科技计划项目申报书范本

科技计划项目申报书

计划类别：

项目类别：

项目名称：凝汽器补水系统及空冷技术的研究与应用

申请单位：

起止年限：2017年至2018年

申报日期：2017年11月12日

科技局

二零一六年十月制

一、项目的意义与目标

（一）意义和必要性

研究的背景和意义：

在现代大型电站凝汽式汽轮机组的热力循环中，凝汽设备的真空度是汽

轮机运行的性能考核指标，也最能直接影响到整个汽轮机组的安全性、可靠性、稳定性和经济性。实际运行经验告诉我们，凝汽器的真空水平对汽轮发电机组的经济性有着直接影响，汽轮机真空严密性差会直接导致一是降低汽轮机组的效率，有资料显示，真空每下降1kpa，机组的热耗将在家70kJ/kw，热效率降低1.1%，增加发电煤耗约3-5g/kwh；二是威胁汽轮机的安全运行。

因此提高真空度，维持机组经济最佳真空运行，提高整个汽轮机组的热经济性、保证汽轮机安全运行等方面很有必要。

其次根据新疆自治区节能监查总队对能源发展的规划，在到2020年，现役燃煤发电机组改造后平均供电煤耗低于310克/千瓦时，其中现役60万千瓦及以上机组（除空冷机组外）改造后平均供电煤耗低于300克/千瓦时。优先淘汰改造后仍不符合能效、环保等标准的30万千瓦以下机组，特别是运行满20年的纯凝机组和运行满25年的抽凝热电机组。逐步淘汰改造后平均供电煤耗不达标的火电机组。

直接空冷机组通常在设计时因考虑空冷散热面积与当地全年最热气温满负荷小时数的经济性关系，空冷机组普遍存在夏季高温时段背压高，煤耗高，带不满负荷的情况。

我厂#1机组于2012年投产，#2机组于2013年投产，环境温度达到30℃以上时机组运行工况变差，机组真空降低，当环境温度高达33度以上时，更是严重制约机组负荷。在7、8、9月份，机组平均发电煤耗在330g/KW.h以上。

为解决空冷的不足，我厂技术人员对凝汽器补水系统及空冷技术进行研究，研究项目成立后可降低机组背压1~3kpa，节约发电煤耗约3-5g/kwh，全

年可节煤约3374吨。一吨煤按300元计算，折合人民约101.22万元。

必要姓：

由于直接空冷机组采用空气冷却汽轮机排汽，所以与湿式冷却塔的常规冷却系统相比，空冷系统的冷却性能受环境条件的影响更大，对环境气温和自然风的变化更加敏感。

我厂所在地气象资料统计：25℃及以上的年平均小时数1153小时，气温≥27℃时，5级以上大风也频繁出现，高温突发大风对机组运行造成极大安全隐患（突然大风曾经使机组真空下降10kPa之多）。

根据我厂#1机组运行记录及相关资料分析得出以下初步结论：

1、我厂空冷凝汽器设计之初根据当时条件，采用较高ITD值，空冷凝汽器能基本保证汽轮机经济运行。

2、环境温度在25℃（实际热风循环会增加2～3℃）以上时，空冷凝汽器运行能力开始偏离设计值，原因之一在于空冷式换热器自身的换热机理限制。

3、在夏季7、8、9月份气温较高时，机组出力限制在90%左右，低压缸平均排汽背压在25kPa左右。

4、高温突发大风对机组运行造成极大安全隐患。

5、2015年12月2日，国务院常务会议决定，在2020年前对燃煤机组全面实施超低排放和节能改造，使所有现役电厂每千瓦时平均煤耗低于310克、新建电厂平均煤耗低于300克，对落后产能和不符合相关强制性标准要求的坚决淘汰关停。

综上所述，降低机组运行背压，降低煤耗不仅是机组经济高效运行的要

求，更是夏季机组安全经济运行的要求。更因为国家政策的要求，发电煤耗率的高低成为电厂生死存亡的关键问题，势在必行。

（二）项目主要目标和技术难点

主要目标：

为全面贯彻落实国家能源发展战略行动计划（2014—2020年），加快推动能源生产和消费革命，进一步提升煤电高效清洁发展水平，2014年国家能源局出台了煤电节能减排升级与改造行动计划（2014—2020年）。

全面落实“节约、清洁、安全”的能源战略方针，推行更严格能效环保标准，加快燃煤发电升级与改造，努力实现供电煤耗、污染排放、煤炭占能源消费比重“三降低”和安全运行质量、技术装备水平、电煤占煤炭消费比重“三提高”，打造高效清洁可持续发展的煤电产业“升级版”，为国家能源发展和战略安全夯实基础。

降低汽轮机排汽背压，提高真空，节约煤耗是国家能源发展的趋势。因此我们利用等效焓降法作为一种新的热力系统计算分析方法、在热力系统局部变化进行定量分析：空冷水从凝汽器补入这一过程中，补充水分吸收了一定的热量，增加了这部份蒸汽在机内的作功，同时，还减少了补充水吸热过程中的传热偏差，降低了传热过程中不可逆损失，提高热力功转换效率，回热效果明显提高。凝汽器对补水进行真空除氧，提高整个回热系统的除氧能力。补水在凝汽器中吸收排汽热量，减少了一定份额的余额损失，强化了热交换，降低了排汽温度和端差，改善了机组真空，而且在补水温度比排汽温度降低时，效果就越明显，不仅经济且利于机组接带负荷减少机组振动。以机组额定和设计参数为主，结合实际参数进行修正。最终推出“火力发电厂空冷无动力凝汽器补

水方式系统的节能改进”技术。

技术难点：

1、在目前空冷岛凝结水回水量的前提下，对凝汽器内汽轮机排汽和凝结水换热特性的影响需要进行全面评估设计。

2、高温天气下汽轮机低压缸排汽温度在80℃左右，真空在-52kpa下运行，其产品的可靠性对整个系统的稳定运行是一大考验。

3、该机设空冷补水系统为“凝汽器式”补充水系统，空冷水补充到凝汽器内降低排汽温度、提高机组真空，进出水方式均为母管制运行。技术改造后应对凝结水补水系统进行同步优化，以达到改造目的。

二、现有工作基础与优势

（一）国内外现有技术、知识产权和技术标准现状及预期分析

中国、美国、德国、日本、澳大利亚5个国家能效指标和环保排放开展对标研究，现给出燃煤机组能效国际对标主要结果：中国燃煤机组供电煤耗与日本燃煤机组相当，优于德国、美国、澳大利亚燃煤机组，处于世界领先水平。

2015年中国火电机组供电煤耗315g/kWh，2012年日本火电机组供电煤耗306g/kWh。

目前，国内关于降低机组排汽背压提高真空的研究工作已展开很久，技术思路也比较繁多，也提出了较多的解决思路，取得了一定的成果，现介绍如下：

技术一：直接空冷系统增设尖峰冷却装置

鸳鸯湖电厂2×660MW机组#1机组改造实例，鸳鸯湖电厂位于宁夏宁东煤电基地鸳鸯湖矿区，一期2×660MW机组投入运行时间较短，于2010年底

投入运行；其空冷系统的主要设备由SPX公司供货。空冷散热器采用单排蛇形铝翅片大直径椭圆管。该项目设计工况为环境温度31℃时空冷系统运行背压32kPa，在空冷系统设计中性能保证全年不满发时间为200小时，但是当环境温度超过30℃(实际夏季气温曾高达41.4℃)时，汽轮机背压升高，发电煤耗增大，汽机背压一般在35 kPa左右，较高时近40 kPa，机组出力在80%--90%之间，并且受大风、沙尘等外界客观因素易导致设备换热性能减弱，汽轮机背压变幅较大，从而导致机组出力受限、煤耗率提高，电厂热经济性降低。

该电厂直接空冷机组拟采用蒸发式凝汽器作为尖峰冷却装置解决其当前存在的诸多问题，为保证项目的可行性，先后进行了多次论证，最终项目采用蒸发式凝汽器作为尖峰冷却装置对直接空冷系统进行改造。

鸳鸯湖项目具体方案：从原直接空冷凝汽系统主排汽管道分流320t/h的蒸汽，采用16台FQN(Z)-15500型号的蒸发式凝汽器进行冷凝，设计达到的要求：夏季（6月～9月）实际运行排汽背压在原基础上降低8 kPa ～14 kPa，预留再扩建条件。2012年5月开始施工，7月安装成功，9月尖峰冷却装置投入运行，效果明显。

技术二：空冷岛增容改造

上都2号机组为600MW亚临界空冷机组，燃用褐煤，锅炉为哈锅厂生产的单炉膛Π型锅炉，汽轮机为东汽厂生产的直接空冷汽轮机。存在空冷岛面积偏小、性能差、夏季汽轮机排汽压力高的问题。原空冷岛采用SPX单排管结构，64个单元，传热面积153.3万m2，设计排汽压力13.7kPa，设计环境温度为33℃、机组额定出力时空冷系统设计背压30kPa。实际环境温度28℃时，机组背压已达34kPa左右，严重影响机组夏季带负荷能力。

改造方案：原空冷岛基础上增加一排和一列共15个空冷单元，面积增加45.28万m2

投资：3898万元

试验结果：在100%负荷下，环境温度11.6℃，排汽压力降低2.06kPa，估计夏季工况排汽压力可下降8kPa，平均供电煤耗可降低2.3g/kWh。

（二）项目申请单位及主要参与单位研究基础（已有的研究开发经历，科技成果、科研条件与研究开发队伍现状等）

项目申请单位：

XXXXXXXXXXXX有限公司是XXXXXXXXXXXXXXX有限公司的全资子公司。本公司设计容量2×330MW亚临界、直接空冷、单级抽汽、供热凝汽式发电机组，配2×1180t/h亚临界、一次中间再热煤粉锅炉。本公司做为XXXXXXXXXXXXX材料循环经济产业园的自备电厂为XXXXX、XXXXX、XXXXX 提供强大的电能和热能保障。本公司致力打造国内一流电厂，能耗指标先进的热电联产事业。已形成园区循环经济产业链。公司生产管理高效，下设综合部、计财部、生产技术部、安监部、工程部、企管办、化验室、运行部、检修部、燃运部、物资部11个部门.

主要参与单位：连云港市新泰电力辅机制造有限公司

连云港市新泰电力辅机制造有限公司位于国际性港口城市连云港，连云港连云港市海州区新坝镇普安工业园，注册资本为50万元人民币（万元），其中各类专业技术人员200余人，拥有中高级技术职称20余名。公司成立以来发展迅速，业务不断发展壮大我公司主要经营消声器、除氧器、射水抽气器加工、节能设备等。有良好的产品和专业的技术团队。

连云港市新泰电力辅机制造有限公司质量保证体系图

三、研究内容与考核指标

（

一）研究内容、技术路线和创新点

项目研究内容：

通过火力发电厂空冷无动力凝汽器补水方式系统的节能技术改进，提高机组真空

，降低发电煤耗。

技术路线：

1、将空冷到凝结水分流一路接至凝结器候部。

2、用喷淋装置雾化。

3、提高汽轮机排汽与凝结水的换热，降低排汽温度。

4、提升机组真空。

5、满足夏季机组出力。

6、降低发电煤耗。

创新点：

首先是技术创新，利用等效降焓法及对电厂汽轮发电机组进行了热力系统效益分析推出此技术。火力发电厂空冷无动力凝汽器补水方式系统的节能技术目前属于国内领先水平，具有独创性和前瞻性。

（二）主要考核指标（如形成的知识产权、技术标准、新技术、新产品、新装置、论文专著等数量、指标及其水平等）

技术指标部分：

1、空冷无动力凝汽器补水方式补水，可以解决凝结水溶解氧不合格的问题；

2、空冷无动力凝汽器补水方式补水，可以降低汽轮机的排汽温度，提高机组真空；

知识产权部分：

通过该项目的实施，申报2-5项发明专利，形成整理成熟的技术规范和标准。

（二）年度实施计划（年度计划任务及年度目标）

年度实施计划表：

（四）预期经济、社会、环境效益（如技术及产品应用产业化前景，在项目实施期内能够形成的市场规模与效益，对促进师市经济社会生态可持续发展及提升师市相关产业竞争力的作用等）

经济效益：

就1台330MW机组而言，真空度每提高1%，全年就可节煤3374吨，按每吨煤300 元计算，节能效益可达300x3374折人民币101.22 万元。

社会效益：

通过改造，可以降低燃煤的用量，降低发电成本，提高企业竞争力。

环境效益：

减少热损失并减少准南地区的煤矿开采，保护当地环境。

（五）与合作单位的合作协议；

通过本项目实施，可以以合盛热电为示范基地，在全疆推广。（六）与项目相关的其它证明材料或文件等。

通过本项目实施，可以培养电力技术人才。

四、项目总投资预算。

表1 项目（课题）预算表

单位：万元

1.企业承担课题任务，申请师市拨款与企业匹配自筹经费的比例应不低于1∶2；

2．专家咨询费开支标准：第一天每人800元，第二天及以后每人400元；不足半天的按半天计算，咨询费依据规定减半，超过半天的按一天计算。

3．管理费按照5%核定。

4.申请师市科技计划中的“科技创新能力与平台建设计划”、“其它计划”的项目，不得列支间接费用。

表2 承担单位与参加单位研究经费支出预算明细表

表3-1 项目（课题）预算支出测算表

（50万元以上项目填写此表）

. 学习参考.

. 学习参考.

要求：1、同一支出科目下不同支出内容要分别填报，表格允许增加行，如第一项“设备费”。

2、支出内容中涉及设备、材料、化验等的，需填写具体设备型号、材料种类、化验项目名称等，其它据实填写。. 学习参考.

六、实施机制：

（一）组织管理措施

（二）产学研结合模式

（三）知识产权与成果管理及权益分配

七、项目的风险分析与应对措施

八、有关附件：

（一）相关科研成果、专利等知识产权证明材料；

（二）申报科技和金融结合财政贴息专项计划的企业需提供2015年度财务审计报告、贷款合同、还款利息等材料；申报科技攻关与成果转化后补助等直接支付专项加护的科研、事业单位需提供2015年度资产负债表、收入支出表、结余分配表。

（三）项目相关技术领域的专利检索、查新报告，知识产权、技术标准分析报告；

（四）项目其它配套资金来源（如贷款、地方部门匹配资金等）的证明材料；

（五）与合作单位的合作协议；

（六）与项目相关的其它证明材料或文件等。