manbetx官方网站燃煤电厂热效率改善方案,第2部分

即使没有监管方面的考虑,几乎所有的燃煤电厂都有充分的理由提高热效率。manbetx官方网站电力研究所(EPRI)研究了几十种提高热效率的方法,并评估了它们的适用性和成本。本系列文章分为两部分,第2部分详细介绍了几个EPRI的热效率改进案例,并总结了关键结论。

近年来,几个EPRI项目已经探索了热效率改善的不同方面。这篇文章中,以下为2014年11月号第1部分权力,回顾在五个发电厂现场实施热效率优化方案的结果,连同问题摘要,建议,行动,从而提高了热效率。它还讨论了一项研究,该研究旨在确定可以在公用事业车队中所有燃煤电厂实施的潜在热效率改进,并为未来的研究提供建议。manbetx官方网站

生产成本优化案例研究

EPRI的生产成本优化(PCO)项目协助参与成员实施或加强热效率优化项目,通过可持续的性能改进降低生产成本。PCO的评估过程包括使用历史的工厂数据对工厂的热性能进行基准测试,连同现场绩效考核,识别潜在的性能改进。在某些情况下,通过重新致力于最佳操作实践,而不需要在新技术上投入大量资本,可以显著提高热效率。

五家工厂中有四家的单位热效率提高了。虽然大多数工厂都估计了所采取的行动预期会带来的改善,观察到的改进和估计到的改进并不总是能够调和的。PCO评估过程中产生的建议通常是特定于工厂的项目和通用项目的结合,一般建议,例如通过测试或在线手段建立或扩大常规的工厂监控,建立循环隔离程序,并对工厂员工进行热率意识培训。

工厂的参与者并不总是能够实现所有的建议,他们常常有自己的停机工作计划,从而提高了热效率。性能的改善是显著的,从3%到5%不等。这一水平代表了每家工厂每年燃料支出的相同比例,并表明将热效率作为维护和运营活动的一个组成部分可以产生真正和持久的经济节约,以及显著减少二氧化碳(CO2)和其他排放。

19家电力公司参与了这个项目。小组定期举行电话会议,与会者在会上分享他们的成功和经验教训,使整个小组在提高单位热效率方面取得进展。

植物配置文件

对已完成后续分析的5个燃煤manbetx官方网站机组,净机组容量从95兆瓦到650兆瓦不等。这些植物的使用年龄从30岁到55岁不等,平均40年。三厂烧粉河流域亚烟煤,manbetx官方网站其他的则烧烟煤。manbetx官方网站三台锅炉为筒式机组;剩下的两个是超临界单位。除一株植物外,所有植物都是单次再热。三家工厂有过一次冷却,另一个有一个机械通风冷却塔,第五个有一个自然通风的冷却塔。

在五个已完成分析和报告的工厂中,共同的问题包括:

■燃烧问题,高空气加热器/栈出口气体温度。

■有限的耗热率信息的可用性。

■需要耗热率意识培训,包括对可控损失的理解。

■需要单位和设备性能测试。

■给水加热器列车性能问题。

■sootblowing优化的必要性。

一般建议

下列建议是后续分析所涉及的五个单位的共同建议。

对操作人员进行热率意识培训。为全厂员工提供热工率意识培训,重点学习热工率的基础知识,热速率偏差的代价,以及可操作的热效率信息。这种培训将有助于加强积极的工作文化,并为工作人员提供不断优化发热量的工具。

为更多的工厂人员提供热效率信息。与更广泛的工厂人员分享与热效率相关的信息可以更早地识别和解决热效率问题。将热效率“思维”融入到日常运行决策中,可以降低整个工厂的热效率。

提高运营人员对可控损失信息的利用。激励运营人员监控和减少可控损失。在设备和操作条件的限制下,设定可控的损耗目标。这可能需要网站加强,升级,或启动实时可控损耗显示。

优化吹灰器操作。吹灰器优化可以改善蒸汽温度控制,使热吸收模式正常化,提高除尘器性能。额外的好处,如减少空气加热器/烟囱出口气体温度,锅炉管周向开裂的减少,氮氧化物的排放也可能因此减少。自动化吹灰优化是有效的,但实现起来很昂贵。(欲知更多有关这类系统的资料,see "Boosting Efficiency with a Sootblowing Optimization System" in the November 2014 issue at powermag.com.) A lower-cost alternative is to conduct parametric testing to provide insight into the effectiveness of sootblowing patterns and guide operators in achieving best unit performance.

启动一个常规测试程序。应制定定期测试计划,以帮助及早发现设备性能和/或机组运行的变化,以改进维护计划工作,减少计划外停机。利用站内仪器,一个可靠的、可以开发出可重复的机组性能趋势。进行此类测试的指导方针载于EPRI的报告中例行性能测试指引(1019004)报告常规性能测试指南,卷2(1019705)报告。

增加日常给水加热器性能监控。应每天监测加热器端子温差(TTD)和疏水冷却器进路(DCA),以及加热器的电平,以保持最佳性能。特别是,应该检查DCA以确保蒸汽没有进入排泄冷却器。如果这种情况持续一段时间,排水管冷却器会损坏,导致管道泄漏,加热器停止工作,单位热效率更高。

植物的建议

以下建议,按工厂设备/面积分组,是特定于个别植物的。

循环校准(通过尽可能隔离工厂蒸汽循环中的高能流体泄漏来校准循环)

■周期排列的站点清单应制定操作使用,以确保适当的持续周期校准。

■执行周期循环失水测试。

仪表

■发射器替换或升级,应该用高精度来代替,“智能”发射器。

■工厂校准标准应该建立在一个周期校准计划。

■设置和使用电子数据库跟踪仪器的校准。

■多余的工具应该足够的准确性提供相同的读数。如果两种仪器测量相同的参数并提供不同的读数,它们不为操作提供价值。

锅炉

■利用工厂锅炉性能计算锅炉效率的趋势和个人损失,这样可以快速识别性能的变化,可以采取行动恢复锅炉效率。

■解决煤炭分布问题和manbetx官方网站定期检查扩散器和涟漪分销商。

■检查锅炉优化煤炭分布后问题解决。manbetx官方网站

■执行单元诊断测试来确定O2,有限公司,和NOx分布在省煤器出口管道,目前的原位O2分析仪所在位置。通过一些额外的努力,这些测试可用于评估该位置与炉出口之间的漏气程度,以验证大多数情况下,即使不是全部,套管的泄漏已得到满意的修复。该信息可用于修复泄漏,并可能有助于恢复诱导通风风机的容量,尤其是在温暖的夏季。这些测试还将确定在不过量CO和未燃烧碳的情况下,最佳效率的最低O2操作水平。这些努力的其他潜在好处是降低后端温度,提高除尘器的性能,减少了氮氧化物和汞的排放。

■维护工作应该优先恢复燃烧器倾斜功能;恢复燃烧器转角二次风门功能;检查煤嘴状态,必要时更manbetx官方网站换;修复炉壳泄漏;修理漏水的阀门。

涡轮

■使用涡轮性能数据,以帮助确定汽轮机检修时是必要的。

■趋势高压(HP)和中压(IP)涡轮效率定期与单位在一个一致的操作点(通常情况下,满载,valves-wide-open是最好的)。

■继续关注惠普和IP部分使用性能监视系统的效率。

■进行温度变化测试下汽轮机停机前确定的利益代替涡轮海豹和/或鼻环。

冷凝器

■监测冷凝器压力和比较目标每天确保适当的电容性能。

■考虑使用或安装一个在线空气漏水的监控。

给水加热器

■监控加热器运输大亨和dca每天,随着加热器电平,保持最佳性能。

■与偏离设计的加热器运输大亨和温度上升接近设计,验证抽取压力和水腿是否正确计算。

■修理或更换惠普给水加热器。

■检查第一点加热器出口温度比省煤器入口温度,确保给水不是绕过加热器(s)。

冷却塔

■考虑加速填补替换时间表来减少冷水温度和冷凝器的压力。

■执行年度检查冷却塔关注性能。

■对机械通风塔,由于风机叶片需要更换,考虑升级到高效风扇。除非有更换的机械原因,否则没有足够的理由升级风扇。

■需要更换风扇栈,升级到高性能的烟囱,以改善气流和冷却。

技术评论

■保持控制调优和响应能力在解决控制问题。

■审查的植物学家和考虑删除点不再有效或不再使用。

■关键绩效信息分发给常用的操作屏幕。如果可控损失信息在公共屏幕上,它被使用的可能性更大。

■提高热效率的可见性和性能信息在整个植物。采取这一步骤将有助于提高对热速率的认识。

■确保设计或目标值可控损失屏幕上是现实的,负载范围内的可实现值。

■周期分析燃料输入热量的在线监测系统,以便更好的价值率和锅炉效率计算。

■周期性含碳量损失值输入在线性能监测系统,以便更好的加热率和锅炉效率的值可以计算。

■提供热率意识培训,主要是为操作。

■操作开始监控可控损失。

■确保关键绩效数据被正确地存储在植物学家。

■考虑升级到一个更健壮的性能监视系统运行可靠,没有重大的维修。

潜在热效率提高

如上所述,参与PCO后续评估的工厂的实际热效率改进范围在3%到5%之间。一些常见建议的潜在热效率改进估计如下:

■提供耗热率意识培训操作人员:50个Btu /千瓦时100 Btu /千瓦时。

■使热效率信息容易获得更多的工厂人员:50个Btu /千瓦时150 Btu /千瓦时。

■提高利用可控损失由操作人员信息:75 Btu /千瓦时到100 Btu /千瓦时。

■优化吹灰器操作:70 Btu /千瓦时。

■发起一个常规测试项目:75 Btu /千瓦时200 Btu /千瓦时。

■提高常规给水加热器监控:30 Btu /千瓦时60 Btu /千瓦时。

锅炉。根据改进锅炉传热和燃烧的建议,潜在的热效率改进估计为100 Btu/kWh或更高。吹灰优化估计有70 Btu/kWh的潜在改进。

涡轮。从建议改进涡轮循环性能的潜在热效率改进估计为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。据估计,更换第一个点加热器后的潜在热效率提高为150 Btu/kWh。

在最初的PCO评估和后续评估中,对工厂热效率进行了为期一个月的趋势分析。最初评估和后续评估之间的时间间隔为20至24个月。采用输入输出法和能量平衡法两种不同的方法计算热效率。

一些工厂报告说,他们已经采取或计划采取的措施有望提高热效率,从200 Btu/kWh到400 Btu/kWh,大约2%到4%。虽然很难将具体的改进与实测数据联系起来,从评估中可以明显看出,在完成后续评估的五家工厂中,有四家工厂的效率明显提高。在满负荷或接近满负荷运行时,热效率的提高幅度从279 Btu/kWh到557 Btu/kWh,这代表了大约3%到5%的热效率的提高。本项目成果具有现场针对性,并不适用于所有燃煤电厂。manbetx官方网站

成功者和失败者。A厂通过多层次热效率团队的综合组织聚焦,将热效率提升279 Btu/kWh;操作人员的培训,注意尽量减少锅炉的过量空气。

通过557 Btu/kWh的改进,植物“B”热速率下降幅度最大。这种改进是通过勤奋的循环校准完成的,减少锅炉外壳漏气,涡轮化学清洗,减少冷凝器漏气。

植物“C”的热效率提高了400 Btu/kWh,其中,工厂员工将100 Btu/kWh归功于锅炉的改进,250 Btu/kWh归功于蒸汽通道的维护和给水加热器的更换。

工厂“D”通过大量的维护工作将热效率提高了500 Btu/kWh,包括减少锅炉外壳漏气,更换给水加热器,清洗冷凝器和给水管道。

与后续研究中的其他四种植物不同,工厂“E”的发热量意外增加了350 Btu/kWh。这一结果被认为部分是由于在较低的负载下增加了循环和延长了操作。

节省燃料和二氧化碳的好处。随着热效率的提高从3%到5%,PCO后续研究的结果清楚地表明,工厂业主所进行的操作和维护活动可以很好地影响工厂的热效率。并非所有与会者都积极量化活动的投资回报,以节省燃料,但是这些节省是非常可观的。例如,如果一座500兆瓦(净)发电厂的热效率提高5%,每年可节省350多万美元的燃料,并减少18万吨以上的二氧化碳排放。

全舰队评估案例研究

在2010年,EPRI与一家成员公用事业公司进行了一项研究,以确定电厂效率的提高,可以在其车队的所有12个燃煤机组中实施,以减少COmanbetx官方网站2排放。EPRI的报告描述了这项研究及其发现全舰队能源效率分析方法(1021206)报告。

本项目旨在展示如何提高燃煤电厂的能源效率,以减少二氧化碳的排放manbetx官方网站2排放。该公司成立了一个电厂能效小组(Plant Energy Efficiency Team, PEET),研究该公司提高燃煤电厂能效的方案。manbetx官方网站PEET的结果集中在大量CO2避免或减少了每吨CO的成本2避免或减少。每吨CO的估计成本2避免或减少每种技术可以用来确定哪些项目是潜在可行的基础上的价格的CO2学分。

在这项研究中,项目小组采用了以前为评价单一发电厂的效率改进项目而制定的标准方法,在EPRI的报告中有描述用于提高效率的资本和维护项目(1019002)报告。(详见11月号第1部分)

该方法最强大的用途是将该方法应用于整个舰队,其中,一组潜在的项目可以为一组特定的燃煤机组进行评估。manbetx官方网站在这个项目中,项目小组编制了一份可行的效率改善方案清单,并进行分析,以确定与减少CO有关的具体项目的净年度效益2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,并标准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电厂项目。manbetx官方网站这不是一项综合资源计划研究;皮特并不是要决定如何最好地增加产量。人们假设工厂的净产量保持不变。如果拟议的项目碰巧在提高效率的同时增加了产能,燃料消耗减少以保持恒定的净输出。有限公司2然后计算和总结减少或避免的排放量。

采用下列步骤评价该车队的潜在能源效率改进项目:

■组装一个专家小组在效用与集体知识覆盖所有被调查单位和项目正在考虑。

■识别潜在项目,以EPRI Report 1019002中的电子表格为起点。

■确定燃煤单位纳入分析。manbetx官方网站

■屏幕项目为应用程序中的每个单元的可行性舰队。

■确定项目属性为每个应用程序。

■每个单元评估适用的项目。

■开发项目排名基于成本/收益分析为每个应用程序。

■准备帕累托曲线为管理提供决策工具准备将来carbon-related指控。

■问题fleet-specific报告。

技术可行性筛选过程确定了40多个候选项目,由六个主要的植物系统组成(表1)。项目组进行了致命缺陷分析,确定了12个燃煤机组机组效率项目的可行性。manbetx官方网站许多潜在的项目可能不可行,为一个特定的工厂或单位根据其配置。例如,对于刚刚更换了整个涡轮机的机组来说,低压涡轮更换不是一个潜在的项目。在这项研究之前,许多能源效率项目已经完成。这个列表不包括所有潜在的热效率改进项目——只包括进行此分析的公用事业公司所使用的项目。

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表1。按主要发电厂系统划分的发电效率计划一览表。 来源:EPRI

超过490个潜在的项目被确定和筛选为可行性。其中,经PEET鉴定,174个项目具有潜在可行性。分析确定了几种项目类型可能是合理的,独立于项目的经济寿命,许多人在没有任何公司的情况下也可以被证明是正当的2信贷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,减少二氧化碳的排放2排放。PEET分析提供了一种工具,将允许许多潜在的项目,提高工厂的能源效率和减少CO2排放评估和排名容易。基于30年的经济寿命,PEET分析估计,如果所有174个项目都得到实施,全飞煤厂有限公司的上限manbetx官方网站2通过提高效率每年可减少约200万吨(约比目前的船队公司减少5.3%)2),估计资本成本超过8亿元(图1)。然而,初步评估显示,无论CO的价值如何,有些项目可能需要进一步调查2,每年减少二氧化碳的产量约为100万吨2排放(约减少2.7%的车队二氧化碳排放量2排放)。

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1.有限公司2减少。这张图描述了累积CO2降低每吨CO的成本2为本文所讨论的热效率改善项目移除。每吨CO负成本的项目2(蓝线在红线以下)即使没有CO的信用也可能是合理的2去除。礼貌:EPRI

把它们加起来

发电厂是为最佳热效率而设计的。尽管在任何时间点上,热效率可能都不是最低的,在资本和运营维护成本方面进行权衡,选址,和燃料。燃煤电厂的平均运营年限为40年。manbetx官方网站在这四十年中,这些植物受到了物理上的改造和修复,并随着年龄的增长而退化。其中许多修改是增加了排放控制,这通常对热效率有不利影响。初始启动以来,许多单位改变了燃料供应,减少了人员编制,产生额外的潜在的不利热效率影响。最近,这些老煤厂被要求灵活manbetx官方网站经营,需要负载跟踪和部分负载的有效时间,再次降低工厂效率。

EPRI的研究已经确定了一些例子,既证明/实现和项目的方法,以提高热效率或恢复效率损失:

PCO项目。经评估的机组通过各种方式实现了3% ~ 5%的热效率提高。

滑动的压力。在几个月的时间内采用滑动压力,在部分负载下实现了2%的热效率提高。

远程监控。使用远程监控中心可以提高2.5%到4%的发热量。

汽轮机蒸汽通道修改。EPRI成员报告说,汽轮机蒸汽路径的修改价值2%至4%的热效率改善。

周期校准。实施循环校准(隔离)程序被证明至少能提高0.5%的热效率。

资本和维护项目。列出了57项改进效率的可能行动和修改,并进行了详细评价。虽然收益的数额是单位特有的,对于不同的操作和修改,预期的热效率改进范围从少于0.1%到超过2%。一家公用事业公司应用了这种方法,并为自己的特定车队分析了一些潜在的项目,从而使预期的热效率提高了5%。

本文中给出的数值不能是相加的。在每一个燃煤电厂,这些目标可能都无法实现,也不合理。manbetx官方网站许多表现良好的工厂的员工都是积极主动的,并且已经实现了前面讨论的一些改进(例如,汽轮机升级和远程监控中心),从而降低了其潜在的最大热效率改善范围。

发电公司的财务状况,无论是受监管的还是独立的电力生产商,谨慎的管理,因此,任何大笔支出都必须合理,并/或创造投资回报。较小的单位消耗较少的燃料,作出昂贵的修改,难以取得合理的投资回报。正如前面提到的,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成本很高,需要很长一段时间才能实现投资回报。这种修改可能不适用于剩余预测寿命只有几年或未知年份的单元。

最后,许多燃煤发电厂的管理人员可能不愿意尝试manbetx官方网站许多拟议的改进,以避免触发新的来源审查的可能性,这可能会导致额外的数百万美元的排放控制。

未来的研究

许多提高效率的项目都是并行进行的,因此,每种方法的单独效果都没有很好的定义。可以在将来进行单独修改之前和之后进行测试和分析,以细化结果,并减少对其他单元提出修改时的不确定性。

根据EPRI等人的manbetx网站行业数据和研究,对于任何给定的燃煤电厂来说,最大的可实现热效率改进是未知的。manbetx官方网站更详细的研究,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。后来,可以估计最大的潜在效率收益。

虽然成本可能很高,可以尝试在一个单元上实现尽可能多的这些修改和操作,并测量所实现的收益,以提供可能的预期热效率改进上限。■

- - - - - -山姆Korellis是EPRI燃烧性能和排放控制研发团队的主要技术领导者。