国产600MW机组一次风系统优化设计研究
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完成单位:浙江大唐乌沙山发电有限责任公司
登记编号:ZSCX-D4-J-2-5
登记年份:2020
发布时间:2020-09-21
目前,市场煤炭价格居高不下,大大增加了企业的发电成本。为提高企业经济效益,配煤掺烧成为每个发电企业面临的首要问题。配煤掺烧是一项极其复杂的技术手段,不同的掺烧煤种和掺烧比例直接影响混煤的燃烧特性,从而影响机组的安全性和经济性。而不同电厂对于制粉系统、一次风机、烟风道、空预器、煤粉管道等的选型方面千差万别,同时在基建安装时又不可避免的存在安装偏差,且已运行12年的机组,考虑设备磨损劣化等,导致不能达设计值。因此,整个一次风机系统(从一次风机入口至燃烧器入口)的设备综合提效成为制约配煤掺烧的瓶颈。
根据我厂实际情况,配煤掺烧过程中,发现一次风机出力不足,风机临近不稳定工况区域导致抢风,磨煤机堵磨,磨煤机碾磨出力不足,制粉系统阻力偏高,通风量偏低,磨煤机入口风温偏低等现象时有发生。为此我们积极调研和研究,并同时委托展开一次风机性能试验、空预器漏风率试验、最大掺烧比例试验、磨煤机最大出力试验、磨煤机通风量及阻力试验、锅炉燃烧优化试验、一次风机道阻力优化研究等,力求将影响配煤掺烧制约我们的因素全部提效治理,并针对本厂的机组设备、运行特点、掺烧煤种特性、利用试验及数值模拟等研究手段,对在不同负荷、不同掺烧比例下的安全和经济性进行综合分析,利用科学方法总结得出一套科学的配煤掺烧设备治理方案,保证机组在安全稳定运行的前提下,提升设备能力及可靠性,加大掺烧比例、降低发电成本,缓解运营压力,提升盈利能力和整体经济效益。
一次风系统的裕量问题成为了目前的关键因素,而一次风机的裕量又成了重中之重,研究之初,我们致力于对一次风机进行改造,使一次风机不但满足一次风系统的裕量需求,同时,在一次风机选型方面,我们又兼顾了在磨煤机阻力不变的前提下,提升热一次风母管压力,从而提升制粉系统出力的观点,通过试验结果证明,该方案是可行的。
根据机组实际运行情况,不进行配煤掺烧情况下,机组BMCR工况,风压约9.35kPa,风量约320t/h,电流冬季约100A,夏季约110A。而我厂一次风机在BMCR工况下的全压9.373KPa,体积流量为78.95m3/s,在6台磨煤机运行时,风量风压均不够。我厂制粉系统在夏季大负荷或在掺烧褐煤情况下,一次风机风量风压更是远远达不到制粉系统出力需求。根据一次风机性能试验显示,按照3台磨煤机主烧,3台磨煤机混烧方式,机组电负荷530MW工况下,A一次风机全压效率83.97%,全压升9751Pa;B一次风机全压效率81.05%,全压升9816Pa。一次风机在目前掺烧比例和负荷下,风量和全压均已超过BMCR工况设计值,继续提高褐煤掺烧比例及负荷,一次风机更加超出力。为提升磨煤机出力,即增大磨煤机干燥出力、通风出力,一次风机出口全压及风量成为限制磨煤机干燥出力、通风出力的瓶颈。一次风道局部阻力偏大,一次风道内挡板、风门卡涩,漏风,影响系统阻力。一次风道因年代久远,存在部分风门、补偿器漏风或风门卡的可能性,导致一次风道阻力超出设计阻力的情况,改造并保证出力迫在眉睫。一旦一次风机进入不稳定工况区域达到失速,增大了运行人员的调节难度,增加了机组运行的风险。
故改造一次风机及附属烟风道系统阻力优化,通过对一次风机本体重新选型,在附属烟风道阻力现有的情况下,对烟风道局部进行阻力优化,加装导流板,并消除一次风道漏风现象等。
因此,对一次风系统进行校验是对机组配煤掺烧能力提升的一次前提条件的校核,对电厂后续制定掺烧方案、降低发电成本、缓解运营压力、提升盈利能力具有积极的意义。
本工程经济效益分析按照乌沙山2018年1-6月份电煤价格累计平均测算,原主烧煤种神混5000及内蒙混煤与掺烧煤种印尼褐煤按照5台磨煤机“炉前预混”掺烧,1台磨煤机主烧的掺烧方式,掺烧比例可较原机组提升。
经过一次风机增大出力改造和一次风烟风道系统阻力优化改造后,一次风机风量风压提升,大幅提高设备的安全、经济可靠性。因一次风机抢风跳闸导致机组非停一次,约计损失295万元。
按照2018年1-6月份乌沙山发电公司电煤采购价格:
煤种
神混5000
内蒙混煤
印尼褐煤
含税标煤单价(元/吨)
735.2
792.87
681.64
本改造工程完工后,配套进行空预器反向改造,提升一次风温,配套进行磨煤机叶轮改造,优化磨煤机阻力。注:空预器反向改造及磨煤机叶轮改造不包含在此次改造范围内。改造前后,耗电及经济收益对比测算如下表:
序号
方案
项目
原一次风系统
改造后一次风系统
备注
1
风机运行电耗
年用电量:11176689kW?h
年用电费:460万元
年用电量:13000000kW?h
年用电费:530万元
电价按0.4123元/kW?h计
2
设备维护费
年维护费:60万元
年维护费:85万元
3
掺配褐煤收益
年掺烧褐煤能力18万吨
年掺烧褐煤能力36万吨
注:1、上表中,年掺烧褐煤按照单台机组计算,机组平均年运行小时数按照4000h计。
通过上表可知一次风系统升级优化改造后,可增加经济效益单台炉272.56万元。产生的相关效益如下:
1、年一次风机电费电耗增加70万元;
2、年设备维护费增加25万元;
3、掺烧褐煤能力由18万吨增大至36万吨可产生经济效益367.56万元。
因外界因素导致煤种参数变化或煤种来源产生变化,不计入本次改造经济效益分析内。