鄒縣發(fā)電廠335 MW純凝機組供熱改造

王效柱，李祥苓，端木顏峰，王樹春，趙新普，姜受坤，李曙光

(1.華電國際鄒縣發(fā)電廠，山東 鄒城 273522;2.華電漯河發(fā)電有限公司，河南 漯河 462000)

1 機組概況

華電國際鄒縣發(fā)電廠(以下簡稱鄒縣電廠)是一座特大型坑口電站，裝機容量4 540 MW(4×335 MW+2×600 MW+2×1 000 MW)，其中，4×335 MW機組是上海汽輪機廠20世紀70年代設(shè)計生產(chǎn)的N300－165/550/550型亞臨界壓力、四缸四排汽、中間再熱、沖動凝汽式汽輪機，于1985—1989年建成投產(chǎn)，并在2001—2003年進行了增容改造，機組改造后型號為N335－16.18/538/538型亞臨界壓力、四缸四排汽、中間再熱、沖動凝汽式汽輪機，機組實際熱耗為7984 kJ/(kW·h)。鑒于國家節(jié)能減排及國計民生方面的需求，為改善當?shù)爻鞘芯用竦纳顥l件，滿足鄒城市日益增大的采暖供熱需求，提高機組經(jīng)濟性與企業(yè)效益，鄒縣電廠于2010年3月對一期2×335 MW純凝機組進行了供熱改造。

2 供熱改造措施

鄒縣電廠2×335 MW純凝機組供熱改造工程主要內(nèi)容為:對#1，#2汽輪機本體進行改造，廠區(qū)內(nèi)建設(shè)供熱首站，并通過廠區(qū)內(nèi)新設(shè)的熱網(wǎng)管道與鄒城市熱力管網(wǎng)連接，主要滿足鄒城市采暖熱負荷。一期供熱改造包括#1和#2機組汽機本體、汽機供首站蒸汽管道及疏水管道改造。機組供熱蒸汽參數(shù)為0.35 MPa/232.1℃，供汽量為 600 ～700 t/h。#3，#4機組改造納入二期供熱改造，首站本期按2臺機組改造并留有擴建余地。

2.1 主機改造

鄒縣電廠2×335 MW純凝機組供熱改造工程供熱抽汽從中壓缸至低壓缸導汽管上接出至熱網(wǎng)首站，蒸汽參數(shù)為0.35 MPa/231.5℃，2臺機組最大抽汽量約700 t/h。中壓缸至低壓缸導汽管上裝有調(diào)節(jié)閥以調(diào)整抽汽壓力和流量，供熱抽汽管道上依次裝有電動蝶閥、氣動止回閥、快關(guān)閥、安全閥以及電動關(guān)斷閥。

汽輪機中、低壓聯(lián)通管水平管段上加裝抽汽壓力調(diào)控碟閥(下部加裝彈性支撐)實現(xiàn)調(diào)整抽汽供熱，改造為熱、電聯(lián)供機組，改造后供熱工況下單臺機額定抽汽量為325 t/h(聯(lián)通管道公稱直徑為DN 1320 mm(閥門和三通處考慮補強)，位于聯(lián)通管上的供熱調(diào)節(jié)蝶閥為DN 1300，供熱安全閥為DN 500/600，聯(lián)通管以外的抽汽快關(guān)閥、抽汽氣動逆止閥和電動隔斷閥均為DN 1400)。為方便安裝和檢修，聯(lián)通管上設(shè)置了必要的連接法蘭。聯(lián)通管上的抽汽壓力調(diào)控碟閥投入采暖抽汽壓力閉環(huán)控制，控制供熱壓力。供熱抽汽投入流程設(shè)置為:在滿足條件后，點擊供熱抽汽投入按鈕，供熱抽汽處于手動開環(huán)方式，點擊供熱增按鈕，關(guān)小供熱抽汽蝶閥，使機側(cè)的供熱抽汽壓力逐漸升高;當汽機側(cè)的供熱抽汽壓力到達抽汽止回閥打開壓力時，抽汽止回閥開啟，對外供暖;此后，操作供熱增、減按鈕，控制抽汽量。如需投入供熱抽汽壓力反饋，則點擊供熱自動/手動按鈕投入自動，此時可設(shè)定抽汽壓力目標值，自動進行壓力調(diào)節(jié)。在液壓件故障失電、失信號狀態(tài)下，抽汽壓力調(diào)控碟閥具有保位功能。

2.2 熱網(wǎng)首站設(shè)計

2.2.1 熱網(wǎng)首站熱力系統(tǒng)設(shè)計

鄒縣電廠2×335 MW純凝機組供熱改造對外供熱介質(zhì)采用熱水，供水溫度為130℃，回水溫度為60℃，循環(huán)水量為6 600 t/h。熱網(wǎng)首站共設(shè)3臺熱網(wǎng)加熱器，不設(shè)備用加熱器，2臺熱網(wǎng)加熱器運行時可滿足66%以上的供熱負荷;4臺熱網(wǎng)循環(huán)水泵中，3臺運行，1臺備用;設(shè)置1個凝結(jié)水回收水箱，3臺疏水泵中，2臺運行，1臺備用。為使熱網(wǎng)循環(huán)水泵在各種工況下均能達到滿出力，節(jié)約廠用電，采用變頻調(diào)節(jié)裝置。供水母管上裝有流量測量裝置，用于監(jiān)測送往熱網(wǎng)二級站的熱水流量。在回水母管入口裝有電動自動排污過濾器，定期去除熱網(wǎng)回水中的雜質(zhì)。為監(jiān)測回水流量，裝有回水流量的測量裝置。與外網(wǎng)的設(shè)計分界在廠區(qū)圍墻外1m處，外網(wǎng)所需熱網(wǎng)供水壓力為1.80～1.85 MPa，熱網(wǎng)回水壓力為0.35 ～0.40 MPa，回水定壓為0.40 MPa。

根據(jù)CJJ 34—2002《城市熱力網(wǎng)設(shè)計規(guī)范》要求，熱網(wǎng)補充水源有2路。正常補水是將化學除鹽水進入大氣式除氧器除氧后，經(jīng)熱網(wǎng)補水泵補入熱網(wǎng)循環(huán)水回水管道，最大補水量為熱網(wǎng)循環(huán)水的2%。共設(shè)1臺大氣式除氧器，2臺補水泵，其中1臺運行，1臺備用;事故補水為工業(yè)水，最大補水量為熱網(wǎng)循環(huán)水量的4%。利用熱網(wǎng)補充水泵作為系統(tǒng)靜態(tài)定壓泵。

3臺熱網(wǎng)加熱器分期建設(shè)，根據(jù)該工程分期建設(shè)的具體情況，3臺熱網(wǎng)加熱器配套設(shè)置4臺熱網(wǎng)循環(huán)水泵。

供熱回水溫度為60℃，熱網(wǎng)回水經(jīng)循環(huán)水泵升壓后進入熱網(wǎng)加熱器，經(jīng)加熱器升溫后(130℃)的高溫熱水進入供熱水母管。供水母管上裝有流量測量裝置，用于監(jiān)測送往熱網(wǎng)二級站的熱水流量。

熱網(wǎng)加熱器疏水至疏水箱，疏水箱汽側(cè)與蒸汽管道連通，可擴大熱網(wǎng)加熱器水側(cè)容積，有利于熱網(wǎng)加熱器水位的控制。疏水至汽輪機#3低壓加熱器入口，進入機組熱力系統(tǒng)。

2.2.2 熱網(wǎng)首站電力系統(tǒng)設(shè)計

2.2.2.1 電氣部分

鄒縣電廠2×335 MW純凝機組供熱改造工程在熱網(wǎng)首站內(nèi)設(shè)2段6 kV段，為熱網(wǎng)首站的高壓負荷提供電源，2段之間設(shè)聯(lián)絡(luò)開關(guān)。熱網(wǎng)首站6 kV段的進線電源分別由#1與#2機組的主廠房6 kV段提供。熱網(wǎng)首站內(nèi)就地設(shè)電動機控制中心(MCC)段為熱網(wǎng)首站的低壓負荷提供電源，MCC進線電源由#1與#2機脫硫動力中心(PC)段提供。熱網(wǎng)首站內(nèi)設(shè)直流分屏，為6 kV段提供控制電源，直流分屏電源由一期脫硫島內(nèi)直流屏提供。

2.2.2.2 電氣控制與保護

鄒縣電廠2×335 MW純凝機組供熱改造工程熱網(wǎng)首站內(nèi)的電氣系統(tǒng)全部納入熱網(wǎng)首站分散控制系統(tǒng)(DCS)。所有6 kV進線、聯(lián)絡(luò)和饋線開關(guān)均由DCS控制和監(jiān)視，變頻器的啟、停和頻率控制也由熱網(wǎng)首站DCS實現(xiàn)。6 kV高壓電動機采用微機式綜合保護裝置，放置于6kV開關(guān)柜;380V廠用系統(tǒng)及電動機由空氣開關(guān)脫扣器及熔斷器實現(xiàn)保護。變頻器的過熱保護、短路保護及接地故障由變頻器自身的保護裝置實現(xiàn)

2.2.2.3 照明、檢修、通信、接地

鄒縣電廠2×335 MW純凝機組供熱改造工程熱網(wǎng)首站內(nèi)設(shè)置正常照明系統(tǒng)和緊急疏散事故照明系統(tǒng)。正常、事故照明網(wǎng)絡(luò)電壓為380，220 V;照明箱電源由熱網(wǎng)首站內(nèi)MCC段提供;疏散照明由自帶蓄電池的燈具實現(xiàn)。熱網(wǎng)首站內(nèi)設(shè)置檢修箱，檢修箱電源由首站MCC段提供，熱網(wǎng)首站內(nèi)設(shè)置生產(chǎn)管理電話和生產(chǎn)調(diào)度電話，由附近的通信接線箱引接。熱網(wǎng)首站內(nèi)設(shè)接地網(wǎng)，首站內(nèi)電氣設(shè)備應(yīng)與接地網(wǎng)連接。熱網(wǎng)首站接地網(wǎng)與廠區(qū)主接地網(wǎng)多點相接。

2.2.2.4 電纜設(shè)施

鄒縣電廠2×335 MW純凝機組供熱改造工程熱網(wǎng)首站6 kV電力電纜選用交聯(lián)聚乙烯絕緣聚氯乙烯護套三芯電力電纜，型號為ZRC－YJY22－6/6 kV?？刂齐娎|選用ZRC －kVV22－0.45/0.75kV 或ZRC－kVVP22－0.45/0.75 kV 型聚氯乙烯絕緣聚氯乙烯護套控制(屏蔽)電纜。

2.2.3 熱網(wǎng)首站控制系統(tǒng)設(shè)計

鄒縣電廠2×335 MW純凝機組供熱改造工程熱網(wǎng)首站監(jiān)控采用以DCS為基礎(chǔ)的計算機控制系統(tǒng)，實現(xiàn)就地無人值守，設(shè)置閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)，納入全廠閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)。在就地人員的巡回檢查和配合下，最終實現(xiàn)以LCD/鍵盤為中心的集中監(jiān)視和控制，在值班人員少量干預下自動完成熱網(wǎng)首站的啟動/停止、正常運行的監(jiān)視控制和異常工況處理。為保證系統(tǒng)調(diào)試、啟動初期以及生產(chǎn)巡檢時運行操作，熱網(wǎng)首站系統(tǒng)在就地控制室設(shè)有監(jiān)控上位機，以方便就地巡回檢查并最終實現(xiàn)在機組DCS上進行監(jiān)控。

鄒縣電廠2×335 MW純凝機組供熱改造工程根據(jù)工藝系統(tǒng)規(guī)劃布置方案，熱網(wǎng)首站擬采用就地控制站，設(shè)置1對控制器并設(shè)置2個操作員站及1個工程師站作為臨時值班點，分別通信至主廠房#1，#2機組DCS。熱網(wǎng)首站DCS留有與廠外熱網(wǎng)二級站的通信接口。

熱網(wǎng)首站DCS控制系統(tǒng)將為廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)(SIS)提供符合要求的軟、硬件接口，采用專用、可靠的安全隔離設(shè)施，使得能在上級網(wǎng)絡(luò)中監(jiān)視熱網(wǎng)首站的所有測點。

3 改造后的效益分析

3.1 環(huán)保效益

鄒縣電廠2×335MW純凝機組供熱改造工程完成后，每年可節(jié)約標準煤25.5萬t，直接減少二氧化碳排放5.87萬t、二氧化硫排放7650 t、粉塵排放1592 t，減少灰渣排放11.8萬t、廢水排放50萬t，具有顯著的環(huán)保效益及社會效益，節(jié)能減排成效顯著。

3.2 經(jīng)濟效益

鄒縣電廠335 MW純凝發(fā)電機組供熱改造前熱耗是7984 kJ/(kW·h)，通過改造，在供熱流量325 t/h的工況下機組熱耗可達6767kJ/(kW·h)，在最大供熱工況下機組熱耗可達6 690 kJ/(kW·h);機組改造前發(fā)電標準煤耗為309.04 g/(kW·h)，機組改造后供熱期間發(fā)電標準煤耗為271.76 g/(kW·h)，同期下降37.28g/(kW·h);機組全年平均發(fā)電標準煤耗為295.01g/(kW·h)，同期下降14.03g/(kW·h)。機組經(jīng)濟性得到極大提高。

4 結(jié)束語

鄒縣電廠2×335 MW純凝機組改造為同型機組供熱改造在經(jīng)濟和技術(shù)上提供了支撐，在不影響機組可靠性的前提下，直接抽取一定數(shù)量的機組中壓排汽作為居民取暖或制冷用汽的改造模式，為600 MW及以上等級機組的供熱設(shè)計和改造提供了依據(jù)，為我國節(jié)能減排工作提供了更廣闊的決策平臺。