T∕CEEMA 004-2022 煤电机组辅机及系统节能、供热和灵活性改造技术导则

1、标准分享口巴 http:/www. bzfxb. com标准分享口巴 http:/www. bzfxb. comICS 29 160 20T/CEEMAK52中国电力设备管理协会标准T/CEEMA004 - 2022煤电机组辅机及系统节能、供热和灵活性改造技术导则Technical guide for energy conservation, heating, flexibility retrofits of coal-fired powerauxiliary equipment system2021-05-16 发布2021 -05-16 实施中国电力设备管理协会 发布标准分享口巴 http

2、:/www. bzfxb. com I标准分享口巴 http:/www. bzfxb. comT/CEEMA 0042022 TOC o 1-5 h z ttf 0 II1 1 HYPERLINK l bookmark5 o Current Document 2规范性引用文件1 HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 3术语和定义14，25系统及辅机节能改造措施36系统及辅机供热改造措施77系统及辅机灵活性改造措施8标准分享口巴 http:/www. bzfxb. comT/CEEMA 0042022 II标准分享口巴 http:/www. bzfxb

3、. com本导贝蠟照GB/T 1. 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：煤电机组辅机及系统节能、供热、灵活性改造相关术语和定义。煤电机组辅机及系统节能、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：上海电气集团股份有限公司：周勇、许镔、王憧北、陈鹏帅、何俊锋中国电力设备管理协会：刘斯颉、赵毅、陈继录、刘迪本导则主要参编单位及人员：哈尔滨

4、电气集团有限公司：刘鑫、卢日时、赫广逊、李文强、刘世云中国东方电气集团有限公司：冉燊铭、鲁佳易、李小荣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、华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： emiunted163. com。标准分享口巴 http:/www. bzfxb. comT/CEEMA 0042022 标准分享口巴 http:/www. bzfxb. com煤电机组辅机及系统节能、供热、灵

5、活性改造技术导则1范围本导则规定了在役煤电机组辅机及系统节能、供热、灵活性改造的原则性技术要求。 本导则适用于300MW等级及以上煤电机组辅机及系统。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/T 1. 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DL/T466-2017电站磨煤机及制粉系统选型导则DL/T 467-2019电站磨煤机及制粉系统性能试验DL/T 838发电企业设备检修导则D

6、L/T 892-2004电站汽轮机名词术语DL/T 932-2019凝汽器与真空系统运行维护导则DL/T 1492. 1-2016火力发电厂优化控制系统技术导则第1部分：基本要求GB 50660-2011大中型火力发电厂设计规范DL/T5145-2012火力发电厂制粉系统设计计算技术规定T/SDPEA 09-2018燃煤发电机组深度调峰能力试验导则DL/T468-24电站锅炉风机选型和使用导则DL/T932-2005凝汽器与真空系统运行维护导则3术语和定义GB/T 22080、GB/T 22081、GB/T 25069. DL/T893-2004界定以及下列术语和定义适用于本导则。3. 1 基

7、本负荷运行 base-load operation以额定功率或接近该功率长期运行的方式。DL/T 892-2004 定义3. 93. 2 灵活性运行方式 f lexibi I ity op eration mode发电机组灵活性运行方式是指频繁、快速、深度调峰运行，热备盘车、长期停备，调压 调频，是不同于额定负荷稳定运行的灵活变化方式。3. 3 频繁变负荷 frequent load variation频繁变负荷是指发电机组出力频繁地变化，每天至少一个周期。3. 4 快速变负荷 rapid load variation快速变负荷是指发电机组出力快速地变化，负荷升降速率为2%5%/min。3.

8、5 深度调峰 deep peak load regulation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、超过基本调 峰范围进行调峰的一种运行方式，发电机组出力相对于额定负荷最低至30%THA。4总则4. 1目的通过煤电机组辅机及系统侧节能降耗、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，优化己投产热电联产机组运行。加快实施煤电机组灵活性改造，实现现役机组灵活性改造应改尽改。4. 2总体目标节能降耗改造。对供

9、电煤耗在300克标准煤/千瓦时以上的煤电机组，应加快创造条件 实施节能改造，对无法改造的机组逐步淘汰关停，并视情况将具备条件的转为应急备用电源。供热改造。鼓励现有燃煤发电机组替代供热，积极关停采暖和供汽小锅炉，对具备供热 条件的纯凝机组开展供热改造，落实热负荷需求。灵活性改造。存量煤电机组灵活性改造应改尽改，增加系统调节能力，促进清洁能源消 纳。现役机组灵活性改造后，纯凝工况调峰能力的一般要求为最小发电出力达到35%额定负 荷，采暖热电机组在供热期运行时要通过热电解耦力争实现单日6h最小发电出力达到40%额 定负荷的调峰能力。5系统及辅机节能改造措施5.1外置式蒸汽冷却器再热机组三段抽汽温度普

10、遍具有较大过热度，电厂可根据实际情况，包括3号高加工作 状态、场地空间、投资回报等选择是否增设外置式蒸汽冷却器，利用三段抽汽过热度，提高 最终给水温度，进一步提高机组循环效率。此项改造预计热耗收益10-12 kJ/kW. h。5. 2増加高压加热器或1号高加汽源切换通常机组1号高加出口温度即为最终给水温度。机组在部分负荷运行时受抽汽压力影响， 给水温度降低，机组热耗升高，同时低负荷工况最终给水温度影响锅炉脱硝。可根据需要选 择性提高机组给水温度，目前可供选择的方案包括：a）单独增设0号高加，可选择全负荷投运，结合锅炉侧给水温度要求调整进入0号高加 蒸汽量。预期部分负荷最多可降低热耗35 kJ/

11、kW. h。b）在汽缸1段抽汽口前开孔，作为低负荷1号高加备用汽源，即0段抽汽，仅增加管道 及阀门，部分负荷时高加切换至0段抽汽，提高给水温度。应对0段抽汽口位置的选 取进行论证。该项改造在低负荷预期最多可降低热耗约10 kJ/kW. h。c）提高1段抽汽参数，须在1段抽汽管道上增设调节阀控制1号高加不超过原设计工作 压力，当1段抽汽压力超过原设计的最大工作压力值时调整阀门，THA及以下负荷时 调阀保持全开状态，提高THA及以下负荷的经济性。该项改造在低负荷时预期最多可 降低热耗约10 kJ/kW. ho5. 3 蛇形管高压加热器标准分享口巴 http:/www. bzfxb. comT/CE

12、EMA 0042022标准分享口巴 http:/www. bzfxb. com传统u形管高加管板位置在机组运行负荷频繁变化时容易产生疲劳裂纹，带来安全隐患。 蛇形管高压加热器的管侧部件包括给水进出口集管和蛇形换热管，用厚度较薄的集管代替了 传统U形管高加中的水室及管板结构，换热管通常在壳体内弯成三程；壳侧部件主要由蒸汽 进口、疏水出口和壳体组成。蛇形管高加的集管与换热管之间为对接焊，并采用100%无损 探伤检测保证焊接质量，而且其换热管弯头较多，可以更好地吸收变工况引起的管束热变形。 蛇形管高压加热器与U形管高压加热器比较，具有以下优点：a）热弹性好（集管厚度为70130mm，厚度仅为U形管高

13、加管板的15%左右），疲劳 裂纹产生的概率大大降低；b）工况包容性好；c）相较于U形管高加温升3C/min,温降2 C/min,蛇形管高加的温升温降速率可达 10C/min,可以允许更多的变工况运行次数，能更好地满足当前机组快速启停，调 峰频繁的需求；d）管口耐冲刷能力较强；e）对过热段蒸汽出口含湿现象不敏感；f）对水位波动不敏感；g）可靠性高。5.4汽动给水泵组性能提升采用新型高效叶型等技术对给水泵汽轮机进行通流改造，可以机组提高效率，减少从大 机的抽汽量，从而提高整机的经济性。通过CFD设计手段对给水泵叶片型线进行重新优化设计，使给水泵设计高效工况点符合 实际管道阻力特性，流量符合实际工况

14、所需流量，提高泵的运行效率，起到一定节能效果。 5.5锅炉排烟余热高能级深度利用锅炉的排烟损失是锅炉各项能量损失中最大的一项，约占锅炉总能量损失的5%8%。通 过对煤电机组，尤其是排烟温度较高机组烟气余热的合理利用，能产生可观的节能效果。目 前火电厂常用的烟气余热利用技术包括以下几种：a）低温省煤器技术。通过在空预器出口合适位置布置的低温省煤器，将烟气余热返回 到凝结水侧，提高凝结水温，减小汽轮机侧低加抽汽量。低温省煤器如布置在电除 尘器入口还可降低飞灰比电阻和烟气体积流量，提高除尘效率。低温省煤器技术通 标准分享口巴 http:/www. bzfxb. comT/CEEMA 0042022

15、标准分享口巴 http:/www. bzfxb. com常可降低供电煤耗11.5g/kWh。b）风水联合余热利用技术。在低温省煤器技术的基础增加了空预器冷一、二次风暖风 器及凝结水换热器，通过闭式循环水将低温省煤器和暖风器串联组成风水联合换热 系统；一部分的烟气余热通过凝结水换热器加热凝结水，排挤汽轮机低压缸抽汽， 增加蒸汽在汽轮机内的做功，从而节省煤耗；另一部分烟气余热通过暖风器加热空 预器进口的冷风回到锅炉，提高锅炉效率，同时也可解决空预器低温腐蚀的问题。 风水联合余热利用技术通常可降低供电煤耗1.5-2. 8g/kWh。c）空预器旁路深度余热利用技术。在风水联合余热利用技术的基础上增加空

16、预器旁路 烟道，在旁路烟道内沿烟气流向依次布置给水换热器和凝结水换热器。通过给水换 热器加热给水可减少汽轮机高加抽汽，实现锅炉出口烟气余热的梯级利用，达到更 佳的节能效果。空预器旁路深度余热利用技术通常可降低供电煤耗3. 55g/kWh。5.6风机及烟风管道节能优化改造一次风机、送风机及引风机（或增压风机）厂用电率占比较大，随着机组深度调峰及灵 活性改造完成后，风机设备在低负荷下厂用电率将大幅增加，因此设法降低电站风机耗电率， 特别是低负荷下的厂用电率，对机组灵活性改造后的经济运行有着十分重要意义。电站风机节能方案的确定和实施须建立在现场热态性能试验基础上确定，以保证最大节 能效果。对于离心式

17、风机而言，可考虑采用更换高效叶轮、整体改造或加装调速装置来实现节能。 对于直吹式制粉系统配套的离心式一次风机在加装调速装置时需根据风机自身特性进行稳 定性分析，不可盲目进行。对于静叶可调轴流式风机，推荐采用加装调速装置来实现风机节能。对于动叶可调轴流式风机，节能方案选择性多（如减半数叶片、双速电机、更换高效叶 片、加装调速装置、整机更换等），需对比各种节能方案的投资回收周期，确定适用的改造 方案。风机配套调速装置形式多样，并不局限于高压变频器，但液力耦合器装置不推荐采用。 变频调速装置（高压变频器）投资费用相对较高，推荐采用风机分档调速技术，将最大程度 上节省投资费用。600MW容量及以上等级

18、机组配套的静叶可调轴流式引风机，可考虑采用小汽轮机驱动或 汽电双驱节能方案，可实现一定程度上的蒸汽梯级利用。但投资费用高，须在改造前需进行 经济性论证，保证合理的投资回收周期。风机设备加装调速装置前，必须对现有风机和电机轴系进行强度校核，避免发生叶片、 轴系等部件断裂的情况。对于仍采用引风机、增压风机联合运行的机组，推荐进行引风机、增压风机合并改造， 以实现最大程度上的节能。电厂可根据机组负荷特性和风机设备自身情况，摸索单台风机运行经济性和安全性，在 超低负荷下采用单列风机运行模式。风机节能改造的同时建议对烟风管道进行内流优化，改善风机进气条件、减少涡流损失、 避免产生气流激振，最大程度上实现

19、节能降耗。5. 7 高耗能辅机变频改造深度调峰的机组，辅机设备经常在低负荷调峰运行，通过变频改造可提高火电机组辅 机在低负荷运行时的运行效率，降低厂用电率。具体可改造的辅机包括凝结水泵、给水 泵、送风机、一次风机、引风机、空压机和磨煤机等。对于这些辅机的改造，可从软启动 与变频改造两个方面入手：a）软启动：通常，对于5000KW容量以上的电机，如工频模式启动过程中电机或电网 无法承受启动电流、电压的冲击，可采用软启功改造的方式，实现平滑启动，降低 启动电流，避免启动过流跳闸。b）变频改造：变频器目前可做到容量从300kVA-35000kVA,电压等级3kV系列到11 kV 系列各种电压等级全对

20、应，完全涵盖火电厂各大小辅机。对于定转速运行并存在长 期运行在45Hz以下工况的辅机，均可进行变频改造提高低负荷运行效率。c）调速给水泵系统：汽动给水泵在低负荷运行时整体效率将下降15%-20%，可采用调 速给水泵的方式进行节能改造，在提高给水泵效率的同时节约厂用电率。将汽动给 水泵系统拆解为：发电机-齿轮箱-小汽轮机，给水泵-齿轮箱-电动机（配置变频器 调速）-前置泵两部分。前部分发电量并入厂用电系统降低厂用电率，后部分采用 变频调速的方式提高低负荷运行效率。5.8光煤互补降碳技术标准分享口巴 http:/www. bzfxb. comT/CEEMA 0042022标准分享口巴 http:/

21、www. bzfxb. com在汽轮机节能改造技术领域内引入多能互补的理念，实现清洁能源与化石能源的互补利 用，充分融合汽轮机侧热力循环的梯级热利用和光热侧的高品质热供给特性，利用太阳能镜 场收集的热量加热导热介质（通常为导热油）进行热量存储，导热介质以热能形式补充汽轮 机热力系统，达到煤电机组节煤降碳效果。具体节煤效果需根据系统配置镜场面积、光照条 件、储热能力、汽轮机热力系统补热接口位置等确定。6系统及辅机供热改造措施6.1热泵利用循环水余热及热泵综合应用6. 1. 1吸收式热泵吸收式热泵是一种通过消耗少量的中高品质的蒸汽将大量的低温热能转移到高品质的 系统设备。对于热电联产机组可采用机组

22、抽汽作为驱动热源，利用热泵机组，回收汽轮机循 环冷却水余热，实现对外热网水供应（热水温度一般为70-90C左右）6.1.2基于电厂余热深度利用的压缩式热泵供热系统压缩式热泵是一种可以通过消耗少量电能或机械能将大量低品位热能转移到高品位热 能的系统级设备。压缩式热泵供热系统技术是利用部分高温循环水和少量的电能，实现对外 热网水供应（热水温度一般不超过75C）6.2高低旁路供热高低旁路供热改造技术主要适用于300MW及以上有较大工业供热或采暖用汽需求、且需 要深度调峰的供热机组，是供热机组灵活运行方式之一。可利用机组己有旁路或新建旁路，旁路部分主蒸汽或再热汽流量，实现对外供热。具体 可以分为：a）

23、低旁单独对外供热；b）旁路部分主蒸汽对外供热；c）主蒸汽减温减压对外供热；d）汽轮机高低旁路联合供热。目前应用较多的是低旁单独对外供热和汽轮机高低旁路联合供热两种方式。此外，通过 主、辅设备及控制逻辑适配性改造，实现“停机不停炉”，达到热电解耦及提升供热安全可 T/CEEMA 0042022 靠性的目的。高低旁路供热多采用新建旁路方案。新建高压旁路，增设关断阀、减温减压装置；在锅 炉再热器出口、中压缸进汽调节阀入口前的热再蒸汽母管设置三通，设置热再蒸汽抽汽管道、 关断阀、减温减压装置、关断阀后并入厂区采暖蒸汽管道，配套进行减温水、热控等部分改 造。6.3供热系统与热力系统鍋合运行优化机组供热改

24、造尤其是配合灵活性改造后，热力系统运行方式大幅偏离设计工况，原热力 系统、回热系统、补水系统、除氧装置与供热系统的匹配运行及优化设计直接关系到机组灵 活运行能力与改造效果；热网加热器疏水与低压回热系统、低温省煤器耦合运行，并关注其 对凝结水精处理装置的影响；各级高压及低压加热器参数选型及其疏水、除氧器等均应重点 关注并进行相应的核算或改造。7系统及辅机灵活性改造措施7. 1储热罐储热罐以水作为储热介质，通过冷热水自然分层，达到储热目的，储热罐根据其用途可 分为常压罐和带压罐。大型斜温层储热罐主要用以解决热电联产机组存在的热电耦合问题，同时也可增加机组 调峰的灵活性与安全性、提高机组热利用效率以

25、及满足频繁变负荷的需求。与传统的双罐系 统相比，斜温层热水储罐实现了一个罐同时存储冷热介质，可节省设备的投资与占地面积并 简化了系统。热水储热供热方案设计运行方式一般为电网负荷高峰时储热，电网低谷时利用储热对外 供热，其理想的运行方式是一个昼夜完成一次储热和放热过程，储热和放热的周期一般不超 过一周。储热供热方案更适合于电负荷峰谷差较大，且调峰周期较短的电网环境，其对长时间低 负荷调峰的适应性较差。从投资成本来看，热水储热方案的对建设储热罐的场地要求和建设成本均较高。7.2电锅炉在热源侧设置电热锅炉可以弥补低负荷供热抽汽不足的缺口，以实现热电解耦。该技术 原理是通过电锅炉直接加热热网循环水，增

26、加电能消耗，降低电厂上网电量，变相实现提高 机组的电调峰能力以及电网对新能源的消纳能力。电锅炉具有“完全”的热电解耦能力，热电解耦能力强，不足之处在于直接将高品质的 电能转换为热能。虽然电能到热能的转换效率可达99%以上，但电能的生产过程，一次能源 的利用效率往往只有30%-40%（常规火电厂热效率且在低负荷工况）。相当于燃料发热量的 30%-40%用于供热，是一种能源浪费的调峰措施。与直接利用热能供热的方式相比，能量损 失大。电锅炉供热改造单位投资大，电锅炉调峰供热对电网调峰政策的依赖性高，由于能源 利用率低，煤耗高，若没有调峰政策补贴，则很难回收投资成本，政策风险较高。7. 3 熔盐储热辅

27、助调峰熔盐储热系统采用电或者蒸汽加热熔融盐。储热过程：电加热器或者蒸汽加热器将来自 低温罐的熔融盐加热之后存储到高温罐当中，有效降低机组的上网负荷，达到深度调峰的目 的，同时该加热负荷可以参与机组调频，提高机组调频能力。放热过程：利用热熔融盐泵将 高温罐中的热盐驱动进入盐-水换热器系统，释放热量之后返回到低温罐；利用升压泵提高 除氧器出口水压力到工业供汽所需压力，进入盐-水换热器系统吸热达到工业供汽要求的温 度之后接入工业供汽母管，该过程可以代替机组供汽，使得机组的调峰深度不受工业供汽的 限制。熔盐蓄热供汽技术属于新型工业热解耦技术，可以辅助汽轮机实现连续稳定供汽能力， 避免原供汽运行模式下汽轮机抽汽点压力不满足要求。熔盐储热辅助调峰适用于有频繁调峰需求，特别是有工业供汽需求的煤电机组。但电加 热蓄热或主蒸汽加热熔盐都是增大煤耗的过程，需根据实际工程进行经济技术评价。7. 4 基于电化学技术的调频储能火电的调频能力主要取决于锅炉的反应情况，常规的火电很难适应短期高频的频率波 动。基于电化学储能的调频技术是以常规火电机组支撑电网基本负荷，联合电化学储能响应 AGC调频指令，实现快速变负荷。基于电化学技术的调频储能需在电厂增设电储能设备，例 如磷酸铁锂电储能或超级电容储能等设备，电储能