冯伟忠---上海外高桥电厂三期1000MW超超临界机组节能技术
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即使在400MW的工况下，其实测效率也高于94% 。
这使得机组不但在额定负荷时有良好的经济性，而且在
低负荷下的运行经济性也能得到有效保障。
上海外高桥第三发电有限责任公司
利用提高机组效率和降低厂用电率
（二）有利于提高机组效率和降低厂用电率
1、塔式炉再热器压降小。再热器的设计压降比按传统设 计规范低40%左右，按SIEMENS提供的修正曲线，由于其再 热器压降的相对减少，可使汽轮机热耗下降9.6 kJ/kWh。 2、塔式炉高压汽水系统压降小。实际系统压降比同等级 П 型炉低1MPa以上，额定工况下的给水泵的功耗达35MW， 相应塔式炉汽水系统的降低导致给水泵的运行功耗下降约 1.2MW。 3、烟气系统阻力小。实际运行的阻力比同等级П 型炉低 30%以上，从而降低了引风机电耗约1.6MW 。
主蒸汽参数及运行调节方式的优化
1
2
四大管道系统设计优化
3
汽轮机背压优化
上海外高桥第三发电有限责任公司
主蒸汽参数及运行方式的优化
（一）主蒸汽参数及运行方式的优化
SIEMENS的超超临界机型采用了所谓“补汽阀”的调 频和过负荷调节技术。鉴于开启“补汽阀”时汽轮机效率 明显下降的实际情况，为防止运行效率下降： 1、对过负荷调节方式进行优化。可在整个高温季节避免 开启“补汽阀”。 2、开发节能型抽汽调频技术。用此方法，可使主调门全 开，补汽阀全关，消除汽轮机进汽节流损失。目前，机组 的加（减）负荷的速率能达到和超过1.5MW/min。 经测算，上述的这两种优化和创新措施，约可降低机组 实际运行热耗约35kJ/kwh。
上海外高桥第三发电有限责任公司
采用高效汽轮机
（二）采用高效小汽轮机
采用高效小汽轮
机，运行效率高
达86.7%，减少 主机抽汽耗量， 使主机热耗下降， 折合热耗下降 18kJ/kwh。
上海外高桥第三发电有限责任公司
汽动给水泵组低速启动及全程调整运行
（三）汽动给水泵组低速启动及全程调速运行
采用汽动给水泵组低速启动及全程调速运行技术。不 仅大大降低了锅炉启动时的能量损耗，还提高了机组效率， 极大地简化了系统控制策略，也消除了最小流量再循环阀 的冲蚀泄漏风险，提高了设备运行安全性。
随着蒸汽参数的提高，特别是温度的提高，一个突出 问题——管道的蒸汽侧氧化及由此引起的固体颗粒侵蚀 （SPE）对机组的安全和经济运行产生了严重威胁。
遭氧化皮堵塞的管子
固体颗粒对叶片的侵蚀
固体颗粒对旁路阀芯的侵蚀
上海外高桥第三发电有限责任公司
超超临界机组的效率保护
总体思路
设法防止或减缓氧化物产生 避免或减少已生成的氧化物脱落 尽快和尽量清除已脱落的氧化物 减轻未清除的固体颗粒对叶片的冲击
上海外高桥第三发电有限责任公司
四大管道系统设计优化
（二）四大管道系统设计优化
再热系统管道设计优化 。通过对再热蒸汽管道口径、弯管 形式以及布置方式的合理优化，在额定工况下的再热系统 （包括锅炉再热器）压降实测为6.7%，比国家标准规定的 10%减少3.3个点，汽轮机的热耗将因此下降18kJ/kWh 。
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超超临界机组的效率保护
综合治理
系统设计
安全调试
主设备选型
全方位防治
运行方式
控制理念
上海外高桥第三发电有限责任公司
蒸汽氧化和固体颗粒综合防治的成效
六、结语
（一） 蒸汽氧化和固体颗粒综合防治的成效
外高桥三期的1000MW 机组，从2007年10月第一 次点火冲管到2008年6月两 台机组全部投产，直至运 行至今又一年多时间，锅 炉的对流受热面从未发生 异物（氧化皮等）囤积堵 塞造成的超温过热以及爆 管。汽轮机高、中压缸也 都未发现有效率下降的迹 象。
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给水泵及系统的优化和节能
四、给水泵及系统的优化和节能
给水泵配置优化
1
2
采用高效小汽轮机
3
汽动给水泵组低速启动及全程调速运行
上海外高桥第三发电有限责任公司
给水泵配置优化
（一）给水泵配置优化
在中国首次采用100%汽动给水泵，自配 独立凝汽器，可单独启动，取消电动给水 泵。简化系统，降低投资约1亿元，采用单 汽泵配置后大大降低了机组启动阶段的能 耗。每年可节煤约1万吨。
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工程概况
主设备概况
发电机：
水，氢，氢冷，同轴 无刷励磁。由上海电机厂 引进德国SIEMENS技术并 生产。
基本参数：
定子电压27KV，额定 电流23759A，额定功率 1000MW，功率因数0.9。
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锅炉及相关系统的节能
二、锅炉及相关系统的节能
至今，给水泵及系统显示出了极高的启动和运行的灵 活性和可靠性，到目前为止，从未发生一起因给水泵引起 的机组强停。通过性能试验证实，汽动给水泵实际的运行 热耗比设计值更低，与其他同类机组相比，该汽动泵相当 于使机组煤耗降低约0.8克/千瓦时。
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超超临界机组的效率保护
五、超超临界机组的效率保护
主蒸汽和给水管道设计优化 。与再热系统管道优化的同时， 主蒸汽管和主给水管道系统亦采用了≥3D的弯管设计，有效 地降低了管系的压降，从而使给水泵的耗功亦相应下降， 同时也提高了管系的运行安全性。
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汽轮机背压优化
（三）汽轮机背压优化
采用双背压。同样循环冷却水流量及水温，在不增加 凝汽器冷却面积的情况下，可获得更低的平均背压， 提高了经济性。 设计平均循环冷却水温定为19℃。经核算，设计背压 可从4.19/5.26 kPa下降为3.86kPa/4.88kPa，热耗则可 下降19 kJ/kwh。 给水泵汽轮机单独设置凝汽器。排汽不再进入主机凝 汽器，即降低了传热强度，亦减少了凝汽器汽侧的流 动压降，相应又可降低背压和端差，进一步提高了经 济性。
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Biblioteka Baidu
设备及排烟系统的改进
（三）设备及排烟系统的改进
1、空预器密封改进。研究开发的“全向柔性密封技术” 首先在第一 台锅炉空预器的冷端上应用，取得显著成效，漏风率的性能试验值为 4%，厂用电率（不计脱硫）为3.01%，在对热端和轴向密封全加装后， 厂用电率进一步下降至2.7%（不计脱硫），热风温度及锅炉效率也相 应提高。该项创新，降低了机组煤耗约2克/千瓦时。 2、零能耗烟气脱硫。一是通过改进工艺和运行方式，尽可能降低系 统能耗 ，使脱硫系统在额定工况下的耗电率降至0.75%以内；二是利 用不配置GGH的有利条件，研发并加装了锅炉排烟热能回收装置使该 系统降低了机组煤耗2.71克/千瓦时，脱硫吸收塔的水耗下降45吨/小
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3、取消炉水循环泵的低给水流量疏水启动
这一技术大大简化了启动系统和运行控制，提 高了安全性和可靠性，减少了启动损失。但仍具 有常规带炉水循环泵锅炉的极热态启动时间短，
损失小的特点。
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汽轮机及相关系统的优化和节能
三、汽轮机及相关系统的优化和节能
时以上。
上海外高桥第三发电有限责任公司
锅炉的节能启动系列技术
（四）锅炉的节能启动系列技术
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
2
直流锅炉蒸汽加热启动和稳燃技术
3
取消炉水循环泵的低给水流量疏水启动
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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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2、直流锅炉蒸汽加热启动和稳燃技术
采用这一启动技术后，不仅大幅度减少了启动过
基本参数：
主汽压力28MPa，主、 再热蒸汽温度605℃/ 603℃，额定蒸汽流量 2732T/H。
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工程概况
主设备概况
汽轮机：
超超临界，单轴，四 缸四排汽，反动式，双 背压，凝汽式汽轮机。 由上海汽轮机厂引进德 国SIEMENS技术并生产。
基本参数：
主蒸汽压力 25.86MPa，主、再热蒸 汽温600℃/600℃，功率 1000MW。
上海外高桥第三发电厂工程
工程概况：
建设规模：
2×1000MW超超临界 燃煤发电机组
建设工期：
2005年9月正式开工，两台机 组分别于2008年3月和6月先 后建成投产
上海外高桥第三发电有限责任公司
上海外高桥第三发电有限责任公司
工程概况
主设备概况
锅炉：
塔式，超超临界，一 次再热，平衡通风，四角 切圆燃烧，螺旋水冷壁， 固态排渣燃煤（粉）锅炉。 炉顶标高129m。由上海锅 炉厂引进德国ALSTOM技术 并生产。
程中的燃油、燃煤量和厂用电消耗，创造了最低断油 稳燃负荷<20%BMCR的世界纪录，极大提高了锅炉 启动和运行的安全性，也大大缩短了启动时间，简化 了操作。目前，机组每次启动油耗稳定在12～18吨。
三期工程的调试总耗油量仅为1000余吨，与二期 2×900MW超临界机组调试期总耗油21000吨相比， 节约调试用油近两万吨。
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汽轮机的性能试验热耗
六、结语
（二）汽轮机的性能试验热耗 经性能试验，两台主汽轮机的热耗分别 为7239kJ/kWh和7241kJ/kWh。比合同保证 值7320kJ/kWh平均降低80kJ/kWh，相当于 降低机组煤耗3.2克/千瓦时。
上海外高桥第三发电有限责任公司
机组实际运行煤耗情况
六、结语
（三）机组实际运行煤耗情况
两台机组分别于2008年3月26日及6月30日投入商业运
行至年底，平均负荷率75%，累计供电煤耗为287.44克/千
瓦时。 而2009年的上半年，平均负荷率69%。累计供电煤耗仅 为282.57克/千瓦时。而基于第一台机组的脱硫烟气热能回 收系统刚于今年的6月中旬投运，第二台还将于今年11月 建成并投用的情况，预计明年同期的运行煤耗会更低。
1 选塔式炉并进行优化，提高效率 有利于提高机组效率和降低厂用电率 设备及排烟系统的改进 锅炉的节能启动系列技术
2
3
4
上海外高桥第三发电有限责任公司
炉效提升空间大
（一）炉效提升空间大
经优化和改进并充分发挥其效率潜力，两台塔式锅炉 性能试验值高达94.36%和94.51%。与合同保证值93.6%
相比，相当于降低了机组煤耗2.5克/千瓦时。
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上海外高桥电厂三期 1000MW超超临界机组的节能技术
冯伟忠
上海外高桥第三发电有限责任公司 二○○九年十一月
上海外高桥第三发电有限责任公司
报告内容
报告内容： 一、工程概况 二、锅炉及相关系统的节能 三、汽轮机及相关系统的优化和节能 四、给水泵及系统的优化和节能 五、超超临界机组的效率保护 六、结语
这使得机组不但在额定负荷时有良好的经济性，而且在
低负荷下的运行经济性也能得到有效保障。
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利用提高机组效率和降低厂用电率
（二）有利于提高机组效率和降低厂用电率
1、塔式炉再热器压降小。再热器的设计压降比按传统设 计规范低40%左右，按SIEMENS提供的修正曲线，由于其再 热器压降的相对减少，可使汽轮机热耗下降9.6 kJ/kWh。 2、塔式炉高压汽水系统压降小。实际系统压降比同等级 П 型炉低1MPa以上，额定工况下的给水泵的功耗达35MW， 相应塔式炉汽水系统的降低导致给水泵的运行功耗下降约 1.2MW。 3、烟气系统阻力小。实际运行的阻力比同等级П 型炉低 30%以上，从而降低了引风机电耗约1.6MW 。
主蒸汽参数及运行调节方式的优化
1
2
四大管道系统设计优化
3
汽轮机背压优化
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主蒸汽参数及运行方式的优化
（一）主蒸汽参数及运行方式的优化
SIEMENS的超超临界机型采用了所谓“补汽阀”的调 频和过负荷调节技术。鉴于开启“补汽阀”时汽轮机效率 明显下降的实际情况，为防止运行效率下降： 1、对过负荷调节方式进行优化。可在整个高温季节避免 开启“补汽阀”。 2、开发节能型抽汽调频技术。用此方法，可使主调门全 开，补汽阀全关，消除汽轮机进汽节流损失。目前，机组 的加（减）负荷的速率能达到和超过1.5MW/min。 经测算，上述的这两种优化和创新措施，约可降低机组 实际运行热耗约35kJ/kwh。
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采用高效汽轮机
（二）采用高效小汽轮机
采用高效小汽轮
机，运行效率高
达86.7%，减少 主机抽汽耗量， 使主机热耗下降， 折合热耗下降 18kJ/kwh。
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汽动给水泵组低速启动及全程调整运行
（三）汽动给水泵组低速启动及全程调速运行
采用汽动给水泵组低速启动及全程调速运行技术。不 仅大大降低了锅炉启动时的能量损耗，还提高了机组效率， 极大地简化了系统控制策略，也消除了最小流量再循环阀 的冲蚀泄漏风险，提高了设备运行安全性。
随着蒸汽参数的提高，特别是温度的提高，一个突出 问题——管道的蒸汽侧氧化及由此引起的固体颗粒侵蚀 （SPE）对机组的安全和经济运行产生了严重威胁。
遭氧化皮堵塞的管子
固体颗粒对叶片的侵蚀
固体颗粒对旁路阀芯的侵蚀
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超超临界机组的效率保护
总体思路
设法防止或减缓氧化物产生 避免或减少已生成的氧化物脱落 尽快和尽量清除已脱落的氧化物 减轻未清除的固体颗粒对叶片的冲击
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四大管道系统设计优化
（二）四大管道系统设计优化
再热系统管道设计优化 。通过对再热蒸汽管道口径、弯管 形式以及布置方式的合理优化，在额定工况下的再热系统 （包括锅炉再热器）压降实测为6.7%，比国家标准规定的 10%减少3.3个点，汽轮机的热耗将因此下降18kJ/kWh 。
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超超临界机组的效率保护
综合治理
系统设计
安全调试
主设备选型
全方位防治
运行方式
控制理念
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蒸汽氧化和固体颗粒综合防治的成效
六、结语
（一） 蒸汽氧化和固体颗粒综合防治的成效
外高桥三期的1000MW 机组，从2007年10月第一 次点火冲管到2008年6月两 台机组全部投产，直至运 行至今又一年多时间，锅 炉的对流受热面从未发生 异物（氧化皮等）囤积堵 塞造成的超温过热以及爆 管。汽轮机高、中压缸也 都未发现有效率下降的迹 象。
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给水泵及系统的优化和节能
四、给水泵及系统的优化和节能
给水泵配置优化
1
2
采用高效小汽轮机
3
汽动给水泵组低速启动及全程调速运行
上海外高桥第三发电有限责任公司
给水泵配置优化
（一）给水泵配置优化
在中国首次采用100%汽动给水泵，自配 独立凝汽器，可单独启动，取消电动给水 泵。简化系统，降低投资约1亿元，采用单 汽泵配置后大大降低了机组启动阶段的能 耗。每年可节煤约1万吨。
上海外高桥第三发电有限责任公司
工程概况
主设备概况
发电机：
水，氢，氢冷，同轴 无刷励磁。由上海电机厂 引进德国SIEMENS技术并 生产。
基本参数：
定子电压27KV，额定 电流23759A，额定功率 1000MW，功率因数0.9。
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锅炉及相关系统的节能
二、锅炉及相关系统的节能
至今，给水泵及系统显示出了极高的启动和运行的灵 活性和可靠性，到目前为止，从未发生一起因给水泵引起 的机组强停。通过性能试验证实，汽动给水泵实际的运行 热耗比设计值更低，与其他同类机组相比，该汽动泵相当 于使机组煤耗降低约0.8克/千瓦时。
上海外高桥第三发电有限责任公司
超超临界机组的效率保护
五、超超临界机组的效率保护
主蒸汽和给水管道设计优化 。与再热系统管道优化的同时， 主蒸汽管和主给水管道系统亦采用了≥3D的弯管设计，有效 地降低了管系的压降，从而使给水泵的耗功亦相应下降， 同时也提高了管系的运行安全性。
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汽轮机背压优化
（三）汽轮机背压优化
采用双背压。同样循环冷却水流量及水温，在不增加 凝汽器冷却面积的情况下，可获得更低的平均背压， 提高了经济性。 设计平均循环冷却水温定为19℃。经核算，设计背压 可从4.19/5.26 kPa下降为3.86kPa/4.88kPa，热耗则可 下降19 kJ/kwh。 给水泵汽轮机单独设置凝汽器。排汽不再进入主机凝 汽器，即降低了传热强度，亦减少了凝汽器汽侧的流 动压降，相应又可降低背压和端差，进一步提高了经 济性。
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设备及排烟系统的改进
（三）设备及排烟系统的改进
1、空预器密封改进。研究开发的“全向柔性密封技术” 首先在第一 台锅炉空预器的冷端上应用，取得显著成效，漏风率的性能试验值为 4%，厂用电率（不计脱硫）为3.01%，在对热端和轴向密封全加装后， 厂用电率进一步下降至2.7%（不计脱硫），热风温度及锅炉效率也相 应提高。该项创新，降低了机组煤耗约2克/千瓦时。 2、零能耗烟气脱硫。一是通过改进工艺和运行方式，尽可能降低系 统能耗 ，使脱硫系统在额定工况下的耗电率降至0.75%以内；二是利 用不配置GGH的有利条件，研发并加装了锅炉排烟热能回收装置使该 系统降低了机组煤耗2.71克/千瓦时，脱硫吸收塔的水耗下降45吨/小
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3、取消炉水循环泵的低给水流量疏水启动
这一技术大大简化了启动系统和运行控制，提 高了安全性和可靠性，减少了启动损失。但仍具 有常规带炉水循环泵锅炉的极热态启动时间短，
损失小的特点。
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汽轮机及相关系统的优化和节能
三、汽轮机及相关系统的优化和节能
时以上。
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锅炉的节能启动系列技术
（四）锅炉的节能启动系列技术
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
2
直流锅炉蒸汽加热启动和稳燃技术
3
取消炉水循环泵的低给水流量疏水启动
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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。
上海外高桥第三发电有限责任公司
2、直流锅炉蒸汽加热启动和稳燃技术
采用这一启动技术后，不仅大幅度减少了启动过
基本参数：
主汽压力28MPa，主、 再热蒸汽温度605℃/ 603℃，额定蒸汽流量 2732T/H。
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工程概况
主设备概况
汽轮机：
超超临界，单轴，四 缸四排汽，反动式，双 背压，凝汽式汽轮机。 由上海汽轮机厂引进德 国SIEMENS技术并生产。
基本参数：
主蒸汽压力 25.86MPa，主、再热蒸 汽温600℃/600℃，功率 1000MW。
上海外高桥第三发电厂工程
工程概况：
建设规模：
2×1000MW超超临界 燃煤发电机组
建设工期：
2005年9月正式开工，两台机 组分别于2008年3月和6月先 后建成投产
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上海外高桥第三发电有限责任公司
工程概况
主设备概况
锅炉：
塔式，超超临界，一 次再热，平衡通风，四角 切圆燃烧，螺旋水冷壁， 固态排渣燃煤（粉）锅炉。 炉顶标高129m。由上海锅 炉厂引进德国ALSTOM技术 并生产。
程中的燃油、燃煤量和厂用电消耗，创造了最低断油 稳燃负荷<20%BMCR的世界纪录，极大提高了锅炉 启动和运行的安全性，也大大缩短了启动时间，简化 了操作。目前，机组每次启动油耗稳定在12～18吨。
三期工程的调试总耗油量仅为1000余吨，与二期 2×900MW超临界机组调试期总耗油21000吨相比， 节约调试用油近两万吨。
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汽轮机的性能试验热耗
六、结语
（二）汽轮机的性能试验热耗 经性能试验，两台主汽轮机的热耗分别 为7239kJ/kWh和7241kJ/kWh。比合同保证 值7320kJ/kWh平均降低80kJ/kWh，相当于 降低机组煤耗3.2克/千瓦时。
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机组实际运行煤耗情况
六、结语
（三）机组实际运行煤耗情况
两台机组分别于2008年3月26日及6月30日投入商业运
行至年底，平均负荷率75%，累计供电煤耗为287.44克/千
瓦时。 而2009年的上半年，平均负荷率69%。累计供电煤耗仅 为282.57克/千瓦时。而基于第一台机组的脱硫烟气热能回 收系统刚于今年的6月中旬投运，第二台还将于今年11月 建成并投用的情况，预计明年同期的运行煤耗会更低。
1 选塔式炉并进行优化，提高效率 有利于提高机组效率和降低厂用电率 设备及排烟系统的改进 锅炉的节能启动系列技术
2
3
4
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炉效提升空间大
（一）炉效提升空间大
经优化和改进并充分发挥其效率潜力，两台塔式锅炉 性能试验值高达94.36%和94.51%。与合同保证值93.6%
相比，相当于降低了机组煤耗2.5克/千瓦时。
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上海外高桥电厂三期 1000MW超超临界机组的节能技术
冯伟忠
上海外高桥第三发电有限责任公司 二○○九年十一月
上海外高桥第三发电有限责任公司
报告内容
报告内容： 一、工程概况 二、锅炉及相关系统的节能 三、汽轮机及相关系统的优化和节能 四、给水泵及系统的优化和节能 五、超超临界机组的效率保护 六、结语