T_CEEMA 003-2022 煤电机组锅炉节能、供热和灵活性改造技术导则.pdf
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1、ICS27.60.01T/CEEMAK52中 国 电 力 设 备 管 理 协 会 标 准T/CEEMA003-2022煤电机组锅炉节能、供热和灵活性改造技术导则Technicalguideforenergyconservation,heating,flexibilityretrofitsofcoal-firedpowerboilers发布实施2022-氺 氺_氺 氺2022-氺氺_氺氺中 国 电 力 设 备 管 理 协 会发 布学兔兔标准下载T/CEEMA0032022目次目次I前言II煤电机组锅炉节能、供热、灵活性改造技术导则12规范性引用文件3术语和定义45锅炉技术措施333345I学兔兔
2、标准下载T/CEEMA0032022Wi刖目本导则按照G13/T1.1-2020标准化工作导则第1部分:标准化文件的结构和起草规则、国家发展改革委、国家能源局印发全国煤电机组改造升级实施方案等标准规范起草。本导则主要规范了以下内容:煤电机组锅炉节能、供热、灵活性改造相关术语和定义。煤电机组锅炉节能、供热、灵活性改造的总体和具体要求。本导则由中国电力设备管理协会提出。本导则的发布机构不承担识别专利的责任。本导则由中国电力设备管理协会归口和解释。本导则主要起草单位、编审人员:中国东方电气集团有限公司:冉燊铭、鲁佳易、李小荣、王婷、任燕丽、杨章宁、李小兵中国电力设备管理协会:刘斯颉、赵毅、陈继录、刘
3、迪本导则主要参编单位及人员:哈尔滨电气集团有限公司:宋宝军、王永杰、殷亚宁、王禹朋、张峥舜t海电气集团股份有限公司:张建文、郭琴琴、陈初西安热工研究院有限公司:高海东、金国强、田爽本导则其他参编单位:中国华能集团有限公司、中国大唐集团有限公司、平电电力科学院有限公司、国家电力投资集团有限公司、国家能源集团有限公司、华润电力控股公司。本导则在执行中若有意见和建议,请反馈至中国电力设备管理协会标准化管理办公室,电子邮箱:。II学兔兔标准下载T/CEEMA0032022煤电机组锅炉节能、供热、灵活性改造技术导则1范围本导则规定了煤电机组锅炉节能、供热、灵活性改造的基本技术要求。本导则适用于300MW
4、等级及以上煤电机组锅炉节能、供热、灵活性改造的术语定义,改造方法对锅炉的技术要求,其它煤电机组可参照执行。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本导则必不可少的条款。其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本导则;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本导则。GB/T1.1-2020标准化工作导则第1部分:标准化文件的结构和起草规则GB/T10184电站锅炉性能试验规程GB/T21509-2008燃煤烟气脱硝技术装备DL/T466-2017电站磨煤机及制粉系统选型导则DL/T5145-2012火力发电厂制粉系统设计计算技术规定DL/T467-201
5、9电站磨煤机及制粉系统性能试验DL/T655火力发电厂锅炉炉膛安全监控系统验收测试规程DL/T750回转式空气预热器运行维护规程DL/T831-2015大容量煤粉燃烧锅炉炉膛选型导则NB/T10127-2018大型煤粉锅炉炉膛及燃烧器性能设计规范T/SDPEA00092018燃煤发电机组深度调峰能力试验导则TSG11-2020锅炉安全技术规程3术语和定义GB/T22080、GB./T22081、GB/T25069、DL/T893-2004界定以及下列术语和定义适用于本导则。3.1深度调峰deeppeakloadregulation发电机组深度调峰是受电网负荷峰谷差较大影响而导致发电机机组降出力
6、、超过基本调峰范围进行调峰的一种运行方式。3.2锅炉最低稳燃负荷boiIstableloadwithoutauxiliaryfuelsupporterminimum锅炉不投辅助燃料助燃而能长期连续稳定运行的最低负荷。3学兔兔标准下载T/CEEMA00320223.3快速变负荷rapidloadvariation快速变负荷是指发电机组出力快速地变化。3.4亚临界锅炉sub-criticalboiler出U蒸汽压力低于但接近临界压力,在我国一般为16.7MPa。3.5自然循环naturalcircuIation依靠下降管中的水和炉内上升管中汽水混合物之问的密度差和重位高度产生的压差推动水循环。3.
7、6直流锅炉once-throughboiler受给水泵压头的作用,工质按顺序一次通过加热段、蒸发段和过热段等受热面而产生额定参数蒸汽的锅炉。3.7水循环watercirculation锅水在N路中的循环波动。3.8锅炉水动力计算hydrodynamiccalculationforboilers根据锅炉热力计算所得的数据和锅炉受热面管件的结构特性,确定锅炉受热管内水动力特性、流动阻力和水动力可靠性校核的计算。4总则4 . 1目 的通过煤电机组节能降耗、供热、灵活性改造,进一步提升煤电机组清洁高效灵活性水平,促进电力行业清洁低碳转型,助力全国碳达峰、碳中和目标如期实现。开展煤电机组供热改造,全力拓
8、展集中式供热需求,推动具备条件的纯凝机组开展热电联产改造,优化已投产热电联产机组运行。加快实施煤电机组灵活性改造,现役机组灵活性改造应改尽改。4 . 2锅 炉 现 状4学 兔 兔标准下载T/CEEMA0032022国内上世纪末、本世纪初投运的亚临界燃煤机组,由于受当时技术条件限制,投运时间长,运行条件变化等诸多因素影响,机组供电煤耗普遍较高,有被淘汰风险,生存压力大。根据中电联2020年火电机组能效水平对标报告,300MW亚临界燃煤机组全W平均供电煤耗为322.79克标准煤/千瓦时,600MW亚临界燃煤机组全国平均供电煤耗为314.19克标准煤/千瓦时,目前国内在役未改造超临界等级机组普遍锅炉
9、效率略低,机组供电煤耗略高,均距离全国煤电机组改造升级实施方案的要求有较大差距,因此,采用最新技术对火电机组进行技术改造,降低机组煤耗,实现节能降耗,提高机组经济性具有重要现实意义。5锅 炉 技 术 措 施5 . 1节 能 改 造5 . 1.1节 能 降 耗 措 施锅炉侧影响机组煤耗的主要因素在于锅炉蒸汽参数和锅炉效率两个方面,因此锅炉节能降耗措施主要在于:a)提升锅炉参数,通过增加受热面及受热面材料升档等相应配套改造措施以进一步提高蒸汽品质,提高蒸汽在汽机中的做功能力。b)提升锅炉效率,通过改造措施以降低锅炉的各种损失、提高锅炉效率。c)降低锅炉辅机厂用电率,通过改造、运行优化措施以降低锅炉
10、辅机(含环保设施)厂用电率。5 . 1.1 . 1提 升 参 数针对亚临界机组,按初参数升级,分别对于主机设备进行升级改造,主要有以下两种技术路线:技术路线一:主汽压力不变,主、再热汽温分别提升至571C/5691、605C/603C或605C/623C。技术路线二:主汽压力提升至超临界压力,主、再热汽温分別提升至571C/561TC、605t:/603C或605tV623C。针对超临界机组,按初参数升级,分别对于主机设备进行升级改造,主要技术路线为:技术路线一:主汽压力不变,主、再热汽温分别提升至605C/603C、605C/623C。方案的选择主要是根据电厂的实际运行情况、燃料条件、设备维
11、护和保养状况等确定,在主设备改造之外,可以通过系统优化、辅机改造等措施进一步降低能耗。对原锅炉提升参数的安全性、适应性、可行性进行全面评估。对提升参数后的锅炉进行热力计算、水动力计算、燃烧计算、壁温计算、强度计算、汽水和烟风阻力计算、荷载计算等计算评估,确定“一厂一策、一机一策”的具体方案。5学兔兔标准下载T/CEEMA0032022原则上应对过热器、再热面受热面进行流程再造,对部分受热面进行局部或整体更换,对相应的集箱、连接管道进行更换,对相应的阀门等配套件进性更换,对燃烧器、钢架、吊架等非受压件进行核算并相应改造。表1提升参数主要改造范围亚临界超临界项目压力+变,升温度提升温度升压升温锅简
12、利旧无无启动系统新增利旧无省煤器系统利旧或可适应性改造全新设计利旧配合燃烧器改造等部分配合燃烧器改造等水冷壁系统全新设计更换部分更换增加(更换)各级受热面,管道集箱部分适应性改造增加(更换)各级受热面,管道集箱部分适应性改造过热器系统全新设计增加(更换)各级受热面,管道集箱部分适应件改造增加(更换)各级受热面,管道集箱部分适应性改造甩热器系统全新设计燃烧器适应性改造,燃烧器适应性改造,全新设计,实现最住的燃尽性与低NOx排放的协调统一优化燃烧系统配风,实现M佳的燃尽性与低NOx排放的协调统一优化燃烧系统配风,实现最佳的燃尽性与低NOx排放的协调统一燃烧系统脱硝系统利in或适应性改造利旧或适应性
13、改造利旧或适应性改造预热器利旧或适应性改造利旧或适应性改造利旧或适应性改造钢结构适应件改造全新设u或适应性改造适应件改造土建核算核算核算烟风道适应性改造全新设U或适应性改造局部改造阀门更换部分高温段阀门更换部分高温段阀门全新设计支吊更换部分支吊更换部分支吊全新设计学兔兔标准下载T/CEEMA0032022表2提升参数主要改造范围(续)业临界超临界项目压力不变,升温度提升温度升压升温给水、冷再进口管道利旧,更换高过、高再出门管道、高旁等给水、冷再进口管道四大管道全新设il利旧,更换高过、高再出口管道、高旁等磨煤机利旧粉管部分适应性改造利旧风机利旧利旧或适应件改造利旧给水泵利旧全新设II利旧其他汽
14、水系统更换部分高温段全新设计更换部分高温段5.1.1.2效率提升锅炉侧提效一般首先考虑减少锅炉排烟损失、固体未完全燃烧损失,其次考虑气体未完全燃烧损失、散热损失、灰渣显热损失,以及降低厂用电、余热利用与机炉耦合等方面的措施。表3锅炉各项效率提升潜力潜力热损失项措施煤粉炉循环流化床锅炉降低过景空气系数降低排烟温度排烟损失q2大大气体未完全燃烧损失q3提A燃尽率小注1小注1固体未完全燃烧损失q4提高燃尽率中注1,2中注1,2锅炉散热损失q5保温材料和厚度小小注3灰渣显热损失q6降低灰渣温度大注4小注1:与燃烧调整、风粉T衡有关。注2:与燃料有关,反应性越差的煤潜力越大。注3:针对循环流化床锅炉,可
15、将旋风分离器及其山U烟道由绝热式改力蒸汽冷却式。注4:针对循环流化床锅炉,燃料灰分越A,潜力越大。煤粉锅炉热损失主要由排烟热损失、未完全燃烧热损失、散热热损失组成,机组效率提升主要从以t二方面进行改造。a)降低排烟热损失1)增加楫煤器或分级楫煤器学兔兔标准下载T/CEEMA0032022根据具体工程的实际情况,增加省煤器面积,或结合深度调峰,采用分级省煤器等,降低排烟温度。2)预热器改造对预热器换热元件更换性能更优的板型、受热面进行加高或者扩大直径提升换热性能,降低烟气阻力,同时通过对预热器进行漏风治理,降低排烟温度,提升锅炉效率。3)尾部烟气余热利用釆用空预器旁路烟气余收回收、锅炉排烟余热回
16、收系统(低温省煤器、低温省煤器+暖风器、回转式耦合管式预热器、MGGH等)进行能量回收,提升机组效率。b)降低未完全燃烧热损失采用先进燃烧器及配风系统,通过对燃烧系统、制粉系统进行改造及机组燃烧调整,并结合提高风粉混合物温度等手段,提高燃烧效率、降低飞灰含碳量,减少未完全燃烧热损失。c)降低散热热损失通过对密封的治理,降低散热热损失。5 . 2供 热 改 造我国正加快推进大气污染防治,提高能源利用率,鼓励发展热电联产,提升煤电高效清洁发展水平。兼顾居民采暖的热电联产机组在我国北方地E装机占比己较高,结合工业园区用户需求优先对附近在役大容量机组实施供热改造同样符合产业政策。若与电锅炉、储热罐、熔
17、盐储热等储能技术结合,实现热电解耦,可进一步释放供热机组灵活性,提高可再生能源消纳比例。a)从能级角度以及经济性考虑,抽汽项目的基本原则建议是“压力匹配,温度对门”;.b)当抽汽点压力高于用汽需求时,可采用减压设备进行调节;当抽汽点压力低于用汽需求时,可采用压力匹配器进行调节;c)当抽汽点温度高于用汽需求时,可采用减温设备进行调节;当抽汽点温度低于用汽温度需求时,可釆用炉内再热技术或抽汽再热(汽汽换热)技术进行调节;d)电厂需要考虑宽负荷运行抽汽时,可采用的措施有中联门参调和高低旁路改造。e)在主蒸汽杣汽和再热冷段杣汽,抽汽位于中压缸进汽前,导致锅炉再热汽吸热比例减小,可能导致再热器超温的抽汽
18、改造,需要核算再热器的适应性,对锅炉再热器安全性进行评估,可采用再热器减温水系统增容、增设一级再热器减温水或进行受热面局部升级改造方案。另外对于增加新蒸汽或利用旁路改造进行供热改造的机组,进行锅炉热力计算核算和受热面安全性评估,可釆用增设受热面、增加汽温调节性能等改造方案。5 . 3灵 活 性 改 造火电机组设计之初为带基本负荷运行,具备一定的调峰能力。近年来,随着电网结构调整,新能源比重上升,火电机组越来越频繁的承担调峰、启停等灵活运行任务。在灵活运行背景下,燃煤锅炉普遍暴露出以下N题:8学兔兔标准下载T/CEEMA0032022a)低负荷运行时,炉内烟气温度大幅降低,燃烧稳定性差;b)低负
19、荷运行时,脱硝系统入口烟气温度偏低,脱硝设备投入困难,污染物排放难以控制;c)低负荷运行时,锅炉设备的安全性、运行经济性及主要辅机适应性不容易保证。5.3.1灵活性改造的目标深度调峰指机组适应电网负荷变化要求,当电网所需负荷降低至机组额定负荷20%25%时,锅炉、汽机、电机及相关辅助设备(如脱硝设备、脱硫设备、电除尘设备)均可安全、可靠和稳定运行。机组灵活性指火电机组具有快速响应电网负荷变化的能力,机组响应电网负荷变化时,参数正常,锅炉受热面不超温,且机组可安全、稳定可靠运行。且当锅炉燃料变化时,具有较强的燃料适应能力。火电机组实施灵活性改造后,可消纳大量可再生清洁能源,结合各地调峰补贴、现货
20、交易、碳排放权交易等能源政策,将创造较大的经济效益和社会效益。5.3.2灵活性对锅炉的影响锅炉深度调峰运行时,存在着火稳定性差,锅炉容易熄火;锅炉快速调峰时烟气侧和工质侧流量偏差加大,受热面超温;脱硝入n烟温低,脱硝投入困难;空预器排烟温度低,空预器结露堵灰等问题。影响锅炉调峰能力的主要因素:a)锅炉木体:快速变负荷工况厚壁元件寿命损耗问题;超低负荷工况炉内高温受热面壁温裕量问题;超低负荷工况水冷壁水动力安全性问题;b)燃烧系统与制粉系统:超低负荷稳燃,双磨、单磨运行及之分系统优化等问题;c)脱硝投入装置:超低负荷工况下脱硝装置投入问题;d)送、引风机:超低负荷工况下风机喘振风险等问题;e)空
21、预器:超低负荷工况下空预器堵灰、腐蚀问题;f)超低负荷工况吹灰等问题。对于现有机组,控制系统的设计大部分未考虑深度调峰工况,适应性有待改善,主要存在监控不足、预警能力较差、基础逻辑限制、自动控制难以有效投入、功率振荡风险增加等问题。5.3.3锅炉灵活性改造措施5.3.3.1概述a)通过对运行数据分析、现场试验测试等方式,对机组进行调整优化,尤其是在深度调峰工况,在确保安全、经济、环保运行的条件下,通过对燃烧系统、制粉系统、热工控制系统等的现场试验,确定锅炉深度调峰负荷率下的最佳运行工况,在现有设备基础上进一步挖掘机组现有的深度调峰能力。b)燃烧灵活性改造:燃料灵活性改造实现不同燃料与燃煤锅炉的
22、耦合发电,不同燃料主耍包含:不同煤质、气体(高炉煤气、天然气、沼气等)、生物质(秸秆、稻壳、木屑、树皮等)、城市垃圾、城市污泥等。9学兔兔标准下载T/CEEMA0032022c)锅炉本休灵活性改造:目的是提高锅炉的低负荷稳燃能力,降低锅炉最低稳燃负荷,其主要改造包括低负荷稳燃能力改造、受热面安全性提升、空预器改造、宽负荷脱硝的改造、热工控制系统优化等。5.3.3.2提高低负荷稳燃能力措施锅炉最低负荷稳燃能力,受到煤质挥发份、水份、灰份、煤粉细度、煤粉均匀性、燃烧器类型、配风等因素的影响。燃烧器着火依赖燃烧器区域炉膛的温度水平高低,炉膛温度水平越高,着火也就越容易,稳燃负荷也就越低。在低负荷条件
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