第一篇：華電鄒縣電廠總工程師徐寶福——超超臨界機組節能改造及運行優化方案探討大全

2010.11

中國 溫州600/1000 MW超超臨界機組技術交流2010年會

超超臨界機組節能改造及運行優化方案探討

徐寶福

華電國際電力股份有限公司鄒縣發電廠山東鄒城273522；

摘要：本文介紹了鄒縣發電廠超超臨界機組節能改造及運行優化方案，并對實施效果進行分析。關鍵詞：真空提高系統；分離器改造；運行優化；效果分析

一 前言

華電國際電力股份有限公司鄒縣發電廠位于山東省鄒城市唐村鎮，是華電集團公司所屬最大的電廠。

一、二期工程安裝4臺300MW機組(改造后出力為335MW)，分別于1985年～1989年投產。三期工程建設2臺600MW機組，分別于1997年1月和11月投產。四期工程建設2臺1000MW超超臨界燃煤發電機組，分別于2006年12月和2007年7月投產。

兩臺超超臨界燃煤發電機組三大主機由中國東方電氣集團公司的三大主機制造公司東方鍋爐(集團)股份有限公司、東方汽輪機有限公司和東方電機有限公司引進日立技術國內生產。電動給水泵、汽泵由日立公司制造，小汽輪機、高壓旁路裝置由德國西門子公司制造，勵磁系統由瑞士ABB公司制造。機組投運后，針對實際運行過程中出現的問題，并圍繞節能挖潛進行了部分設備技術改造，并從運行方式方面進行優化，提高機組的整體經濟效益。

二 進行的主要節能技改項目介紹

2.1加裝凝汽器真空提高系統

凝汽器真空提高系統屬于熱力發電廠節能技術領域，針對熱力發電廠水環式真空泵抽氣系統而設計的節能裝置。它是通過外加智能制冷冷源系統，給真空泵提供遠低于環境溫度的工作水，大幅提高真空泵抽氣能力，進而降低凝汽器不凝氣體分壓力這種方式來提高凝汽器換熱效果，從而降低凝汽器水蒸汽凝結壓力，也就是降低汽輪機背壓，獲得節能效果。

2.2凝汽器真空提高系統關鍵技術及創新成果包括：

2.2.1通過降低真空泵工作水溫度的方式來提高凝汽器真空，獲得節能效果。

不凝氣體（主要是空氣）是凝汽器主要傳熱熱阻。減小凝汽器不凝氣體分壓力，是提高凝汽器真空的有效措施之一。減小不凝氣體分壓力目前來講只有兩種措施，一是提高汽輪機熱力系統的嚴密性，減少不凝氣體泄露；再是提高抽氣系統真空泵的工作能力，及時將凝汽器內不凝氣體抽除。

從水環式真空泵工作原理及性能可知，其抽氣能力，和抽氣壓力所對應的飽和溫度與工作水溫度之間的差值，也就是工作水的溫度有很大關系，工作水溫度越低，抽氣能力越大。凝汽器真空提高系統，通過供給真空泵7~15℃的工作水，使得真空泵抽氣壓力所對應的飽和溫度與工作水之間的溫差大大增加，極大地提升了真空泵工作能力和工作環境。

2.2.2建立冷端系統的統一冷源及協調控制系統

對于600MW及以上機組，抽氣系統通常有多臺水環式真空泵運轉，因此存在真空泵啟、停切換過程。因各種因素，不同真空泵之間的負荷、所需工作水量也有所區別。凝汽器真空提高系統，通過添加電控閥門，統一管理制冷機制出的冷水，做到根據真空泵實際運轉情況，合理配比每臺真空泵需冷水量。

2.2.3利用低品位熱水、廢蒸汽作為冷源制冷的動力源

凝汽器真空提高系統，可以根據熱力發電廠實際情況，來選擇電能驅動、低品位熱水驅動等多種能源利用方式。尤其是低品位熱水驅動方式，既提高凝汽器真空度，又降低了能源消耗，使節能效果獲得最大化。

第二篇：華電鄒縣電廠總工程師徐寶福——超超臨界機組節能改造及運行優化方案探討

2010.11

中國 溫州600/1000 MW超超臨界機組技術交流2010年會

超超臨界機組節能改造及運行優化方案探討

徐寶福

華電國際電力股份有限公司鄒縣發電廠山東鄒城273522；

摘要：本文介紹了鄒縣發電廠超超臨界機組節能改造及運行優化方案，并對實施效果進行分析。關鍵詞：真空提高系統；分離器改造；運行優化；效果分析

一 前言

華電國際電力股份有限公司鄒縣發電廠位于山東省鄒城市唐村鎮，是華電集團公司所屬最大的電廠。

一、二期工程安裝4臺300MW機組(改造后出力為335MW)，分別于1985年～1989年投產。三期工程建設2臺600MW機組，分別于1997年1月和11月投產。四期工程建設2臺1000MW超超臨界燃煤發電機組，分別于2006年12月和2007年7月投產。

兩臺超超臨界燃煤發電機組三大主機由中國東方電氣集團公司的三大主機制造公司東方鍋爐(集團)股份有限公司、東方汽輪機有限公司和東方電機有限公司引進日立技術國內生產。電動給水泵、汽泵由日立公司制造，小汽輪機、高壓旁路裝置由德國西門子公司制造，勵磁系統由瑞士ABB公司制造。機組投運后，針對實際運行過程中出現的問題，并圍繞節能挖潛進行了部分設備技術改造，并從運行方式方面進行優化，提高機組的整體經濟效益。

二 進行的主要節能技改項目介紹

2.1加裝凝汽器真空提高系統

凝汽器真空提高系統屬于熱力發電廠節能技術領域，針對熱力發電廠水環式真空泵抽氣系統而設計的節能裝置。它是通過外加智能制冷冷源系統，給真空泵提供遠低于環境溫度的工作水，大幅提高真空泵抽氣能力，進而降低凝汽器不凝氣體分壓力這種方式來提高凝汽器換熱效果，從而降低凝汽器水蒸汽凝結壓力，也就是降低汽輪機背壓，獲得節能效果。

2.2凝汽器真空提高系統關鍵技術及創新成果包括：

2.2.1通過降低真空泵工作水溫度的方式來提高凝汽器真空，獲得節能效果。

不凝氣體（主要是空氣）是凝汽器主要傳熱熱阻。減小凝汽器不凝氣體分壓力，是提高凝汽器真空的有效措施之一。減小不凝氣體分壓力目前來講只有兩種措施，一是提高汽輪機熱力系統的嚴密性，減少不凝氣體泄露；再是提高抽氣系統真空泵的工作能力，及時將凝汽器內不凝氣體抽除。

從水環式真空泵工作原理及性能可知，其抽氣能力，和抽氣壓力所對應的飽和溫度與工作水溫度之間的差值，也就是工作水的溫度有很大關系，工作水溫度越低，抽氣能力越大。凝汽器真空提高系統，通過供給真空泵7~15℃的工作水，使得真空泵抽氣壓力所對應的飽和溫度與工作水之間的溫差大大增加，極大地提升了真空泵工作能力和工作環境。

2.2.2建立冷端系統的統一冷源及協調控制系統

對于600MW及以上機組，抽氣系統通常有多臺水環式真空泵運轉，因此存在真空泵啟、停切換過程。因各種因素，不同真空泵之間的負荷、所需工作水量也有所區別。凝汽器真空提高系統，通過添加電控閥門，統一管理制冷機制出的冷水，做到根據真空泵實際運轉情況，合理配比每臺真空泵需冷水量。

2.2.3利用低品位熱水、廢蒸汽作為冷源制冷的動力源

凝汽器真空提高系統，可以根據熱力發電廠實際情況，來選擇電能驅動、低品位熱水驅動等多種能源利用方式。尤其是低品位熱水驅動方式，既提高凝汽器真空度，又降低了能源消耗，使節能效果獲得最大化。

2.2.4使用基于三通電動閥的安全補償系統，既不影響原開式水冷卻系統切入，也不影響真空泵正常運轉，使真空泵安全穩定運行得到最大保障。

凝汽器真空提高系統通過三通電動閥等安全補償系統，能夠做到在其投運期間，原開式水冷卻系統處于隨時切入的備用狀態。一旦凝汽器真空提高系統不能滿足真空泵工作要求，系統能夠立刻切換到原開式水冷卻系統中，真空泵運轉絲毫不受影響。

2.3改造后的效果

從投運情況來看，針對抽氣系統為水環式真空泵抽氣系統的發電機組，凝汽器真空提高系統節能效果顯著，凝汽器真空提高0.414~1.017kPa，節能收益在3000噸標煤/年以上，推廣潛力巨大。

2.4凝結水泵加裝變頻裝置

在#7機B、C凝泵、#8機B、C凝泵加裝型號為SH-HVF-Y10K/1500的變頻器。改造后，#

7、#8機凝泵變頻器每臺每天節電約8000kWh。

2.5磨煤機分離器改造

機組投產以來，磨煤機分離器堵塞問題一直是嚴重影響機組安全經濟運行的關鍵問題，目前每天都要停磨煤機清理分離器。為了解決分離器的堵塞問題，采用 SJSC － 3250 型二次攜帶軸向型雙擋板煤粉分離器技術，對#7爐E、F磨煤機分離器進行了改造。改造后各項技術指標均達到保證值，具有較好的細度調節特性，出力優于改造前。同時，分離器堵塞的頻率明顯降低，減輕了清理的勞動強度。

三 在運行優化方面采取的措施

3.1正壓直吹式低速磨煤機啟停不投油

正壓直吹式低速制粉系統磨煤機啟動過程中，由其對應的燃燒器噴出的煤粉氣流濃度是一個由低到高的過程；磨煤機停運過程中，由其對應的燃燒器噴出的煤粉氣流濃度是一個由高到低的過程，為保證煤粉的可靠著火燃燒，按照設計要求，鄒縣電廠#

7、8鍋爐每次啟、停磨煤機，都必須將該磨煤機所對應的油槍全部投入運行，否則磨煤機啟、停程序將無法執行。

為適應電網需求、滿足電力用戶的需要，#

7、8機組負荷幾乎每天都在500～1000MW之間變化，這就需要頻繁的啟停磨煤機，導致啟停磨煤機的助燃耗油量較高?？紤]到#

7、8爐燃煤煤種揮發分較高（Vdaf =40%～30%），煤粉的著火點溫度為650℃～750℃，在機組負荷大于50%時，爐膛溫度大于1000℃，能滿足煤粉著火的需要。為了節約燃油，提出了機組正常運行時啟停制粉系統不投油的節能思路。

#

7、8爐首先進行了停運、啟動第六臺磨煤機不投油試驗，磨煤機停運、啟動過程中，鍋爐燃燒穩定。在此基礎上，#

7、8爐又進行了停運、啟動第五臺、第四臺磨煤機不投油試驗，磨煤機停運、啟動過程中，爐膛負壓正常，試驗效果良好。從而實現了機組正常運行中啟停磨煤機不投油。根據試驗摸索，取得以下運行經驗。

1)機組負荷必須大于50%額定負荷且鍋爐各聯鎖保護投入正常，強制“油槍運行”信號。

2)啟停磨煤機期間停止爐膛吹灰。

3)要求燃燒穩定，若出現給煤機頻繁斷煤、磨煤機料位不穩定、負壓波動等情況時，啟停磨煤機需投油。

4)啟動磨煤機時，磨煤機出口溫度大于60℃時方可啟動給煤機。

5)給煤量增加要緩慢，防止磨煤機出口溫度突降。

6)啟停下層噴燃器所對應的磨煤機時，必須保證其對側及上層噴燃器所對應的磨煤機運行正常。

7)啟停磨煤機過程中，運行人員應對該磨煤機所對應的噴燃器燃燒情況連續監視，發現異常及時處理。

8)啟停第四臺磨煤機時，優先啟停中上層噴燃器所對應的磨煤機。

9)不投油啟停磨煤機，運行人員應通過“燃煤摻配摻燒管理網站”了解煤質情況，應保證燃煤的干燥無灰基揮發份大于30%。

10)由于“油槍運行”信號強制過程中，會出現“全燃料失去MFT”拒動，當出現全燃料失去工況時，此時“臨界火焰”與“全火焰”失去MFT保護會動作，否則應“手動MFT”。

華電鄒縣發電公司兩臺百萬千瓦機組正常運行中啟停制粉系統不投油，說明了旋流燃燒器在燃用高揮發份煤種時，不投油啟停制粉系統是安全可靠的，對于火力發電廠啟停制粉系統不投油有很好的借鑒推廣意義。

3.2冬季單循泵運行

循環水泵電機功率為3650kW，是最大的耗電設備之一。如何在不具備設備改造條件和調整手段的前提下降低循泵電耗，是一個急需解決的重要課題。經調研，目前新投產的機組，循環水系統大部分設計為 “一運一備”或兩臺機組“兩運一備”的方式，循泵的電耗相對較低。鄒縣電廠1000MW機組冬季循環水溫度低、凝汽器真空達到-99.5kPa，若在保證機組真空的情況下停運一臺循泵，將循泵的運行方式由“兩運一備”優化為“一運兩備”，將大大降低機組的廠用電率。

通過安全性評價、可行性論證以及試驗實施了單循泵運行方式。執行單循泵運行措施以來，未發生循泵跳閘事件。

1）為保證機組的安全，防止凝汽器發生水錘，目前保持輔泵和一臺循泵并聯運行。

2）為保證銅管的清潔程度，每3天啟動第二臺循泵投入膠球清洗裝置，在#7機組首次大修期間，檢查凝汽器不銹鋼管清潔、無堵塞，證明了每3天投入一次膠球清洗裝置的做法是可行的。

3.低負荷實行單凝泵節能運行方式

1000MW機組各設置一套獨立的凝結水系統，每套系統采用三臺定速中壓凝結水泵，每臺凝結水泵為50%額定凝結水流量。每臺機組的凝結水泵設計運行方式為兩臺運行、一臺備用，并且系統設計有凝結水母管壓力低于2.7MPa聯啟備用凝泵邏輯。凝泵電機功率1500 kW、耗電較多，夜間#

7、8機組低負荷時間長，隨著負荷的降低，凝結水流量減小，需要隨時調整凝結水再循環調門開度來保證精除鹽入口壓力不致過高（精除鹽入口壓力控制不超過3.5MPa，設計最大承受壓力為4.0MPa），在50%負荷時再循環流量達到700t/h，兩臺凝泵運行的經濟性和安全性均較差。運行部對#

7、8機組低負荷實施單臺凝泵運行方式的安全性和經濟行進性了充分的分析、論證，并對機組實施單凝泵運行后可能存在的安全風險，制定了有針對性的防范措施。

經試驗單凝泵時各用戶工作正常。凝結水系統用戶較多，以受影響最大的汽動給水泵密封水溫為例：選取夏季真空低、凝結水溫度高的數據，停運第二臺凝泵后#7機A汽動給水泵密封水調門開度由54%增加至60%，密封水回水溫度基本穩定在52℃。

對凝結水泵本身的影響。凝結水泵采用立式筒袋型雙層殼體結構，首輪為單吸或雙吸形式，次級葉輪與末級葉輪通用，為單吸形式。首級殼為螺旋殼，次級、末級殼為碗形殼；泵軸設有多處徑向支承，泵轉子軸向負荷可由泵本身推力軸承承受，也可由電機承受。凝泵各部受力相對較小。凝泵運行中泵產生的軸向力主要由平衡鼓平衡，約占95%的軸向推力，泵和電機分別設有推力軸承，剩余的軸向力由泵和電機的推力軸承承受，泵和電機的推力軸承承受的力較小。泵內設有多處水潤滑導軸承，用以承受泵轉子徑向力，每一導軸承承受的力較小。凝泵和出口電動門設有聯鎖，出口電動門的全開、全關時間約為7min，正常啟動凝泵運行后聯開出口電動門、出口電動門關閉后自動停運凝泵，單位時間內凝泵出口流量、壓力變化較小，減少了凝泵所受的力。從以上設計可以看出，凝泵啟、停次數增多，并不會對凝泵及其電機造成大的影響。

機組運行中清理濾網極易造成凝結水入口管道漏空，使運行中的凝結水泵不出力和真空下降。實施單凝泵后，如何安全的清理濾網是一個需要解決的問題。為此我們專門召開會議進行研究、探討，決定采用以下方案：保持凝泵機械密封水門常開；稍開凝泵入口濾網底部放水門，檢查是否正壓，若為正壓，然后關閉，保持凝泵入口濾網充滿水且稍微溢流，才允許檢修人員清理凝泵入口濾網。若凝泵入口濾網放水門往里吸空氣，說明為真空狀態，則開啟凝泵出口電動門5～10%，對凝泵入口濾網進行注水直至正壓，保持凝泵入口濾網充滿水，才允許檢修人員清理凝泵入口濾網。經過多次凝泵入口濾網清理結果表明，采用上述措施可以安全的清理濾網。

通過以上各方面的論證、分析，我們認為，將1000MW機組凝泵的運行方式由“兩運一備”優化為“一運兩備”在理論上、安全性及經濟性方面是可行的。

1）將凝結水母管壓力低于2.7MPa聯啟備用凝泵的保護定值修改為2.0MPa，并相應修改報警值。

2）在凝泵允許啟動條件中增加“負荷大于400MW”判斷條件，以保證在單凝泵運行時，備用泵聯啟正常。

3）關閉未投聯鎖的備用凝泵出口電動門，縮短備用凝泵達出力的時間。

4）制定#

7、8機組單凝泵運行期間注意事項。

5）制定凝結水泵入口濾網清理的操作及注意事項.6）優化負荷調度，盡量延長單凝泵運行時間，節約凝泵電耗。

4.冬季停運開式泵。

1000MW機組開式水用戶只有閉式水冷卻器和機械真空泵冷卻器。冬季循環水溫度低，經過試驗，停用開式泵后閉式水溫升高4℃，機械真空泵工作水溫上升約6℃，凝汽器真空略有下降，循環水溫越低，停運開式泵后的影響越小，在寒冷季節實現了開式泵停運。

1）增加閉式水冷卻器的反沖洗次數，保持閉式水冷卻器的清潔，使其始終處于良好換熱狀況，達到早停開式泵的目的。

2）定期清理機械真空泵冷卻器。原來僅根據機械真空泵的工作水溫來確定是否清理冷卻器，為配合冬季停運開式泵方案的實施，定期清理機械真空泵冷卻器，使其始終處于良好換熱狀況，避免停運停開式泵對凝汽器真空的影響。

通過以上運行方式的優化，2009年兩臺機組綜合廠用電率比2008年下降了0.19%，共節約鍋爐燃油845噸，從而減少了燃油燃燒后對大氣環境的污染；全年共節約廠用電1300多萬度，相當于減少6900噸煤炭燃燒后產生煙氣等污染物的排放，節約用水約39000噸，對改善當地的環境和生態條件做出了貢獻。2009年共節約企業發電成本1100多萬元。實際應用表明，該成果簡單實用、節能效果明顯，大大降低了機組的發電成本，有很好的經濟效益。采用運行方式優化的手段開展節能降耗工作，無設備改造成本，投入費用少，通過邏輯修改和完善技術措施，即保證了機組的安全穩定又創造了可觀的經濟效益。該成果證明了旋流燃燒器在燃用高揮發份煤種時，不投油啟停制粉系統是安全可靠的，對于其他火力發電廠啟停制粉系統有很好的推廣意義。

該項目所采用的機組運行方式優化，突破了設計理念，思路創新，對發電廠的節能降耗工作有很好的借鑒意義。

作者簡介：

徐寶福，1966年7月出生，男，山東曹縣，高級工程師，華電國際鄒縣發電廠總工程師。

聯系方式：

地址：華電國際鄒縣發電廠273522

電話：0537—5482017