金莎线上平台燃煤发电厂热耗改进方案,第2部分

即使没有监管考虑,几乎每个燃煤发电厂都有充分的理由来提高其热耗率。金莎线上平台电力研究所(EPRI)研究了几十种提高热耗率的方法,并评估了它们的适用性和成本。本系列分为两部分,第2部分详细介绍了几个关于热耗率改善的EPRI案例研究,并总结了主要结论。

近年来,一些EPRI项目已经探索了热耗率改善的不同方面。本文2014年11月第1部分功率,审查五个发电厂现场实施热耗率优化方案的结果,对问题进行总结,建议,采取的行动,以及由此产生的热耗改善。它还讨论了一项研究,以确定潜在的热耗率改善,可在所有燃煤发电厂的公用事业船队中实施,并为未来的研究提供建议。金莎线上平台

生产成本优化案例研究

EPRI的生产成本优化(PCO)项目帮助参与成员实施或加强热耗率优化计划,通过可持续的性能改进降低生产成本。PCO评估过程包括使用历史电厂数据对电厂热性能进行基准测试,连同现场绩效评估,确定潜在的绩效改进。在某些情况下,通过重新投入最佳操作实践,无需在新技术上投入大量资金,可以显著提高热耗率。

五家工厂中有四家的单位热耗有所提高。虽然大多数工厂都对所采取的措施的预期改进作出了估计,不可能总是将观察到的改进与估计的改进相协调。PCO评估过程产生的建议通常是工厂特定项目和常见项目的组合,一般建议,例如通过测试或在线手段建立或扩大常规工厂监测,建立循环隔离程序,对工厂员工进行热耗意识培训。

电厂参与者并不总是能够执行所有的建议,并且经常有他们自己的停机工作计划,从而提高了热耗率。性能改善显著,从3%到5%不等。这一水平代表了每个工厂年度燃料账单的相等百分比,并表明,将热耗率作为维护和运营活动的一个组成部分,可以真正和持久地节省财政开支,并显著减少二氧化碳(CO2)和其他排放。

19家电力公司参与了这个项目。小组定期通过电话会议召开会议,与会者在会议上分享他们的成功和经验教训,使整个小组在提高单位热耗率方面取得进展。

植物剖面

对于已完成后续分析的五个燃金莎线上平台煤机组,净机组容量从95兆瓦到650兆瓦不等。这些工厂的使用年限为30至55年。平均40年。三家工厂烧粉河流域亚烟煤,金莎线上平台其他的燃烧烟煤。金莎线上平台三台锅炉为鼓式机组;剩下的两个是超临界机组。除一个以外的所有设备都是一次再热。三个工厂有一次冷却,另一个有机械通风冷却塔,第五个是自然通风冷却塔。

在完成分析和报告的五个工厂中,常见问题包括:

燃烧问题和高空气加热器/烟囱出口气体温度。

■可用的热耗率信息有限。

需要进行热耗率意识培训,包括对可控损失的理解。

需要进行机组和设备性能测试。

给水加热器机组性能问题。

需要优化吹灰。

一般建议

以下建议适用于后续分析所涵盖的五个单元。

为操作人员提供热耗率意识培训。为全厂员工提供以热耗率基础知识为重点的热耗意识培训;热耗率偏差的成本,以及可操作的热耗率信息。此类培训将有助于增强积极的工作文化,并为员工提供持续优化热耗率的工具。

使更多工厂人员容易获得热耗率信息.与更广泛的电厂人员共享与热耗率相关的信息可能导致更早地识别和解决热耗率问题。将热耗率“思考”纳入日常运行决策中可以降低整个电厂的热耗率。

提高运营人员对可控损失信息的利用率.激励运营人员监控和最小化可控损失。在设备和运行条件的约束下,设定可实现的可控损失目标。这可能需要现场加强,升级,或启动实时可控损耗显示。

优化吹灰器操作.吹灰器优化有助于提高蒸汽温度控制,使吸热模式正常化,提高除尘器性能。其他好处,如降低空气加热器/烟囱出口气体温度,锅炉管周向裂纹的减少,也可能导致氮氧化物排放减少。自动吹灰优化是有效的,但实施起来很昂贵。(关于此类系统的更多信息,参见2014年11月Powermag.com上的“通过吹灰优化系统提高效率”。低成本的替代方案是进行参数测试,以洞察吹灰模式的有效性,并指导操作员实现最佳机组性能。

启动常规测试程序.应建立定期测试计划,以帮助早期检测设备性能和/或机组运行的变化,以改进维护计划工作并减少非计划停机。利用台站仪表,可靠的,可以发展出机组性能的可重复趋势。进行此类测试的指南包含在EPRI报告中。常规性能测试指南(报告1019004)和常规性能测试指南,第2卷(报告1019705)。

增加常规给水加热器性能监测.应每天监测加热器终端温差(TTD)和排放冷却器接近(DCA)以及加热器水平,以保持最佳性能。特别地,应检查DCA,确保蒸汽不会进入排水冷却器。如果这种情况持续一段时间,排水冷却器会损坏,导致管道泄漏,加热器停止工作,单位热耗较高。

工厂具体建议

以下建议:按工厂设备/区域分组,是针对个别植物的。

循环校准(通过尽可能隔离电厂蒸汽循环中的高能液体泄漏来校准循环)

■应制定一份针对现场的循环校准检查表,供操作使用,以确保正确的持续循环校准。

进行周期性循环失水试验。

仪器仪表

■更换或升级变送器时,应以高精度替换。“智能”发射机。

工厂校准标准应按照定期计划进行校准。

建立并使用电子数据库跟踪仪器校准。

■冗余仪表应具有足够的精度,以提供相同的读数。如果两个仪器测量相同的参数并提供不同的读数,它们不为运营提供价值。

热水器

利用电厂性能计算来预测锅炉效率和单个锅炉损失,以便快速识别性能变化,并采取措施恢复锅炉效率。

解决煤炭分配问题,定金莎线上平台期检查扩散器和分液器。

■解决煤炭分配问题后,审查锅炉优化。金莎线上平台

进行单元诊断测试以确定氧气,有限公司,以及现有现场氧气分析仪所在的省煤器出口管道处的氮氧化物分布。通过一些额外的努力,这些试验可用于评估该位置和熔炉出口之间的空气泄漏程度,以验证如果不是全部,套管泄漏已得到满意的修复。此信息可用于修复泄漏,并有助于恢复引风机容量,尤其是在温暖的夏季。这些测试还将确定最低氧气操作水平,以获得最佳效率,而无过量的一氧化碳和未燃烧的碳。这些努力的其他潜在好处是降低后端温度,提高除尘器性能,减少了氮氧化物和汞的排放。

维护工作应优先恢复燃烧器倾斜功能;恢复燃烧器转角二次风阀功能;检查煤嘴状况,必要时更金莎线上平台换;修补炉壳泄漏;以及修复泄漏的阀门。

透平

使用涡轮机性能数据帮助确定何时需要对涡轮机进行大修。

在一致的操作点(通常为满载,最好是阀门全开)。

使用性能监控系统继续监控HP和IP段的效率。

在下一次汽轮机停机前进行温度变化试验,以确定更换汽轮机密封和/或喷嘴环的好处。

冷凝器

监测冷凝器压力,并与目标值进行每日比较,以确保冷凝器性能正常。

考虑使用或安装在线空气泄漏监测仪。

给水加热器

每天监测加热器TTD和DCA,加上加热器的水位,保持最佳性能。

■对于非设计TTD和温升接近设计的加热器,确认正确考虑了抽汽压力水腿。

维修或更换高压给水加热器。

与省煤器入口温度相比,检查第一点加热器出口温度,确保给水不会绕过顶部加热器。

冷却塔

考虑加快填料更换计划,以降低冷水温度和冷凝器压力。

对冷却塔进行年度检查,重点检查性能。

■对于机械通风塔,由于风扇叶片需要更换,考虑升级到高效风扇。没有充分的理由升级风扇,直到有机械原因更换。

■由于需要更换风扇组,升级到高性能烟囱,以改善气流和冷却。

技术回顾

在处理控制问题时,保持控制调整和响应能力。

审查工厂历史记录,考虑删除不再有效或不再使用的点。

将关键性能信息分发到常用的操作员屏幕。如果可控损失信息在公共屏幕上,它更有可能被使用。

提高全厂热耗率和性能信息的可视性。采取这一步骤将有助于提高对热耗率的认识。

确保可控损失屏幕上的设计值或目标值是真实的,负载范围内的可实现值。

将定期燃料分析输入在线监测系统,以便计算出更好的热耗率和锅炉效率值。

将灰渣损失值中的周期性碳输入在线性能监测系统,以便计算出更好的热耗率和锅炉效率值。

提供热耗率意识培训;主要用于操作。

运行开始监控可控损失。

确保关键性能相关数据正确存储在工厂历史记录中。

■考虑升级到一个更强大的性能监控系统,该系统将在无需大量维护的情况下可靠运行。

潜在热耗改善

如上所述,参与PCO后续评估的工厂的实际热耗率改善从3%到5%。一些常见建议的潜在热耗改进估计如下:

向操作人员提供热耗率意识培训:50 Btu/kWh至100 Btu/kWh。

为更多电厂人员提供热耗率信息:50 Btu/kWh至150 Btu/kWh。

提高运营人员可控损失信息的利用率:75 Btu/kWh至100 Btu/kWh。

优化吹灰器操作:70 Btu/kWh。

启动常规测试程序:75 Btu/kWh至200 Btu/kWh。

增加常规给水加热器监测:30 Btu/kWh至60 Btu/kWh。

热水器.根据改善锅炉传热和燃烧的建议,潜在的热耗改善估计为100 btu/kWh或更好。吹灰优化预计有70 btu/kWh的潜在改进。

透平.根据改进涡轮机循环性能的建议,潜在的热耗改善估计为100 btu/kWh或更好。由于内部密封和鼻环磨损造成的损失估计为20至50 btu/kWh或更高。

给水加热器.更换第一点加热器后的潜在热耗改进估计为150 Btu/kWh。

在最初的PCO评估期间和随后的评估期间,对电厂热耗率进行了一个月的趋势分析。最初和后续评估之间的时间从20个月到24个月不等。采用输入输出法和能量平衡法计算热耗率。

一些工厂报告说,他们已经采取或计划采取的行动预期的热耗率提高,从200 Btu/kWh到400 Btu/kWh,大约2%到4%。虽然很难将具体的改进与测量数据联系起来,从评估中可以明显看出,在完成后续评估的五家工厂中,有四家工厂的效率显著提高。在满负荷运行或接近满负荷运行时,热耗率的改善幅度从279 btu/kWh到557 btu/kWh。这意味着热耗率提高了3%到5%。本项目的结果是针对现场的,并不普遍适用于所有燃煤电厂。金莎线上平台

赢家和输家。“A”电厂通过多层次热耗团队的综合组织重点,将其热耗率提高了279 btu/kWh,操作人员培训;密切注意减少锅炉过量空气。

随着557 btu/kWh的改进,“B”厂的热耗率下降幅度最大。这一改进是通过努力的周期调整来实现的,减少锅炉外壳漏气,涡轮机化学清洗,减少了凝汽器漏风。

“C”电厂的热耗率提高了400 btu/kWh,其中,电厂工作人员将100 Btu/kWh归因于锅炉改进,将250 Btu/kWh归因于蒸汽通道维护和给水加热器更换。

电厂“D”通过大量的维护工作将热耗率提高了500 btu/kWh,包括减少炉壳漏风,更换给水加热器,清洗冷凝器和给水管。

与后续研究中的其他四种植物不同,电厂“e”的热耗率意外增加350 btu/kWh。这一结果被认为部分是由于增加了循环和延长了低负荷运行。

节省燃料和二氧化碳的好处。热耗率从3%提高到5%,PCO后续研究的结果清楚地表明,电厂热耗率可受到电厂业主进行的运行和维护活动的有利影响。并非所有参与者都积极量化活动的投资回报率,以节省燃料,但这些节省是非常重要的。例如,一个500兆瓦(净)发电厂的热耗率提高5%,每年可节省350万美元的燃料,每年可减少18万吨以上的二氧化碳排放。

全车队评估案例研究

2010,EPRI与一家成员公用事业公司进行了一项研究,以确定发电厂效率的提高,可在其车队的所有12个燃煤机组中实施,以减少CO。金莎线上平台排放。EPRI报告中描述了该研究及其发现。全车队能效分析方法(报告1021206)。

本项目旨在展示如何利用煤电厂的能源效率改进来降低二氧化碳排放量。金莎线上平台排放。该公司成立了一个电厂能效小组(PEET),以探索公司提高燃煤电厂效率的选择。金莎线上平台Peet的结果集中在吨的CO上。避免或减少以及每吨一氧化碳的成本避免或减少。每吨一氧化碳的估计成本每种技术的避免或减少可用于根据合作价格确定哪些项目可能可行。信用。

为了研究,项目组采用了先前制定的标准化方法,用于评估单个发电厂中提高效率的项目,在EPRI报告中描述提高效率的资本和维护项目(报告1019002)。(更多信息请参见11月版的第1部分。)

这种方法最有效的用途是将这种方法应用于整个舰队,其中一套潜在的项目可以为一组特定的燃煤机组进行评估。金莎线上平台在这个项目中,项目组编制了一份可行的效率改进方案清单,并进行了分析,以确定与减少一氧化碳相关的项目特定净年度效益。排放。研究人员从各种内部来源收集信息,然后从EPRI资本项目报告中添加更多项目。所有项目都列在电子表格中,并经过规范化以匹配当前操作系统中的每个单元。

本研究仅涵盖现有燃煤发电厂的项目。金莎线上平台这不是一项综合资源计划研究;小便并不是为了确定如何最好地增加一代人。假设工厂净产量保持不变。如果拟建项目在提高效率的同时也增加了产能,减少燃料消耗以保持恒定的净输出。一氧化碳然后计算和总结减少或避免的排放量。

以下步骤用于评估该车队潜在的能效改进项目:

■在公用设施内组建一个专家团队,其集体知识涵盖所有被调查单位和所有正在考虑的项目。

确定潜在项目,以EPRI报告1019002中的电子表格为起点。

确定分析中包括的燃煤机组。金莎线上平台

■筛选适用于车队各单位的可行性项目。

确定每个应用的项目属性。

评估每个单元的适用项目。

根据每个应用的成本/效益分析制定项目排名。

准备好帕累托曲线,为管理层提供决策工具,为未来的碳相关收费做准备。

发布车队特定报告。

技术可行性审查过程确定了40多个候选项目,由六个主要工厂系统组织(表1)。项目组对12台燃煤机组进行了致命缺陷分析,以确定各机组效率项目的可行性。金莎线上平台许多潜在的项目可能不适用于特定的工厂或单位,基于其配置。例如,对于刚刚更换整个涡轮机的机组来说,低压涡轮机更换不是一个潜在的项目。在这项研究之前,已经完成了许多节能项目。该清单不包括所有潜在的热耗率改善项目,仅包括进行该分析的公用事业公司使用的项目。

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表1。各主要发电厂系统的发电效率项目清单。 资料来源:EPRI

已确定490多个独立的潜在项目,并对其可行性进行了筛选。其中,PEET确定174个项目可能可行。分析认为,几种项目类型可能是合理的,独立于项目的经济寿命,许多人在没有任何合作的情况下是正当的。信用证和应给予进一步考虑。

有许多潜在的项目可以提高工厂的能源效率和减少CO排放。PEET分析提供了一种工具,可用于许多潜在项目,以提高工厂能源效率并减少CO。排放量易于评估和排名。基于30年的经济生活,PEET分析估计,如果实施了所有174个项目,弗利特威治煤厂公司的上限金莎线上平台通过提高效率每年减少约200万吨(约为目前运营船队Co减少5.3%排放量)估计资本成本超过80000000美元(图1)。然而,初步评估表明,不管一氧化碳的价值如何,可能有一些项目需要进一步调查。,年产量约100万吨,减少CO排放量(约减少2.7%的车队CO排放物)。

pwr_120114_sr_heatrate_图1
1。一氧化碳约简.该图描述了累积CO每吨一氧化碳的减少和成本移除用于本文讨论的热耗率改进项目。每吨一氧化碳成本为负的项目(如果蓝线低于红线),即使没有对CO的信用,也可以证明是合理的。去除。礼貌:EPRI

全部加起来

发电厂的设计是为了达到最佳的热耗率。尽管热耗率在任何时间点都不是最低的,在资本、运营和维护成本方面进行权衡,选址,燃料。经营燃煤发电厂的平均年龄为40岁。金莎线上平台在这四十年里,这些工厂已经进行了物理改造和维修,并遭受了与年龄有关的退化。其中许多改进是增加了排放控制,通常会对热耗率产生不利影响。自初次启动以来,许多单位改变了燃料供应,减少了人员编制,产生额外的潜在不利的热耗效应。最近几次,这些老煤厂被要求灵活金莎线上平台操作,需要负载跟踪和部分负载下的重要时间,再次降低工厂效率。

EPRI的研究已经确定了改善热耗率或恢复效率损失的方法的演示/实现和预测示例:

ωPCO项目.评价单元通过各种方式实现了3%到5%的热耗改进。

ω滑动压力.通过几个月的滑动压力,在部分负荷下实现了2%的热耗率改善。

ω远程监控。使用远程监测中心的记录表明,热耗率提高了2.5%至4%。

ω蒸汽轮机蒸汽通道修改。EPRI成员报告说,蒸汽轮机蒸汽通道改造值为2%至4%的热耗率改善。

ω循环校准。实施一个循环校准(隔离)程序被记录在案,热耗率至少有0.5%的改善。

ω资本和维护项目。详细列出了为提高效率而可能采取的57项行动和修改。虽然收益金额是单位特定的,对于不同的操作和修改,预计的热耗率改善范围从低于0.1%到超过2%。一家公用事业公司应用了这种方法,并分析了其特定车队的许多潜在项目,预计热耗率将提高5%。

本文中给出的数值可能不是相加的。在每一个燃煤发电厂,它们也可能是不可能实现或合理的。金莎线上平台许多性能良好的工厂的员工都很积极主动,并且已经实施了一些之前讨论过的改进措施(例如,蒸汽轮机升级和远程监控中心);从而降低了它们潜在的最大热耗改善范围。

发电公司的财务状况,监管和独立发电商,谨慎管理,因此,任何大额支出都必须合理,并/或创造投资回报。更小的单位消耗更少的燃料,对于昂贵的修改,很难实现合理的投资回报。如上所述,这些单位是旧的,可能有一个有限的剩余寿命。其中一些修改和行动是相当昂贵的,需要长时间的运作才能实现投资回报。此类修改可能不适用于剩余预计寿命为几年或未知年份的机组。

最后,许多燃煤电厂的管理层可能不愿意尝试其中金莎线上平台许多拟议的改进措施,以避免触发新的来源审查的可能性,这可能导致必须安装数百万美元的额外排放控制。

未来研究

许多提高效率的项目都是同时进行的,因此,每一种效应的个体效应并没有很好的定义。可以在未来进行个别修改之前和之后进行测试和分析,以改进结果,并在为其他机组提出这些修改时降低不确定性。

根据行业数据和EP金莎线上开户RI和其他机构的研究,对于任何给定的燃煤电厂,最大可实现的热耗率改善是未知的。金莎线上平台更详细的研究,以表征改进,考虑到燃料变化等限制因素,设备退化,设计变更新的环境控制,等等,需要确定这些方案的技术和经济可行性。之后,可以对最大潜在效率收益进行估计。

虽然成本可能很高,我们可以尝试在一个机组上实施尽可能多的修改和行动,并测量实现的收益,以提供预期热耗率提高的上限。ω

-山姆·科里利斯是EPRI燃烧性能和排放控制研发小组的主要技术领导者。