600MW純凝汽輪機供熱改造研究

仲滿

【摘 要】隨著環(huán)保問題日益嚴(yán)重，地方性供暖小鍋爐房因其能源利用率低、污染嚴(yán)重，勢必將成為環(huán)保部分的整治目標(biāo)，將大型純凝式火力發(fā)電機組改造成抽凝式熱電聯(lián)產(chǎn)機組符合國家節(jié)能減排政策，具有改造周期短、技術(shù)相對成熟等優(yōu)越性，而且可以充分利用大型火電機組能源利用率高、環(huán)保設(shè)施完善等優(yōu)勢，改造后節(jié)能減排效果顯著。

【關(guān)鍵詞】600MW機組；凝汽式汽輪機；供熱改造；節(jié)能；環(huán)保

前言

作為北方特有的季節(jié)性供熱小型鍋爐房，其能源利用率低，而且絕大多數(shù)環(huán)保設(shè)施不完善甚至未安裝環(huán)保設(shè)施，隨著環(huán)保問題日益嚴(yán)重，關(guān)停小型鍋爐房成為地方政府完成節(jié)能減排的新突破口。新建大型熱電聯(lián)產(chǎn)機組存在著審批難、建設(shè)工期長、工程造價高等諸多制約因素，對現(xiàn)有600MW級甚至1000MW級大型發(fā)電機組進(jìn)行供熱改造，符合國家節(jié)能減排政策[1]，具有審批容易、改造周期短，而且充分利用大型發(fā)電機組效率高、環(huán)保設(shè)施完善等優(yōu)勢，實現(xiàn)地方政府與發(fā)電企業(yè)的互利共贏，是取締地方小鍋爐房供熱，實現(xiàn)節(jié)能減排最為快捷和有效的手段[2]。

1 供熱改造

1.1系統(tǒng)及改造方案介紹：

某廠兩臺哈爾濱汽輪機廠生產(chǎn)的N600-16.67/538/538型，亞臨界一次中間再熱、三缸四排汽式凝汽式汽輪機，其供熱改造工程采取當(dāng)前應(yīng)用較為普遍的技術(shù)，即將電廠2x600MW純凝機組汽輪機的中、低壓缸聯(lián)通管更換為帶有抽汽口的聯(lián)通管，各引出一根DN600的蒸汽供熱母管對距離160米外的供熱首站熱網(wǎng)進(jìn)行供汽，將原純凝汽式汽輪機組改造為熱、電聯(lián)供抽凝式供熱機組[3]。供熱抽汽為可調(diào)整抽汽，通過在聯(lián)通管上加裝蝶閥來實現(xiàn)，同時在新增抽汽管道上增設(shè)安全閥、氣動逆止閥、快關(guān)調(diào)節(jié)閥（帶中停蝶閥）、電動閘閥等閥門以滿足供熱期間對機組安全的保護(hù)要求和對供熱參數(shù)的控制需要，供熱所有閥門的控制進(jìn)入機組DCS系統(tǒng)。改造后的機組抽汽作為熱網(wǎng)首站內(nèi)加熱器的汽源加熱供熱循環(huán)水，加熱后熱網(wǎng)循環(huán)水供給廠外熱網(wǎng)，加熱后蒸汽凝結(jié)水進(jìn)入機組6號低壓加熱器出口的凝結(jié)水管道，經(jīng)過高壓除氧器除氧后全部回收到熱力系統(tǒng)，以保證機組熱力系統(tǒng)的汽水平衡[4]。供熱抽汽系統(tǒng)、供水、回水系統(tǒng)等均設(shè)置流量測量裝置，其數(shù)據(jù)作為回收供熱費用的計算依據(jù)。

1.2 供熱參數(shù)介紹

供熱改造后可供采暖抽汽壓力0.85 MPa，溫度335.1℃，每臺機組額定抽汽量165t/h ，最大抽汽量350t/h。電廠的年均負(fù)荷率是70%，此工況下每臺機組額定抽汽量時對應(yīng)發(fā)電功率為420000kW。兩臺機組全年供熱能力為950400GJ，在滿足當(dāng)?shù)睾８坶_發(fā)區(qū)供熱面積200萬平方米的需求外，同時可實現(xiàn)能源梯級利用，充分發(fā)揮大機組效率高、熱耗低的優(yōu)勢，拓展企業(yè)經(jīng)濟增長途徑，提高企業(yè)經(jīng)濟效益，促進(jìn)經(jīng)濟快速增長的需要。

1.3供熱系統(tǒng)控制接入主機DCS控制系統(tǒng)：

供熱抽汽聯(lián)通管上的抽汽壓力調(diào)節(jié)蝶閥采用遠(yuǎn)動操作功能，遠(yuǎn)動控制信號均采用標(biāo)準(zhǔn)信號，接入機組DEH控制；快關(guān)調(diào)節(jié)閥（液動）、電動閘閥、疏水系統(tǒng)以遠(yuǎn)動操作功能、遠(yuǎn)動控制及熱控測點均采用標(biāo)準(zhǔn)信號，接入機組SCS系統(tǒng)控制，供熱投切邏輯由主機DCS系統(tǒng)實現(xiàn)。

1.4 強度核算及聯(lián)鎖保護(hù)

增加供熱抽汽系統(tǒng)的機組通流部分及其它各部件進(jìn)行強度校核計算，其中由于中壓排汽壓力可以控制在純凝水平，高中壓通流各級動靜部分強度安全；抽汽400t/h后，低壓部分流量接近純凝時的69.1%，根據(jù)末級葉片的工作特性，低壓部分也可以長期安全運行；供熱期間核算抽汽后的脹差、軸位移變化值和軸向推力在允許的范圍內(nèi)。為保證機組在供熱狀態(tài)下有足夠的低壓缸蒸汽流量，低壓缸進(jìn)汽壓力應(yīng)不低于0.23MPa，抽汽調(diào)節(jié)蝶閥在最小行程內(nèi)仍要有足夠的通流量不低于375t/h；供熱抽汽壓力調(diào)節(jié)蝶閥在最小開度時仍有400t/h的蒸汽流量，以保證低壓缸的最小進(jìn)汽量，防止因鼓風(fēng)磨擦產(chǎn)生的熱量不能被及時帶走，而導(dǎo)致低壓缸脹差增大；外界熱負(fù)荷突降導(dǎo)致中壓缸排汽壓力升高至安全門動作定值時，安全門動作排汽泄壓，防止聯(lián)通管瞬間超壓，以保證汽輪機組安全運行。

2 改造后節(jié)能減排效果

2.1 供熱期間降低機組供電煤耗

改造后初期熱用戶距離電廠5公里管路散熱損失相對較小，同時受暖冬、當(dāng)?shù)毓釡囟绕偷纫蛩赜绊懀F(xiàn)階段對外供熱供回水溫度70/50℃，即可滿足當(dāng)?shù)囟静膳覂?nèi)溫度18℃的溫度要求，遠(yuǎn)低于供回水溫度120/70℃的設(shè)計值，因此改造后初期滿足現(xiàn)有供熱需要抽汽量為80t/h，根據(jù)電廠年均負(fù)荷參數(shù)（70%）下的機組熱耗計算，供熱初期階段降低煤耗7720t/年，近期抽汽量增加至145t/h后降低煤耗15440t/年，初步估算滿足開發(fā)區(qū)入網(wǎng)的供熱面積200萬㎡的情況下，年節(jié)約標(biāo)煤量38996.72噸。但現(xiàn)階段80t/h的抽汽量，相比350t/h的抽汽能力，利用率偏低，該公司正積極與15公里外的樂亭縣政府相關(guān)部分進(jìn)行協(xié)商，爭取早日開發(fā)樂亭縣的供熱面積；同時與駐區(qū)企業(yè)聯(lián)系對外進(jìn)行工業(yè)用汽供汽事宜，隨熱負(fù)荷增長，節(jié)約能源量將隨之增加。

2.2 優(yōu)化全年發(fā)電結(jié)構(gòu)

該企業(yè)凝汽器采取海水開式循環(huán)水冷卻，冬季單機單臺循環(huán)水泵，甚至雙機單臺循環(huán)水泵即可達(dá)到最佳真空，相比夏季雙機四臺循環(huán)水泵，由于全年電負(fù)荷電網(wǎng)統(tǒng)籌規(guī)劃，電量相對比較固定，但在冬季供熱期，充分利用電網(wǎng)對供熱機組在供熱期間"以熱定電"的負(fù)荷政策，在全年循環(huán)水泵電率處于最低值冬季供熱期間內(nèi)多發(fā)電，有效的降低機組廠用電率。

2.3 節(jié)能減排效果明顯

通過由電廠集中供熱取締當(dāng)?shù)?4臺效率在60～65%在之間的高煤耗、高污染的供熱小鍋爐，而大型火力發(fā)電廠鍋爐的效率在93%，以上，煤燃燒比較充分，并且配備有完備的脫硫、脫硝、電除塵等設(shè)備，完全可以滿足國家環(huán)保的要求，將降低冬季供熱的環(huán)境污染，根據(jù)當(dāng)?shù)卣俜浇y(tǒng)計，供熱改造后的冬季供暖期，該開發(fā)區(qū)范圍內(nèi)每年減少標(biāo)煤消耗23094噸，減少灰渣排放6928噸、粉塵56噸、二氧化硫746噸、氮氧化物373噸以及二氧化碳57735噸，大大減輕城市冬季供熱期間的環(huán)境污染問題。

結(jié)論：將大型純凝式火力發(fā)電機組改造成抽凝式熱電聯(lián)產(chǎn)機組，符合地方政府節(jié)能減排規(guī)劃政策，改造后供熱參數(shù)穩(wěn)定，機組運行參數(shù)穩(wěn)定，節(jié)能減排效果顯著。大型火力發(fā)電機組，其機組性能穩(wěn)定，集中控制的供熱參數(shù)也就相對穩(wěn)定，而且供熱期間非停次數(shù)少，因此由電廠集中供熱的第一年，以往因小型鍋爐房運行不穩(wěn)定造成的居民采暖頻繁中斷或者采暖參數(shù)波動大的情況不復(fù)存在，提高的群眾的生活質(zhì)量，具有一定的社會效益。

參考文獻(xiàn)：

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