投除尘器,从而又显著增加了这一阶段的污染物排放量。
通过对国内外直流锅炉不同启动方式以及相应的优、缺点和存在问题的深入研究,我们在理论上取得了一系列的重大突破。在此基础上,对传统的机组启动方式进行了全面的颠覆和创新,研究并设计出了一整套全新的启动技术,取得了卓有成效的成果。如:
(1)不启动给水泵、静压状态下的锅炉上水及不点火的热态水冲洗。这种水冲洗技术不用启动给水泵,也不用点火加热,节约了大量的燃料和厂用电,并且操作简单,可控性好。由于冲洗的水温高,且整个被冲洗受热面内的冲洗介质均处于汽水两相流,极大地改善了冲洗效果。
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由中国能建华东建投安徽电建二公司外高桥检修项目部承接的外三电厂锅炉7B04检修工程,炉内吊笼施工在标高40~70米处弯头的焊口,包括水冷壁管进行检查,吊笼可以覆盖水冷壁一面墙板。吊笼安全载荷400kg,列入登高架设作业、有毒有害有限空间作业、高空高危作业。2009年,该项目部从锅炉专业挑选优秀员
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