煉廠汽輪機(jī)改造技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)計(jì)算與分析

徐 林

（中國(guó)石化金陵分公司，江蘇 南京 210033）

煉廠汽輪機(jī)改造技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)計(jì)算與分析

徐 林

（中國(guó)石化金陵分公司，江蘇 南京 210033）

為節(jié)能減排，降低企業(yè)能耗，金陵石化擬通過(guò)進(jìn)行汽輪機(jī)改造來(lái)提高企業(yè)自備電廠的能源利用效率。具體改造方案為新增一臺(tái)背壓機(jī)組，取代原CC60機(jī)組。經(jīng)過(guò)對(duì)改造前后熱力系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算、分析和對(duì)比，發(fā)現(xiàn)改造后，在兩個(gè)不同工況下可分別帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益3 200和2 700萬(wàn)元。同時(shí)，抽凝式機(jī)組改為背壓式機(jī)組可以減少熱電廠冷源損失，減少循環(huán)水耗及循環(huán)水電耗。全廠發(fā)電負(fù)荷不足將依靠外電網(wǎng)供電。

汽輪機(jī)改造；經(jīng)濟(jì)指標(biāo)計(jì)算；熱力學(xué)分析

金陵分公司熱電運(yùn)行部現(xiàn)擁有6臺(tái)220 t/h燃煤高壓鍋爐，2臺(tái)CC60-8.83/4.12/1.47型雙抽凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組、1臺(tái)CC100-8.83/4.12/1.47型雙抽凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組。為積極響應(yīng)國(guó)家與地方政府節(jié)能減排計(jì)劃，提高能源利用效率，減少環(huán)境污染，同時(shí)滿足公司未來(lái)對(duì)中壓、低壓供熱蒸汽量的需求，擬停用一臺(tái)CC60抽凝機(jī)組、增上1臺(tái)背壓機(jī)組[1]。

本文主要對(duì)該改造項(xiàng)目進(jìn)行前期研究，計(jì)算確定背壓機(jī)組的技術(shù)參數(shù)，擬定背壓機(jī)、已有抽凝機(jī)組熱力系統(tǒng)的改進(jìn)方案，計(jì)算項(xiàng)目改造前后機(jī)組及全廠主要運(yùn)行技術(shù)指標(biāo)[2]，分析改造中可能存在的主要技術(shù)問(wèn)題[3]，為本項(xiàng)目后續(xù)實(shí)施提供技術(shù)支持。

1 現(xiàn)有機(jī)組技術(shù)參數(shù)

現(xiàn)有 CC60、CC100雙抽凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組的主要技術(shù)參數(shù)分別如表1、表2所示。

表1 CC60-8.83-4.12-1.47型雙抽機(jī)組主要技術(shù)參數(shù)Table 1 Parameters of CC60-8.83-4.12-1.47

2 目前與未來(lái)機(jī)組的熱電負(fù)荷情況

由于目前和未來(lái)公司對(duì)中壓汽的需求量較大且相對(duì)穩(wěn)定，同時(shí)考慮到不同機(jī)組的運(yùn)行特點(diǎn)和機(jī)組停機(jī)檢修因素，計(jì)劃由新增的背壓機(jī)組來(lái)承擔(dān)中壓汽供應(yīng)，擬取消一臺(tái)CC60機(jī)組，剩余的一臺(tái)CC60和一臺(tái)CC100機(jī)組用于承擔(dān)低壓汽供應(yīng)。將來(lái)發(fā)電負(fù)荷方面的不足，將主要依靠從外電網(wǎng)購(gòu)電量來(lái)滿足。在供熱量方面，中壓汽預(yù)期約達(dá)到400 t/h，低壓汽夏季達(dá)到150 t/h、冬季達(dá)到250 t/h。

表2 CC100-8.83-4.12-1.47型雙抽機(jī)組主要技術(shù)參數(shù)Table 2 Parameters of CC100-8.83-4.12-1.47

3 改造后熱力系統(tǒng)的擬定

由于目前三臺(tái)機(jī)組采用母管制，為減小改造投資、充分利用原有系統(tǒng)、設(shè)備，初步計(jì)劃改造后背壓機(jī)不設(shè)回?zé)嵯到y(tǒng)，即背壓機(jī)的補(bǔ)水由抽凝機(jī)組回?zé)嵯到y(tǒng)加熱。

由于背壓機(jī)不可避免地存在軸封漏汽，如果背壓機(jī)不設(shè)本機(jī)的軸封系統(tǒng)，各級(jí)軸封漏汽都輸送至抽凝機(jī)組的回?zé)嵯到y(tǒng)，則會(huì)導(dǎo)致軸封系統(tǒng)管路過(guò)長(zhǎng)，既不安全可靠，也不經(jīng)濟(jì)和節(jié)約投資，綜合分析考慮后，將背壓機(jī)高壓端、熱力品質(zhì)最高的首段漏汽引至背壓機(jī)排汽用于供中壓汽；至于高壓端的二段、低壓端的首段漏汽，流量相對(duì)較大、熱力品質(zhì)相對(duì)較高，將用管道引至抽凝機(jī)組的除氧器供熱母管利用，同時(shí)在背壓機(jī)啟動(dòng)階段可以利用這種連接進(jìn)行背壓機(jī)暖機(jī)；通過(guò)增設(shè)背壓機(jī)的軸封漏汽加熱系統(tǒng)，充分利用背壓機(jī)兩端的其它軸封漏汽，加熱抽凝機(jī)組的部分凝結(jié)水，并返回到抽凝機(jī)組凝結(jié)水系統(tǒng)的合理位置，實(shí)現(xiàn)熱能與工質(zhì)的充分利用，并具有良好的運(yùn)行調(diào)節(jié)性能。初步擬定的背壓機(jī)原則性熱力系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 背壓機(jī)原則性熱力系統(tǒng)圖Fig. 1 Principle thermodynamic system diagram of back pressure turbine

為配合上述背壓機(jī)原則性熱力系統(tǒng)圖，原有的CC60、CC100抽凝機(jī)組的原則性熱力系統(tǒng)圖有所改變，分別如圖2、圖3所示。

圖2 CC60抽凝機(jī)組原則性熱力系統(tǒng)圖Fig. 2 Principle thermodynamic system diagram of CC60 unit

圖3 CC100抽凝機(jī)組原則性熱力系統(tǒng)圖Fig. 3 Principle thermodynamic system diagram of CC100 unit

4 改造前后對(duì)比分析

4.1 機(jī)組供熱電負(fù)荷計(jì)算條件

在同一條件下對(duì)改造前后全廠主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比計(jì)算。將夏季、冬季的供熱電負(fù)荷分別作為理論計(jì)算的工況一、工況二，具體計(jì)算條件見(jiàn)表3。

表3 改造前后工況計(jì)算條件Table 3 The working conditions before and after renovation

4.2 機(jī)組供熱電負(fù)荷計(jì)算結(jié)果

改造前后，CC60、CC100機(jī)組均偏離了原設(shè)計(jì)工況，也與汽輪機(jī)廠提供熱平衡圖的典型工況存在偏差。為此，根據(jù)CC60、CC100機(jī)組典型工況熱平衡圖，整理出汽輪機(jī)各級(jí)段變工況計(jì)算關(guān)系或曲線，按照汽輪機(jī)運(yùn)行原理、回?zé)峒訜崞鳠崞胶庠韀1]，對(duì)汽輪機(jī)進(jìn)行變工況計(jì)算，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 改造后機(jī)組熱電負(fù)荷分配匯總表Table 4 Summary table of heat and power load distribution of unit after renovation

由表4可知，全廠總發(fā)電負(fù)荷為180 MW時(shí)，改造后可以停運(yùn)一臺(tái)CC60機(jī)組，且保留運(yùn)行的一臺(tái)CC60機(jī)組和CC100機(jī)組其發(fā)電負(fù)荷基本得到額定值。

5 改造前后全廠主要性能指標(biāo)對(duì)比

由于改造后背壓機(jī)的補(bǔ)水由抽凝機(jī)組加熱，加之背壓機(jī)與抽凝機(jī)組之間還有軸封蒸汽、凝結(jié)水等物料、能量的聯(lián)系，另外，改造前后機(jī)組的全廠機(jī)組的容量、型式不同，單臺(tái)機(jī)組技術(shù)指標(biāo)的對(duì)比沒(méi)有意義。為此，本文以全廠熱力系統(tǒng)為對(duì)象，整理、對(duì)比分析了改造前后主要指標(biāo)，如表5及表6所示。表6中偏差均為改造后與改造前差值，即負(fù)值表示該值改造后小于改造前，正值表示該值改造后大于改造前。改造前后節(jié)煤效益=全廠標(biāo)準(zhǔn)煤耗量偏差×標(biāo)煤?jiǎn)蝺r(jià)×全廠年運(yùn)行小時(shí)數(shù)，標(biāo)煤?jiǎn)蝺r(jià)取650元/t，全廠年運(yùn)行小時(shí)數(shù)取7 000 h。

6 結(jié) 論

由表6可見(jiàn)，改造后全廠主要參數(shù)與指標(biāo)均有較大改善，節(jié)煤效益非常顯著，工況1全年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤約4.9萬(wàn)t、年節(jié)煤效益約3 200萬(wàn)元；工況2全年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤約4.2萬(wàn)t、年節(jié)煤效益約2 700萬(wàn)元。

另外，在相同的熱電負(fù)荷下，改造后全廠用煤量下降，導(dǎo)致鍋爐輔機(jī)的電耗降低，同時(shí)脫硫、脫硝裝置能耗、物耗降低；改造后由于全廠給水流量的降低，會(huì)導(dǎo)致給水泵、凝結(jié)水泵電耗的降低；改造后由于全廠循環(huán)水流量的降低，會(huì)導(dǎo)致循環(huán)水泵電耗降低，循環(huán)水補(bǔ)水量及其排污水量的降低。這些都會(huì)帶來(lái)較大直接經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。

表5 全廠電負(fù)荷180 MW時(shí)改造前后全廠主要指標(biāo)匯總Table 5 The main indicators of the whole plant before and after the renovation with the whole plant electric load being 180 MW

表6 全廠發(fā)電負(fù)荷180 MW時(shí)改造前后主要指標(biāo)對(duì)比匯總表Table 6 The main indicators of the whole plant before and after the renovation with the whole plant electric generation load being 180 MW

針對(duì)公司的具體情況，本文所擬定的改造方案合理、具有明顯的節(jié)能減排效益。

［1］ 葉榮學(xué)．汽輪機(jī)調(diào)節(jié)[M]. 北京：水利電力出版社，1988-01.

［2］ 全國(guó)勘察設(shè)計(jì)注冊(cè)工程師公用設(shè)備專業(yè)管理委員會(huì)秘書處.全國(guó)勘察設(shè)計(jì)注冊(cè)公用設(shè)備工程師動(dòng)力專業(yè) [M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007-10.

［3］ 齊四清. 汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)改造及相關(guān)問(wèn)題的研究[D]. 北京：華北電力大學(xué)，2004.

Calculation and Analysis of Technical and Economic Indicators of Steam Turbine Renovation

XV Lin

(Sinopec Jinling Branch, Jiangsu Nanjing 210033, China)

In order to reduce energy cost, Jinling company planned to conduct turbine renovation project. A new back pressure turbine will be installed to replace the original CC60 unit. After calculation, analysis and comparison of the old and new thermoelectric systems, it's found that the benefit will respectively be 32 million Yuan and 27 million Yuan under two conditions. Meanwhile, after renovation, the cold source loss will be decreased, and the cost of circulating water and electricity will also be decreased. However, external electricity will be needed because of generation load reduction.

steam turbine renovation; economic indicators calculation; thermoelectric system analysis

TE 99

A

1671-0460（2016）12-2898-03

2016-10-22

徐林（1972-），男，工程師，江蘇泰興人，1994年畢業(yè)于浙江大學(xué)電廠熱能動(dòng)力專業(yè)，現(xiàn)從事熱電項(xiàng)目管理工作。E-mail: xul.jlsh@sinopec.com。