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世界首台100万千瓦二次再热火电机组投运
作者:   最后更新于:2015年10月14日
 

925日,世界首台100万千瓦超超临界二次再热燃煤发电机组——国电泰州电厂二期工程3号机组正式投入运营,脱硫、脱硝装置同步投运。该项目设计发电煤耗256.2克∕千瓦时,比当今世界最好水平低6/千瓦时,二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和粉尘排放量减少5%以上,首次在全世界将二次再热技术应用到百万千瓦超超临界燃煤发电机组。

  上海电气电站集团副总裁吴焕琪介绍说:“上海电气为国电泰州电厂二期两台100万千瓦二次再热机组提供锅炉、汽轮机、发电机成套设备。在锅炉方面,上海电气采用创新的塔式炉,其性能已经在上海外高桥电厂获得了成功的经验和大量的优秀数据。通过这两台机组的运行,上海电气将获得更多的运行数据以指导我们对二次再热机组进行进一步的设计优化和改造。”二次再热机组实现零突破

  今年627日,世界首台66万千瓦超超临界二次再热机组——江西华能安源电厂1号机组投运,该机组锅炉由哈尔滨锅炉厂有限责任公司(简称“哈锅”)研制,汽轮机、发电机由东方电气集团提供。该机组率先在国内选用了高参数的二次再热超超临界锅炉和汽轮发电机组,是在更高技术上的产业升级,发电煤耗、发电效率、环保指标均达到了世界一流水平。

  据介绍该机组锅炉在试运行期间负荷率达到103%,主汽压力32.4兆帕,锅炉各项参数指标全部达到设计要求,特别是两级再热系统的热力性能表现优越,一次再热和二次再热汽温均达到623摄氏度高效运行参数,为世界最高水平。汽轮机率先在国内采用了31兆帕/600摄氏度/620摄氏度/620摄氏度世界最高蒸汽参数,通过改进热力循环、优化汽机配汽和缸体结构、通流优化等项技术,实现了在更高技术上的产业升级。

  吴焕琪说:“目前很多新建百万千瓦机组,更多会考虑二次再热,因为二次再热机组的热效率比一次再热机组会有大幅度提升。国电泰州百万千瓦等级超超临界二次再热机组是上海电气电站集团自主设计、制造,目前世界上参数最高、效率最高、应用新技术最多的科技创新项目,也是我国燃煤电站技术发展水平的集中展现,未来依然有广阔的市场空间。”

  二次再热技术是目前提高火电机组热效率的有效途径。采用该技术的百万千瓦超超临界机组供电煤耗约272/千瓦时,比普通百万千瓦超超临界机组降低约12/千瓦时,按年利用6000小时计算,每台百万千瓦机组每年可节约标准煤7.2万吨,直接减排二氧化碳近20万吨,节能、环保优势明显,具有良好的经济和社会效益,是火电机组的重要发展方向。

  对设备制造能力提出极大考验

  二次再热机组在设计制造上没有任何可供借鉴和参考的经验,技术难度创历史新高。随着我国二次再热机组的加速开工和相继投运,设备供应商将进入密集的设备交货期和运行期,这对设备企业的技术性能、制造水平、服务能力都提出了极大的挑战。同时,设备企业也将在在建或已投运项目中得到更多练兵的机会。

  917日哈尔滨电气集团公司签定江西丰城三期扩建工程两台100万千瓦超超临界二次再热机组三大主机设备合同。至此,哈锅拿到华能莱芜、华能安源、大唐雷州、华电句容、江西丰城等5个项目锅炉合同,在二次再热锅炉领域遥遥领先。

  超超临界二次再热机组与超超临界百万机组相比增加了一个超高压缸,形成了以超高压缸、高压缸、中压缸和两个低压缸组成的5缸结构,是当今燃煤机组中技术含量最多、蒸汽参数最高、通流效率最好、制造难度最大的机组。江西丰城二次再热机组除了将采用哈电集团现有新型高效百万超超临界机组的部分先进技术外,还将自主设计制造满足高参数要求的超高压缸和满足轴系振动要求的单支撑轴承。

  哈尔滨锅炉厂有限责任公司董事长、总经理王德兴表示,“江西丰城项目是哈锅继丰城430万千瓦亚临界项目后与江西丰城的再次牵手,哈锅将高度重视,倍加珍惜,以成功投运的华能安源二次再热项目为依托,将丰城百万千瓦二次再热项目打造成技术含量高、经济效益好、环保指标优的标杆工程。”

  一是在质量控制上,严把质量关,加强对产品设计制造等各个环节的管控,确保性能质量和制造质量满足要求。

  二是在产品进度上,抓好前期生产技术准备,在设计、采购、生产制造、安装、调试等方面加大组织协调力度,确保工程按期交付投运。

  三是在工程服务上,坚持“及时、准确、有效、满意”的服务方针,加大对产品安装、调试、运行全过程的服务力度,全力打造精品工程。

  哈锅承制的江苏华电句容电厂二期两台100万千瓦超超临界二次再热塔式锅炉项目,锅炉参数为33.6兆帕/605摄氏度/623摄氏度/623摄氏度,计划分别于201710月、12月建成投产。而更高参数的华能莱芜电厂两台100万千瓦超超临界二次再热锅炉也在紧锣密鼓建设之中,1号机组锅炉已于日前一次通过整体水压试验,无一泄漏,预计将于今年年底投运。

  二次再热已攻克的十项关键技术

  为确保二次再热技术的成功应用,我国相关企业系统开展了二次再热机组应用技术研究,并最终攻克了十项关键性难题,为机组的顺利建设和安全稳定运行提供了强有力的技术支撑。

  1、动态响应分析二次再热锅炉炉烟循环系统,采用直接烟气循环,优化设计烟道除尘器,烟气抽出口加装分离档板,降低再循环炉烟的粉尘浓度,减小风机磨损量。二次再热汽温在控制对象的动态特性设计上,需更多地采用变参数、变定值技术。

  2、启动参数及控制二次再热机极热态启动时将锅炉转干态运行,从接带20%负荷提前至汽机冲转前的非常规方案。通过多次极热态成功启动的实践,证明该方案切实可靠,解决了二次再热机组极热态启动的难题。

  3、热力系统优化及调整二次再热主蒸汽系统与常规超超临界机组不同,一、二次高温再热系统采用“2-2”的布置方式,降低管道加工焊接及焊缝检测难度,更好地保证主蒸汽、再热蒸汽管道长期安全稳定运行。

  4、超厚壁焊接工艺研究受材料限制,研究人员提出3种焊接材料优化焊接工艺参数,经过84小时的连续施焊,最终焊接成功,焊口经超声波、硬度、金相检验,符合规程规定标准。

  5、环保排放优化研究采用烟气协同治理技术,配置烟气脱硝装置+低低温省煤器+低低温电除尘器+高效除尘的湿法烟气脱硫装置。烟气通过低低温省煤器降温,极大提升了电除尘效率,余热回收利用,优化除尘吸收塔设计,大幅提高了脱硫系统的除尘效率。

  6、参数监测及测点布置立足二次再热机组投运后的安全性、经济性和可靠性运行的要求,对锅炉厂原有的测点设计进行了全面优化布置。

  7、提高系统效率研究针对烟气再循环优化运行技术、凝结水参与一次调频技术和汽轮机辅助系统节能技术的应用进行了理论论证和方案设计,提出了可以有效降低烟气再循环率的优化运行方式,对机组投运后的运行优化提供直接的指导。

  8、全负荷脱硝超低排放脱硝采用低氮燃烧+SCR+SCR型空预器的整体技术路线,氮氧化物均可以满足超低排放要求。

  9、腐蚀防治问题研究经研究,将两个临时门和超高压旁路门同时打开,改变结构条件,实现了吹管系数大于1。锅炉吹管采用三阶段、降压法吹管,经过一次再热器系统吹洗、二次再热器系统吹洗、高旁吹洗、中旁吹洗。吹管实验效果良好,靶板检验合格,清洁度检查合格。

  10、仿真机开发研究二次再热超超临界机组锅炉模型要能适应对流受热面级数增加、布置更复杂的要求,汽机模型要能有效反映超高压缸多一级再热器、汽水流程增加等因素引起动、静态响应特性发生较大变化的趋势,为试运行当中的控制方式以及调节方式的优先顺序开展合理性研究。实现了二次再热超超临界机组冷态启、停机、各种变负荷工况、常见事故设置和模拟功能,满足了运行人员学习和培训要求。

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