多舉措維持抽凝式汽輪機組對外供熱后的能量循環(huán)平衡

張 昆

(焦作馮營電力有限責(zé)任公司，河南 焦作 454171)

0 引言

焦作馮營電力有限責(zé)任公司(以下簡稱“馮營電力”)裝機容量2×60 MW，配套2臺240 t/h的循環(huán)流化床鍋爐和2臺60 MW凝汽式汽輪發(fā)電機組，汽輪機通流級數(shù)共22級(1個調(diào)節(jié)級+21個壓力級)，其中非調(diào)節(jié)抽汽回?zé)峒墧?shù)6級(2高加+3低加+1除氧器)，分別裝在汽輪機第6、9、11、15、18、20級后。

近年來，隨著國家產(chǎn)業(yè)政策要求和市場需求的引導(dǎo)，馮營電力已將熱電聯(lián)產(chǎn)作為企業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的新方向。

1 抽凝式機組對外供熱實施方案

抽凝式機組進(jìn)行對外供熱是指部分沒有做完功的蒸汽從汽輪機抽汽口中抽出供給熱用戶，剩余蒸汽在汽輪機內(nèi)繼續(xù)做功后排入凝汽器內(nèi)。抽凝式機組對外供熱具備下列特點：①抽汽量可以通過閥門進(jìn)行調(diào)整，在機組出力限值內(nèi)，電負(fù)荷不受熱負(fù)荷的限制。②外供蒸汽直接通過蒸汽管道輸送至熱用戶，無附屬熱網(wǎng)耗功設(shè)備。③供熱介質(zhì)如不進(jìn)行回收，因凝結(jié)水量減少，會增加化學(xué)水處理系統(tǒng)的制水能力。

1.1 供熱方案分析

為最大程度減少對抽凝機組本體通流部分的改造，保證抽凝式機組在對外供熱時，實現(xiàn)既能滿足熱用戶的用熱參數(shù)，又不影響機組安全穩(wěn)定運行的目標(biāo)。供熱方案選用抽凝式機組回?zé)嵯到y(tǒng)中現(xiàn)有的六級非調(diào)整抽汽進(jìn)行對外供熱，此供熱方案不僅能在利用現(xiàn)有設(shè)備的基礎(chǔ)上增加電廠的供熱能力，還能減少抽凝式機組的熱損失，具有投資少、見效快的優(yōu)勢。同時為防止抽凝式機組因排汽溫度過高，損毀末級葉片，在不改變抽凝式機組配汽結(jié)構(gòu)的前提下，利用非調(diào)整抽汽進(jìn)行對外供熱時，需退出相對應(yīng)的加熱器運行。

1.2 供熱方案選擇

因目前馮營電力外供熱用戶的用熱參數(shù)為1.5 MPa、320℃，用汽量約10 t/h，在抽凝式機組對外供熱參數(shù)與熱用戶用熱參數(shù)最為接近時，熱量損失最少，機組運行的經(jīng)濟(jì)性最高，根據(jù)抽凝式機組六級非調(diào)整抽汽參數(shù)，供熱方案選用抽凝式機組二段抽汽進(jìn)行對外供熱。其中抽凝式機組六段非調(diào)整抽汽具體參數(shù)見表1。

表1 抽凝式機組六段非調(diào)整抽汽具體參數(shù)

2 抽凝式機組供熱后能量失衡分析

對于裝機容量較小的抽凝式機組，因加熱器數(shù)量、熱補償形式相對較少，大量對外供熱后勢必會影響熱力系統(tǒng)的整體正常運行。針對此次利用抽凝式機組二段抽汽進(jìn)行對外供熱，需要同時解列2臺高壓加熱器運行，造成主給水溫度降低，影響鍋爐蒸發(fā)量，而鍋爐蒸發(fā)量下降和對外供汽量增加又會導(dǎo)致機組發(fā)電量減少，因而出現(xiàn)了機、爐能量失衡的狀況。即主給水溫度下降約85℃、蒸發(fā)量減少約31.27 t/h、對外供汽量增加8 t/h、機組發(fā)電量減少約7 300 kW/h，具體分析如下。

2.1 給水溫度降低，蒸發(fā)量下降

抽凝式機組二段抽汽作為1#高加的加熱蒸汽，進(jìn)行對外供熱后，因目前1#、2#高加采用逐級自流方式，需同時解列1#、2#高加汽側(cè)運行，致使主給水溫度由210℃(焓值901.998 kj/kg)降至125℃(焓值537.375 kj/kg)。根據(jù)鍋爐給水流量，可得出1#、2#高加解列后，鍋爐因給水溫度降低所損失的熱值約83.86 GJ/h。因鍋爐需要更多的熱量，將給水加熱成過熱蒸汽，故造成鍋爐蒸發(fā)量減少。

2.2 對外供汽量增加，發(fā)電量減少

據(jù)統(tǒng)計，抽凝式機組目前平均對外供汽量約8 t/h，根據(jù)對外供汽及補水焓值，可得出抽凝式機組二段抽汽對外供汽的熱值約為24.05 GJ/h，因此部分蒸汽不在汽輪機內(nèi)繼續(xù)做功發(fā)電，無法將熱能轉(zhuǎn)換成動能，勢必會造成機組發(fā)電量減少。

綜上所述，利用抽凝式機組二段抽汽進(jìn)行對外供熱后，因主給水溫度的降低和對外供汽量的增加，造成熱量損失，直接造成了鍋爐蒸發(fā)量下降、機組發(fā)電量減少，打破了抽凝機組供熱前機、爐的能量循環(huán)平衡。

3 積極采取應(yīng)對措施

抽凝式機組利用現(xiàn)有抽汽管道進(jìn)行對外供熱，雖會造成主給水溫度降低，對熱力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生一定影響，但鍋爐在設(shè)計時已考慮如何在高加全切工況下，如何保證鍋爐蒸發(fā)量。故為解決抽凝機組對外供熱后的能量損失，重點從提升鍋爐出力方面制定了下列具體措施。

3.1 減小入爐燃料顆粒度，保證燃料充分燃燒

燃料顆粒度對循環(huán)流化床鍋爐運行工況的影響主要表現(xiàn)在對密相床燃燒份額和物料平衡的影響上，燃燒顆粒度小，密相床燃燒份額小，會有足夠的細(xì)顆粒吹入懸浮段，再次燃燒，傳出熱量，而且還會使旋風(fēng)分離器分離出足夠多的灰量，用來控制床溫。因此，減小入爐燃料顆粒度，是提升鍋爐正常出力的重要手段。

馮營電力目前分別有A、B兩套燃料輸送系統(tǒng)，其中A系統(tǒng)采用破碎機對燃料進(jìn)行破碎，A系統(tǒng)燃料輸送時間短，但破碎后的燃料顆粒度合格率較低；B系統(tǒng)采用滾動篩對燃料進(jìn)行破碎篩選，破碎后的燃料顆粒度合格率高，但燃料輸送時間相對于A系統(tǒng)較長。故燃運車間一方面通過采取調(diào)整破碎機滾筒間隙，提升燃料顆粒度的合格率；另一方面加大對B系統(tǒng)使用頻率的考核力度，鼓勵運行班組采用B系統(tǒng)進(jìn)行燃料輸送。保證了入爐燃料顆粒度全部在0～10 mm的規(guī)定內(nèi)，通過減小入爐燃料顆粒度，保證了燃料的充分燃燒。

3.2 控制鍋爐返料量，增大爐料循環(huán)倍率

返料作為循環(huán)流化床鍋爐的載熱體，是將爐膛出口高溫?zé)煔庵形慈紵M的較大顆粒飛灰返入爐膛內(nèi)重新燃燒，返料量減少會造成爐膛內(nèi)的燃料循環(huán)倍率降低，導(dǎo)致鍋爐受熱面吸收的熱量變差，致使鍋爐蒸發(fā)量降低。因此控制鍋爐返料量，是增大爐料循環(huán)倍率的關(guān)鍵。

馮營電力每臺鍋爐各設(shè)置3臺冷渣器，其中因1#、3#冷渣器進(jìn)渣口對應(yīng)返料器出口位置，經(jīng)實地觀察發(fā)現(xiàn)，當(dāng)1#、3#冷渣器轉(zhuǎn)速較高時易出現(xiàn)冷渣器排放細(xì)料過多的問題，影響鍋爐返料的正常燃燒。因此鍋爐車間加強了對燃燒工況的監(jiān)視和運行調(diào)整，在保證鍋爐料層、差壓值在正常區(qū)間范圍內(nèi)的前提下，將1#、3#冷渣器轉(zhuǎn)速降低50%運行，同時采取和2#冷渣器切換運行的模式。

通過對冷渣器運行形式的切換和轉(zhuǎn)速的調(diào)整，返料溫度提升了21.6℃，標(biāo)志著返料在爐內(nèi)得到了充分燃燒，同時也增加了爐料的循環(huán)倍率，提升了鍋爐的循環(huán)倍率。

3.3 合理調(diào)整燃燒工況，提升鍋爐蒸發(fā)量

馮營電力將煤耗、燃料配比等主要運行指標(biāo)加入到值際運行考核中，利用日統(tǒng)計、周總結(jié)、月考核的獎懲機制，督促鍋爐車間根據(jù)鍋爐燃燒工況的變化情況，及時調(diào)整運行參數(shù)，并適時增加煤泥的摻燒比例，保證鍋爐始終在良好的工況下運行，不斷提升鍋爐蒸發(fā)量至正常值，彌補機組對外供熱后的熱量損失。

4 效益分析

4.1 社會效益

馮營電力作為裝機容量較小的熱力發(fā)電廠，多年來一直以發(fā)供電為主，通過此次利用高效潔凈的蒸汽進(jìn)行對外供熱，不僅滿足了熱用戶的用熱需要，減少了污染物的排放量，還是對國家加快降低煤電機組供電煤耗、提升供熱能力，構(gòu)建綠色高效安全的電力、熱力供應(yīng)體系政策的積極響應(yīng)。

4.2 經(jīng)濟(jì)效益

通過運用減小入爐燃料顆粒度、調(diào)整燃料配比、優(yōu)化鍋爐燃燒工況等手段方法，不僅彌補了抽凝式機組二段抽汽對外供熱的熱量損失，實現(xiàn)了循環(huán)流化床鍋爐和抽凝式汽輪機對外供熱的能量循環(huán)平衡，使鍋爐蒸發(fā)量由202 t/h提升至221 t/h，汽輪機發(fā)電功率由52.7 ΩW/h提升至60 ΩW/h，每年還能為電廠創(chuàng)造售熱收益約500萬元。

5 結(jié)語

馮營電力發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)不僅是立足企業(yè)生存的必要條件，更是企業(yè)持續(xù)發(fā)展的動力源泉，雖然此次利用抽凝式機組進(jìn)行對外供熱后造成了機、爐的能量失衡，但馮營電力積極從技術(shù)分析和管理提升兩方面為抓手，經(jīng)過分析、調(diào)整，及時彌補了抽凝機組對外供熱后的熱量損失，最終實現(xiàn)了供汽與發(fā)電兩者兼顧的既定目標(biāo)。