300MW純凝汽式機(jī)組供熱節(jié)能改造

崔振杰

（華電國際十里泉發(fā)電廠節(jié)能環(huán)保部，山東 棗莊 277103）

棗莊城市集中供熱主要依靠小型供熱機(jī)組，能耗高，效率低。供暖季節(jié)出現(xiàn)耗能高的小機(jī)組與低耗能的大型凝汽式發(fā)電機(jī)組爭電負(fù)荷現(xiàn)象，使大型發(fā)電機(jī)組負(fù)荷率降低，機(jī)組效率下降，發(fā)供電煤耗上升，造成能源浪費(fèi)。為此，將原N300-16.7/537/537型汽輪發(fā)電機(jī)組改為N320/300-16.7/1.0/537/537型，改造后供電煤耗下降較多，節(jié)能效果十分顯著，其改造前后的主要指標(biāo)對比見表1。

表1

但火力發(fā)電廠300MW純凝汽式機(jī)組改為供熱機(jī)組有很多問題需要解決，以下介紹300MW純凝汽式機(jī)組進(jìn)行供熱改造出現(xiàn)的問題和應(yīng)對策略。

一、機(jī)組改造方案的確定與實(shí)施

1.機(jī)組改造前應(yīng)對機(jī)組進(jìn)行性能調(diào)查試驗(yàn)。300MW純凝汽式機(jī)組已經(jīng)運(yùn)行多年，汽輪機(jī)、鍋爐、輔機(jī)設(shè)備性能發(fā)生變化。尤其是鍋爐的蒸發(fā)量、再熱器實(shí)際通流能力和汽輪機(jī)的實(shí)際性能指標(biāo)應(yīng)有準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，為供熱改造的方案選擇提供依據(jù)。

2.熱電合供汽輪機(jī)效率公式ηth=ηt[1+Q/W]，其中ηt為純發(fā)電汽輪機(jī)效率，Q/W為熱電合供汽輪機(jī)的熱電比。由此可見，熱電比越大熱電效率越高，但其發(fā)電能力會有所下降。因此應(yīng)根據(jù)機(jī)組供熱經(jīng)濟(jì)性分析確認(rèn)最經(jīng)濟(jì)的供熱量，并通過熱力計(jì)算，確認(rèn)機(jī)組供熱抽汽量。

3.凝汽式機(jī)組改為供熱機(jī)組的方法，是在原抽汽位置開孔增加供熱抽汽，供熱抽汽量取決于熱負(fù)荷的參數(shù)。熱電聯(lián)產(chǎn)的熱負(fù)荷分為兩種，一是采暖用熱負(fù)荷，利用低溫低壓蒸汽加熱循環(huán)水實(shí)現(xiàn)熱能的輸出；二是工業(yè)用熱負(fù)荷，直接向用戶輸出蒸汽。機(jī)組供熱改造方案的確定應(yīng)根據(jù)電廠周圍需用熱負(fù)荷的情況，即熱負(fù)荷的壓力溫度需求，最終確定在機(jī)組那段抽汽位置開孔進(jìn)行供熱抽汽。

4.為避免供熱抽汽過多影響機(jī)組發(fā)電能力，供熱抽汽應(yīng)盡可能選擇能級較低的抽汽段。300MW純凝式發(fā)電機(jī)組改造為抽汽供熱機(jī)組的采暖抽汽部位選擇在四段抽汽位置。

5.對工業(yè)用熱負(fù)荷進(jìn)行全面調(diào)查，合理選擇機(jī)組抽汽參數(shù)與熱負(fù)荷參數(shù)相匹配的位置開孔抽汽。300MW純凝式發(fā)電機(jī)組對工業(yè)抽汽位置選擇在中、低壓缸連通管進(jìn)行抽汽，通過減溫減壓來滿足工業(yè)用戶用汽。

二、機(jī)組改造對汽機(jī)本體的影響

1.改造后，供熱抽汽位置前的汽機(jī)通流部分將處于大流量工況，監(jiān)視段壓力會升高，靠近抽汽口的動、靜葉片還將受到偏流的影響，如果機(jī)組長期運(yùn)行葉片壽命會縮短，需要重新校核動、靜葉片強(qiáng)度是否滿足要求。

2.改造后，汽機(jī)的高、中、低壓缸流量會發(fā)生很大變化，機(jī)組帶熱負(fù)荷后可能會出現(xiàn)快速減熱負(fù)荷的情況，機(jī)組軸向推力的自平衡力會有較大變化，要對極限工況轉(zhuǎn)子推力進(jìn)行核算，必要時(shí)更換推力瓦塊。

三、機(jī)組改造后對調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求

1.為提高供熱機(jī)組運(yùn)行的安全性，防止供熱機(jī)組運(yùn)行中出現(xiàn)甩電負(fù)荷，在抽汽管道上需安裝一個(gè)逆止閥和一個(gè)電動截止閥，并串聯(lián)一個(gè)快速抽汽調(diào)節(jié)閥，在機(jī)組甩負(fù)荷時(shí)，可快速關(guān)閉抽汽系統(tǒng)，防止鄰機(jī)大量蒸汽倒灌，確保機(jī)組運(yùn)行安全、可靠。

2.純凝汽式機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)按電負(fù)荷運(yùn)行方式，即并列前調(diào)整轉(zhuǎn)速，并列后調(diào)整電負(fù)荷。機(jī)組改為供熱后需增加供熱調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

3.城市居民采暖供熱用戶多，供熱面積大，需要的熱負(fù)荷多，社會責(zé)任重大，所以，對改造后供熱機(jī)組運(yùn)行的安全性、可靠性要求很高。因機(jī)組熱負(fù)荷的切換速度較慢，為防止汽機(jī)和電氣部分出現(xiàn)故障影響供熱，必須在主蒸汽門前安裝供熱減壓站。當(dāng)鍋爐運(yùn)行正常，汽機(jī)和電氣部分發(fā)生故障時(shí)，主蒸汽可通過減溫減壓直供用戶，為備用機(jī)組接帶熱負(fù)荷縮短時(shí)間。

四、機(jī)組改造后對水質(zhì)的要求

1.居民采暖供的熱負(fù)荷，熱網(wǎng)加熱器將蒸汽冷卻后的疏水基本全部回收，工質(zhì)損失較小。供工業(yè)用戶的熱負(fù)荷，由于回水率很低，因此需要向熱力系統(tǒng)補(bǔ)充除鹽水，避免對供熱系統(tǒng)設(shè)備造成腐蝕。除鹽水必須經(jīng)過除氧才能補(bǔ)入熱力系統(tǒng)，保證熱力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

2.化學(xué)處理的除鹽水進(jìn)入凝汽器喉部，用汽輪機(jī)排汽對除鹽水進(jìn)行加熱，并利用凝汽器的真空進(jìn)行除氧。在凝汽器喉部高速排汽區(qū)布置高效霧化噴嘴，補(bǔ)水與汽輪機(jī)排汽進(jìn)行混合換熱，吸收排汽凝結(jié)時(shí)放出的氣化潛熱，使補(bǔ)水達(dá)到真空狀態(tài)下的飽和溫度，除去補(bǔ)水中的氧。

五、效果

1.改造后，供電煤耗下降為24g/kW·h，年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤為32000余t，有效降地降低了發(fā)電成本，增加了企業(yè)利潤。

2.關(guān)閉了許多高耗能、高排放的小型供熱機(jī)組，降低能源消耗，節(jié)省煤炭資源，提高能源利用率。同時(shí)，減少污染物排放，社會效益顯著。