粵瀧電廠純凝式機(jī)組供熱改造

譚天榮

（廣東省粵瀧發(fā)電公司，廣東 云浮 527217）

國(guó)家通過(guò)多項(xiàng)政策鼓勵(lì)熱電聯(lián)產(chǎn)的發(fā)展，推廣熱電聯(lián)產(chǎn)、集中供熱，用熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱的方式替代城市燃煤供熱小鍋爐，提高熱電機(jī)組的熱能綜合利用率?；洖{發(fā)電廠目前一期工程裝機(jī)容量為2×135 MW 燃煤純凝式發(fā)電機(jī)組，汽輪機(jī)為N135－13.24／535／535型超高壓、中間再熱、雙缸、雙排汽、單軸凝汽式汽輪機(jī)，二期工程規(guī)劃建設(shè)2×350 MW熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組。電廠座落在廣東省云?。_定）循環(huán)經(jīng)濟(jì)工業(yè)園，工業(yè)園區(qū)內(nèi)有多家用熱企業(yè)，尚未實(shí)行集中供熱，用熱企業(yè)一般都自備1～2 臺(tái)小鍋爐供熱。該類工業(yè)小鍋爐能耗高，且煙氣脫硫、脫硝等相關(guān)減排設(shè)施配套不夠完善，而大容量的燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組綜合能源利用效率高，采用了鍋爐煙氣脫硫、脫硝等相關(guān)減排設(shè)施，排放符合國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)工業(yè)園內(nèi)已建成及在建的用熱企業(yè)的建設(shè)進(jìn)度，到2015年，工業(yè)園的用熱負(fù)荷將達(dá)到253t／h，用熱需求迫切，粵瀧電廠已經(jīng)與工業(yè)園內(nèi)用熱量較大幾家用熱企業(yè)簽訂供熱合同，于2013年2月對(duì)2 臺(tái)135 MW 純凝式機(jī)組進(jìn)行供熱改造，向工業(yè)園區(qū)的用熱企業(yè)實(shí)施集中供熱，提高能源利用效率，解決區(qū)域經(jīng)濟(jì)與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展問(wèn)題。

1 純凝式機(jī)組供熱改造方案

1.1 供熱參數(shù)

粵瀧電廠供熱分中壓和低壓兩部份，中壓1.8 MPa，溫度235℃，平均負(fù)荷106.0t／h；低壓0.8 MPa，溫度210℃，平均負(fù)荷148.6t／h。第一期供熱量在2014年達(dá)到90t／h，之后根據(jù)用熱企業(yè)用熱情況逐年增加，根據(jù)用熱企業(yè)的要求，確定機(jī)組供熱改造電廠側(cè)的供熱參數(shù)（見(jiàn)表1）。

表1 改造后的供熱參數(shù)

1.2 供熱補(bǔ)水

機(jī)組供熱改造工程的中壓供熱用于表面式換熱設(shè)備，凝結(jié)水可回收率較高，而低壓供熱用于混合式加熱設(shè)備，凝結(jié)水無(wú)法回收，供熱補(bǔ)水情況見(jiàn)表2。

表2 電廠改造后的供熱補(bǔ)水 t／h

1.3 供熱改造方案

純凝發(fā)電機(jī)組供熱改造的技術(shù)方案主要有三類：一是將汽輪機(jī)進(jìn)行通流改造，按供熱機(jī)組的結(jié)構(gòu)重新設(shè)計(jì)；二是保持汽輪機(jī)的通流結(jié)構(gòu)，利用富余的回?zé)嵴羝?；三是在主蒸汽管道、再熱冷段、再熱熱段或中排管道上開(kāi)孔抽汽。其中在主蒸汽管道上開(kāi)孔抽汽供熱的參數(shù)（包括壓力、溫度、流量）可以得到保證，而且?guī)缀醪挥绊憴C(jī)組運(yùn)行的安全可靠性；在再熱冷段、再熱熱段或中排管道上開(kāi)孔，利用汽輪機(jī)中聯(lián)閥或中排管道上加裝的蝶閥調(diào)整抽汽，改造工程量不大，供熱參數(shù)在機(jī)組一定負(fù)荷范圍內(nèi)可以維持穩(wěn)定，是目前純凝機(jī)組供熱改造中使用較多的技術(shù)方案。

根據(jù)粵瀧電廠2×135 MW 超高壓純凝發(fā)電機(jī)組的熱平衡圖，汽輪機(jī)主蒸汽、低溫再熱蒸汽、高溫再熱蒸汽、中排蒸汽、回?zé)嵴羝膲毫?、溫度、流量?jiàn)表3。

表3 2×135 MW 純凝發(fā)電機(jī)組的蒸汽參數(shù)

在不改變汽輪機(jī)通流結(jié)構(gòu)的前提下，為滿足供熱參數(shù)（壓力、溫度、流量）的要求，粵瀧電廠供熱改造采取在主蒸汽管道、低溫再熱蒸汽管道和高溫再熱蒸汽管道上開(kāi)孔抽汽降溫降壓的供熱改造方案。

1.4 過(guò)熱蒸汽降溫降壓方式

綜合考慮到電力負(fù)荷的調(diào)峰要求和主機(jī)設(shè)備的安全性要求、安裝工期、電廠運(yùn)行調(diào)節(jié)等因素，電廠采用壓力匹配器配汽供熱的改造方案，配汽方式如下。

a.中壓供熱蒸汽：主蒸汽＋高溫再熱蒸汽＋減溫水。

b.低壓供熱蒸汽：主蒸汽＋三段回?zé)嵴羝亩位責(zé)嵴羝宥位責(zé)嵴羝珳p溫水。

2 強(qiáng)度及軸向推力校核

2.1 強(qiáng)度校核

汽輪機(jī)組在抽汽工況運(yùn)行時(shí)，相對(duì)純凝汽工況而言，其工況更復(fù)雜，因而對(duì)機(jī)組提出了更高的要求。對(duì)于135 MW 純凝式汽輪機(jī)高中壓動(dòng)葉片而言，主蒸汽流量為440t／h，各抽汽口最大抽汽工況為最危險(xiǎn)工況，汽輪機(jī)廠家根據(jù)最危險(xiǎn)工況，分別對(duì)高壓5～8級(jí)，中壓5～10級(jí)動(dòng)葉片進(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算。經(jīng)過(guò)計(jì)算，高壓5～8級(jí)、中壓5～10級(jí)動(dòng)葉片安全性均合格，可確保機(jī)組在抽汽工況下安全連續(xù)運(yùn)行。

2.2 軸向推力校核

電廠135 MW 汽輪機(jī)由單流高壓缸，單流中壓缸和雙流低壓缸組成。調(diào)節(jié)級(jí)采用與高壓缸汽流方向一致的順流布置，高中壓合缸。低壓缸對(duì)稱雙流，推力相互抵消，自然平衡。因此，推力平衡僅為高中壓缸的推力及平衡活塞之間的平衡。汽輪機(jī)廠家分別就以下3種工況進(jìn)行汽輪機(jī)軸承推力計(jì)算。工況1：主蒸汽流量為440t／h，各抽汽口最大抽汽；工況2：主蒸汽流量為400t／h，各抽汽口最大抽汽；工況3：主蒸汽流量為300t／h，各抽汽口最大抽汽。計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 汽輪機(jī)軸承推力計(jì)算結(jié)果

汽輪機(jī)組的推力軸承許用推力為169.2kN、比壓為1.03MPa，根據(jù)汽輪機(jī)組在各抽汽工況下的數(shù)據(jù)對(duì)機(jī)組進(jìn)行推力計(jì)算和軸承比壓計(jì)算，結(jié)果表明進(jìn)行供熱抽汽改造后機(jī)組的推力及軸承比壓均在允許范圍內(nèi)。

3 供熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)安裝

供熱系統(tǒng)主蒸汽接自機(jī)組A、B 側(cè)主蒸汽電動(dòng)閘閥前的疏水管道。2根DN＝50mm 管道匯流成1根DN＝80mm 管道接至低壓匹配器，另從DN＝80mm 管道上接引1根DN＝40mm 管道至中壓匹配器。為保證安全，在低壓匹配器和中壓匹配器的主蒸汽管道上都安裝兩道電動(dòng)隔離閥門。高溫再熱蒸汽接自機(jī)組的A、B 側(cè)高溫再熱蒸汽管道，2 根DN＝200mm 管道匯流成1根DN＝300mm 管道后分兩路接至中壓匹配器。一路安裝有兩道電動(dòng)隔離閥門和止回閥，用于機(jī)組低負(fù)荷高溫再熱蒸汽壓力低于1.8 MPa時(shí)，采用主蒸汽驅(qū)動(dòng)引射高溫再熱蒸汽的供熱方式。另一路安裝有電動(dòng)隔離閥、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，用于機(jī)組高負(fù)荷高溫再熱蒸汽壓力高于1.8 MPa時(shí)，采用關(guān)閉主蒸汽、高溫再熱蒸汽直接降溫降壓的供熱方式。

中壓匹配器的減溫水采用給水泵出口的高壓給水，減溫水管道上依次安裝2道節(jié)流孔板和2道電動(dòng)截止閥、節(jié)流閥、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、止回閥。

低壓匹配器的三段回?zé)嵴羝⑺亩位責(zé)嵴羝?、五段回?zé)嵴羝冀幼詸C(jī)組回?zé)嵴羝艿罋鈩?dòng)止回閥后，管路依次安裝電動(dòng)隔離閥和止回閥。低壓匹配器的減溫水采用凝結(jié)水泵出口的低壓凝結(jié)水，減溫水管道上依次安裝電動(dòng)截止閥、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥和止回閥。

4 改造效果

粵瀧電廠第一階段的供熱改造已完成，供熱管網(wǎng)系統(tǒng)已在2014年4月份沖洗及調(diào)試完畢，5月份正式向工業(yè)園用熱企業(yè)供熱。供熱改造后，汽輪機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定，經(jīng)濟(jì)效益達(dá)到純凝式機(jī)組供熱改造的要求。電廠能滿足云浮（羅定）循環(huán)經(jīng)濟(jì)工業(yè)園企業(yè)用熱需求，同時(shí)與使用燃煤小鍋爐相比，每年供熱節(jié)能6.83×104t標(biāo)準(zhǔn)煤，減少CO2排放13.51×104t，SO2排放5 600t，NOx排放791.72t，煙塵排放4.46×104t，灰渣排放1.30×104t。

5 結(jié)束語(yǔ)

純凝式汽輪機(jī)組供熱改造符合國(guó)家節(jié)能減排的政策，通過(guò)供熱改造提高能源利用效率，并替代區(qū)域內(nèi)燃煤小鍋爐，在滿足用戶用熱需求的同時(shí)，減少CO2、SO2、NOx、煙塵的排放，改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。