电厂节能技术
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火电厂风机、水泵变频调速节能
主机负荷 (MW) 给水流 量 (t/h)
616 535 470 410
主机定压运行
节约功率( kW) 710 770 875 950 相对节电率 (%) 14.61 17.15 20.59 23.93
主机滑压运行
节约功率( kW) 950 1050 1530 1750 相对节电率( %) 19.69 23.08 36.00 43.21
100 100 100 100 100
单位造价($/KW)
发电成本mills/(kW· h)
1160
48~57
1400
56~66
1300~1400
54~66
1400~1700
49~63 9
IGCC发电技术
美国能源部预测IGCC发电系统的技术水平、经济性和 排放值的当前水平及可达到的目标如下表所示:
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煤粉及链条炉改造为CFB锅炉
锅炉改造部分仅涉及流化床燃烧系统有关的部分及部分水冷系统。钢架、 汽包均不需要作改造,整个改造尽量做到较小的改动,较少的投资,最佳的 改造效果。改造后的锅炉与原锅炉相比增设了流化燃烧室、分离器、返料器、 给煤装置、更换送风机。锅炉改造示意图如下图所示:
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火电厂风机、水泵变频调速节能
200 180 160 140
由上表可以看出,当主机采用定压运行方式时,可平均 节电20%,当主机采用定-滑-定运行方式时刻平均节电30%。
火电厂风机、水泵变频调速节能
泵和风机采用变频调节优越性表现在以下几个方面:
系统运行时,泵/风机采用变频变流量系统方案,节约能源,切实可
行,效果明显。目前常采用PID控制装置,但这种PID控制适应能力差, 对高频干扰非常敏感。而且由于温度是负荷相差较大的系统。上述例 子中的风机采用变频调节控制可节电27.2%,在使用寿命期内可节约 70~100万元,经济效益显著。 采用变频调速技术后,由于电机、风机的转速普遍下降,减少了机械 摩擦,延长了设备的使用寿命,降低了设备的维修费,同时也降低了 风机的噪音。 应用变频调速后,电机可以软起动,起动电压降减小,大幅度减小了 对电网的冲击。
81900
87480 66300
ຫໍສະໝຸດ Baidu
5.49
5.86 4.44
表2 风机变频调节方案能耗
负荷率 100 90 80 70 年运行时间 /h 1200 1500 1800 1500 功率/kW 30.0×2=60.0 21.9×2=43.8 15.4×2=30.8 12.7×2=25.4 用电量 /kWh 72000 65700 55440 30900 电费/万元 4.82 4.40 3.71 2.07
我国现行的设计规范规定过大的流量压头裕度系数均造成在线运行的风机水泵参数远大于所需对机泵的节能改造提高单机效率和采用调速提高系统运行效率都可有效地大幅度节约厂用电技术经济效益好投资回收期短是当前火热电厂节能的重要途径之一
电厂节能技术
热电联产发电技术
热电分别能量生产简称热电分产,它是指以凝气式发 电厂对外供电,用工业锅炉或采暖锅炉等生产热能对热用 户提供热的功能方式。又称单一能量生产,即一种热力设 备只供应一种能量,电能或热能。分产发电时不可避免地 要放热给冷源,这部分地为热能完全没有利用。分产供热 的低品位热能,却是从高品位热能大幅度贬值转化而来的, 结果造成能源浪费。 热电联合能量生产简称热电联产或热化,它是将燃料 的化学能转化为高品位的热能用以发电,同时将已在供热 式汽轮机中做功后的低品位热能用以对外供热,提高了热 能利用率,使热电厂的热经济性大大提高,达到节能的目 的。
目前
2010
36~38
100
34.5~36.5
100 6~12 18~90 2~5 120~200 107
36~39
40~50 70~80 5~10 17~48 2~4 95~600 98
40~46
50~54 50~70 1~5 17~32 2 50~95 95
SOx NOx 粉尘 固态废料 CO2
对2种方案节能情况 及经济性能比较可 以看出,采用变频 调节在使用寿命期 内可节约70~100万 元。另外,风机可 节约82640kW·h, 节电率27.2%,节 能效果明显。
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火电厂风机、水泵变频调速节能
有一台国产200MW机组配备三台DG400-180 型定速给水泵,当主机负荷为180MW时运行两台 泵,调节阀的节流损失高达2.2MPa,仅此一项每 年浪费电能883.9万千瓦时。如果改用一台全容量 调速给水泵则可以节省大量电能 。
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热电联产发电技术
热电联产的主要优点:
节约能源
由于热电联产是采用做了功的蒸汽对外供热,这部分蒸汽冷源 损失完全被利用,它的抽汽供热量取代了分产供热的锅炉,因为热电 联产本身不仅可节约能源,并能燃用小型锅炉难以燃用的劣质煤,从 而节省大量优质煤让更需要的行业使用。 提高供热质量,改善劳动条件 热电联产是集中供热。供热设备集中、大型化,供热管网规模 大,供热设备容量大,用户热负荷的变化对供热系统的压力状况、水 力工况的波动影响小,再热质参数较分散供热时稳定,提高了供热质 量,保障了热产品的质量。同时因为供热设备大型化,易于实现机械 化、自动化,减轻了工人的繁重体力劳动,改善了劳动条件。
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煤粉及链条炉改造为CFB锅炉
煤的循环流化床燃烧是近十几年来发展起来的一种新型燃煤技术, 是对传统链条炉和煤粉炉的一项重大革新。它对各类煤的燃烧适应性 好,可以有效燃用褐煤,各类烟煤和无烟煤,也燃用如树皮、木屑、 油页岩、石煤和石油焦等劣质燃料,同一台锅炉甚至可以同时燃用多 种燃料。 煤粉、链条锅炉通常呈∏型布置,为单汽包横置式自然循环水 管锅炉。改造时,将原锅炉炉膛后水冷壁向前移动,同时取消煤粉炉 的燃烧器或链条炉的转动装置;在炉膛水冷壁下部设置流化床燃烧室; 布风板设置有放渣口,用于排出炉内的灰渣,维持合理的料层厚度, 炉膛出口处设置一级分离器;分离下的物料落入灰池由返料器送回硫 化室再燃;细颗粒物料由烟气夹带通过过热器和上级省煤器,在升级 省煤器后设置二级分离器,将烟气中较细颗粒分离下来并由返料器送 回炉内再燃;加装给煤装置;为使物料充分流化,更换高压送风机。
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IGCC发电技术
IGCC发电技术原理图如下所示:
IGCC发电技术
IGCC发电的主要优点:
飞尘几乎为零,脱硫率达98%,脱氮率达90%,CO2由于效率高,其排
放量亦减少四分之一,能很好的适应环境指标日益要提高的要求,是 燃煤火电的主要发展方向之一。 高效率,且有继续提高效率的最大潜力。IGCC电站的高效率主要来自 联合循环发电,目前燃用天然气气轮机单循环效率已达39%~40%,而 联合循环的效率已达58%,最近可望提高至60%左右。 耗水量少。比常规汽轮机电站少耗水30%~50%,使之更适用于水源紧 缺的地区,特别是煤矿地区,建立坑口电站。 能综合利用煤炭资源,组成多联产系统。煤种适应性广与煤化工结合 成多联产系统,能同时生产电、热、燃料气和化工产品。如,易与生 产甲醇、醋酸、合成气、尿素等化工过程相结合,使煤炭得到综合利 用,有利于降低生产成本。
IGCC发电技术
IGCC发电技术是基于煤的气化技术,煤气的 净化技术、高性能燃气轮机技术和燃气、蒸汽联 合循环及系统整体化技术等多种高技术的集成体。 IGCC先通过煤气化器将煤气化成中、低值合 成粗煤气;然后经净化系统将粗煤气除尘、脱硫、 除杂而净化成精煤气;再经燃气轮机燃烧室燃烧 产生热能并转化为有效功输出;还利用余热锅炉 回收燃气轮机排气产生的过热蒸汽,以驱动蒸汽 轮机再做功发电。
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热电联产发电技术
减轻大气污染,改善环境
我国城市大气污染的主要原因是燃煤生成的二氧化硫气体 和煤烟粉尘。众多分散小型供热锅炉房,多集中于热口稠密区, 其危害严重。热电联产以大型的电站锅炉取代了许多小型供热 锅炉,大锅炉的除尘效率高,并配以较高的烟囱,从而大大减 轻了对城市的污染,使得生态环境大为改善。同时,由于热电 联产热效率高,节约能源,在对外供应相同电能和热能时,可 以减少燃煤量,从而减少了排放,减轻了大气污染。
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IGCC发电技术
燃煤后的废物处理量最少,且可综合利用。脱硫后生成的元素可以出
售,有利于降低发电成本。灰和微量金属元素熔融冷却后形成珠状渣、 固化碱金属等有害物质,不仅大大减缓环境污染,而且可以用作水泥 的熟料。 能够利用多种先进技术使之不断完善。随着煤的气化技术,洁净技术, 燃气轮机技术和蒸汽轮机技术等的发展,都能为它的发展提供强有力 的技术支撑。 当天然气和油料枯竭时,是改造燃用这些燃料的燃气-蒸汽联合循环 的最佳方案,是现有燃煤电厂增容改造的主要途径之一。 IGCC的发展历程已由煤的气化应用向其他劣质燃料(燃油厂的重质残 油、石油焦和沥青、生物质、垃圾等)扩展,形成发电/工艺蒸汽/化 工产品的多联产无污染绿化综合企业。
年份 供电效率 /% 投资成本 /($/kW) 排放值(1b/106Btu) NOx SOx 粉尘
2000 2010
2020
45 52
60
1350 1150
1100
0.08 0.07
0.06
0.20 0.17
0.15
0.02 0.015
0.01
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煤粉及链条炉改造为CFB锅炉
我国20世纪80年代建设的中小型热电厂,多采用链条炉或煤粉炉。 随着煤种的变化及设备的老化,煤粉及链锅炉的许多问题亟待解决,主 要表现在以下几个方面:
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IGCC发电技术
随着IGCC技术进一步发展,其单位造价会大幅度降低。下表列出了 几种不同发电方案的技术经济指标。
项目 常规 电站规模/MW 目前 2010 300~1300 PC 带FGD 1300 80~350 500 200~600 1000 PFBC IGCC
供电效率 /%
用水量比 环保性能 (排放量比)
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火电厂风机、水泵变频调速节能
风机变频调节与定速调节的能耗对比:
表1 风机定速调节方案能耗
负荷率 100 年运行时间 /h 1200 功率/kW 30.0×2=60.0 用电量 /kWh 72000 电费/万元 4.82
90
80 70
1500
1800 1500
27.3×2=54.6
24.3×2=48.6 22.1×2=44.2
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火电厂风机、水泵变频调速节能
风机和泵运行时的变频节能原理:
改变风机和泵转速可以改变风机和泵的性能曲线,在管 路曲线保持不变情况下,使工作点改变,这种调节方式称为 变速调节。当泵和风机的转速升高时,泵和风机的性能曲线 上移,工作点上移,流量增加;反之,泵和风机的转速下 降时,其性能曲线下降,工作点下移,流量减少,从而实 现泵和风机的调节。变频器是通过改变电源频率来改变电 动机转速的。可通过降低转速达到节能的目的。
我国风机水泵拥有量为3700台,耗电占全国工业用电 量的40%,占全国总发电量的30%。在火(热)电厂里风机 水泵耗电量占厂用电的绝大部分,锅炉给水泵耗电占厂用 电的61%左右,锅炉送、引风机约占22%,水除灰的灰浆泵 和热网循环泵也占有不小部分。这些风机水泵用电方式陈 旧、落后,使厂用电率居高不下,长期徘徊在7%~9%之间。 我国现行的设计规范规定过大的流量、压头裕度系数均造 成在线运行的风机水泵参数远大于所需,对机泵的节能改 造,提高单机效率和采用调速提高系统运行效率,都可有 效地大幅度节约厂用电,技术经济效益好,投资回收期短, 是当前火(热)电厂节能的重要途径之一。
适应性不强
煤粉及链条锅炉负荷适应性差,调整比较困难,满足不了热、电 需要。且对煤种的适应性比较差。 效率低 主要表现为燃烧效率低,热效率差,热能利用差。炉渣及飞灰含 碳量较高。漏风严重,环境恶劣,灰场占地大。 故障多 特别是长期运行的老旧煤粉、链条锅炉及许多辅助设备老化。加 上制粉系统、转动部件故障率高,效率低下,水冷壁、省煤器、空气 预热器、过热器等经常出现问题,常需停炉检修。并且锅炉整体漏风 严重,锅炉处于正压运行,又增加了对炉体设备的损坏,形成恶性循 环,机组不能安全运行。
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IGCC发电技术
IGCC技术的发展已经过原理概念性开拓验证阶 段,并进入商业示范验证阶段。技术发展迅速,系统 净效率已提高到42%~45%,单机功率已达300MW等级, 正在由商业示范走向商业应用。与此同时,许多学者 从不同角度看到,煤气净化技术与高效联合循环,热 力系统相结合的IGCC洁净煤发电技术还有提高性质的 巨大潜力和降低造价提高经济效益的有效措施;同时 又在研究新循环、新技术及突破口。