清潔燃煤發(fā)電技術的發(fā)展有兩個主要方向:一是提高機組參數(shù),二是采用二次再熱技術。
《超超臨界二次再熱燃煤發(fā)電機組設計與運行》作者在總結國電泰州電廠二期二次再熱機組研發(fā)、設計和建設經(jīng)驗的基礎上,對近年來的研究成果和設計心得加以提煉,圍繞二次再熱的技術難點和熱點問題,對二次再熱燃煤發(fā)電技術進行了全面闡述。主要內(nèi)容包括超超臨界二次再熱技術的發(fā)展歷史、主機參數(shù)匹配、鍋爐和汽輪機的選型設計、耐熱鋼材料特性及應用、熱力系統(tǒng)設計、主要輔機選型、主廠房布置設計和二次再熱機組運行等。
《超超臨界二次再熱燃煤發(fā)電機組設計與運行》適合從事燃煤發(fā)電技術研究、工程設計、機組運行等工作的技術人員閱讀使用,對電力工程投資單位、設計單位、運行單位和相關建設單位也有很好的參考和借鑒價值。
中國富煤、缺油、少氣的能源結構特點,決定了以煤電為主的電力結構在很長一段時期內(nèi)難以根本改變,發(fā)展先進、清潔的火力發(fā)電技術對中國電力工業(yè)的健康發(fā)展具有重要意義。目前,世界范圍內(nèi)清潔燃煤發(fā)電技術發(fā)展的主要方向其一是提高機組參數(shù),其二是采用二次再熱技術。
進入21世紀以來,中國在役火電機組參數(shù)快速從亞臨界提升到超臨界和超超臨界。2006年,科技部863重大科技項目的依托工程——中國首臺1000MW超超臨界一次再熱機組在華能玉環(huán)電廠投產(chǎn)。該科技項目于2007年獲國家科技進步一等獎,標志著中國火力發(fā)電已進入超超臨界時代。截至2016年1月底,國內(nèi)已建成投產(chǎn)的600~620℃溫度等級1000MW超超臨界一次再熱機組已達到86臺,為中國大幅降低平均發(fā)電煤耗起到了重要作用,并使中國超超臨界發(fā)電技術水平跨入國際先進行列。然而,受更高參數(shù)耐熱材料開發(fā)的限制,目前很難再進一步大幅提高機組的參數(shù)。
面對節(jié)能減排和環(huán)境保護的巨大壓力,開發(fā)更高效的二次再熱發(fā)電技術對中國電力工業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標具有重要的現(xiàn)實意義。在此背景下,國家科技部立項了眾多有關超超臨界二次再熱發(fā)電技術的國家科技支撐計劃,開展了一系列技術攻關.并依托國電泰州電廠二期工程進行工程建設。作為國家能源局二次再熱示范工程的泰州電廠二期工程已于2016年1月成功投運,其技術指標達到當今世界燃煤火電機組的最好水平,我國也借此實現(xiàn)了火力發(fā)電領域的追趕和超越。我國目前投運和在建的二次再熱發(fā)電機組與國外最先進的二次再熱機組相比,無論是機組容量、機組參數(shù),還是機組效率都有了進一步的提高,其技術達到國際領先水平。
筆者有幸參加了1000MW-次再熱超超臨界技術的國家科技部863課題和依托項目華能玉環(huán)電廠的設計和建設,并主持了后續(xù)一些超超臨界機組的設計;同時也是國內(nèi)第一批研究、開發(fā)、設計超超臨界二次再熱工程項目的技術人員,全過程參與了國家科技部相關國家科技支撐計劃和依托工程國電泰州電廠二期的研發(fā)、設計和建設,積累了較多的經(jīng)驗。在技術研究和工程設計之余,筆者靜下心來對這些年的研究成果和設計心得加以整理和總結,歷經(jīng)近一年,終于完成本書的編寫工作。
本書的內(nèi)容覆蓋國內(nèi)外超超臨界二次再熱技術的發(fā)展歷史、主機參數(shù)匹配、鍋爐和汽輪機的選型設計、耐熱材料特性及應用、熱力系統(tǒng)設計、主要配套輔機選型、主廠房布置設計和二次再熱機組的運行等方面,有針對性地緊扣二次再熱的技術難點和熱點問題,對二次再熱燃煤發(fā)電技術進行了全面的闡述。其中,葉勇健完成了本書第一~三章和第五章第一、二節(jié),以及第七章第四~六節(jié)的撰寫,并對全書進行了統(tǒng)稿;林磊完成了本書第四、六章和第五章第三節(jié)、第七章第一~三節(jié)的撰寫;朱佳琪完成了本書第八、九章的撰寫。
本書在編寫過程中,得到了電力規(guī)劃設計總院副院長孫銳和華東電力設計院有限公司總工程師陳仁杰兩位國家勘察設計大師的悉心指導,書中引用了華東電力設計院有限公司、上海電氣集團、東方電氣集團、哈爾濱電氣集團、西安熱工研究院和國電泰州電廠等單位的研究和實踐成果,在此一并深表敬意和感謝!
希望本書付梓后能與廣大電力工作者分享并探討有關二次再熱發(fā)電技術的研究成果和經(jīng)驗,為電力工程投資方、設計方、運行方和相關建設單位提供參考和借鑒。對書中的疏漏和不足之處,懇請廣大讀者和同仁批評指正。
葉勇健,碩士研究生,教授級高級工程師,國家注冊一級建造師,F(xiàn)任華東電力設計院有限公司副總工程師,中國電力工程顧問集團專家。主持及參與多項國家重大工程、示范工程的設計,榮獲多項全國優(yōu)秀工程設計金獎和電力行業(yè)優(yōu)秀設計一等獎。作為主要負責人承擔國家科技支撐計劃項目、國家重點研發(fā)計劃、國家能源局能源應用技術研究項目的研究工作,參與多項國家標準和電力行業(yè)標準的編制。在國內(nèi)核心期刊上發(fā)表20多篇論文,被授予多項國家發(fā)明專利,并主編國家出版基金項目三部火力發(fā)電廠熱機專業(yè)的設計手冊。
林磊,工學學士,教授級高級工程師,全國管路附件標準化技術委員會委員、電力規(guī)劃設計協(xié)會動力管道技術委員會委員、電力行業(yè)電站閥門標準化技術委員會委員,國家質(zhì)檢總局壓力管道設計鑒定評審員,F(xiàn)任華東電力設計院有限公司發(fā)電分公司總工程師,長期從事電廠熱機專業(yè)的設計工作,先后參與多項大型電廠工程的設計工作并多次獲獎,參與國家科技支撐計劃項目、國家能源局能源應用技術研究項目的研究工作,并參與多項國家標準和電力行業(yè)標準的編制工作,被授予30余項國家發(fā)明專利,具有豐富的設計經(jīng)驗和工程業(yè)績。
朱佳琪,碩士研究生,高級工程師,國家注冊一級建造師。主要從事火力發(fā)電廠設計工作,擔任國電泰州電廠二期百萬千瓦超超臨界二次再熱燃煤發(fā)電示范項目的設計總工程師,并作為主要負責人先后承擔國家科技支撐計劃《二次再熱機組熱力系統(tǒng)優(yōu)化與集成》課題和國家重點研發(fā)計劃《高效、靈活二次再熱發(fā)電技術》課題的研究工作。
前言
第一章 二次再熱火電技術發(fā)展綜述
第一節(jié) 超超臨界火電技術的發(fā)展歷史及展望
第二節(jié) 二次再熱火電技術的發(fā)展歷史
第三節(jié) 國外典型二次再熱機組
第二章 機組初參數(shù)
第一節(jié) 二次再熱機組熱力循環(huán)原理
第二節(jié) 主蒸汽和再熱蒸汽壓力的選擇
第三節(jié) 蒸汽溫度的選擇
第四節(jié) 兩種主機參數(shù)的綜合比較
第三章 鍋爐設計特點
第一節(jié) 爐型選擇
第二節(jié) 一次再熱鍋爐和二次再熱鍋爐的異同
第三節(jié) 受熱面設計
第四節(jié) 再熱蒸汽的溫度調(diào)節(jié)
第四章 汽輪機設計特點
第一節(jié) 二次再熱汽輪機的總體設計
第二節(jié) 上海汽輪機廠二次再熱汽輪機
第三節(jié) 東方汽輪機廠二次再熱汽輪機
第四節(jié) 哈爾濱汽輪機廠二次再熱汽輪機
第五章 耐熱鋼材料特性
第一節(jié) 火電用耐熱鋼的性能要求和種類
第二節(jié) 鍋爐和主蒸汽、再熱蒸汽管道主要材料
第三節(jié) 汽輪機主要材料
第六章 主要汽水系統(tǒng)設計
第一節(jié) 熱力系統(tǒng)概述
第二節(jié) 主蒸汽和再熱蒸汽系統(tǒng)
第三節(jié) 汽輪機旁路系統(tǒng)
第七章 主要輔機設備及相關系統(tǒng)
第一節(jié) 給水泵
第二節(jié) 給水泵汽輪機
第三節(jié) 高壓加熱器
第四節(jié) 煙風系統(tǒng)三大風機
第五節(jié) 中速磨煤機
第六節(jié) 煙氣污染物協(xié)同治理系統(tǒng)及設備
第八章 主廠房布置設計
第一節(jié) 二次再熱機組主廠房布置設計的特點
第二節(jié) 主廠房布置主要設計方案
第三節(jié) 典型的1000MW二次再熱機組主廠房布置設計方案
第四節(jié) 典型的660MW二次再熱機組主廠房布置設計方案
第九章 二次再熱機組運行
第一節(jié) 二次再熱汽溫調(diào)節(jié)與控制
第二節(jié) 二次再熱機組汽輪機十級回熱系統(tǒng)
第三節(jié) 汽輪機三級旁路系統(tǒng)
第四節(jié) 機組啟停
第五節(jié) 機組運行調(diào)整
第六節(jié) 機組事故處理
第七節(jié) 中國首個百萬千瓦二次再熱機組項目運行情況