600MW機(jī)組過熱器減溫水取水方式改造可行性分析

劉振杰

(國電元寶山發(fā)電有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 赤峰 024070)

600MW機(jī)組過熱器減溫水取水方式改造可行性分析

劉振杰

(國電元寶山發(fā)電有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 赤峰 024070)

分析了國產(chǎn)600 MW亞臨界機(jī)組鍋爐過熱器減溫水原設(shè)計(jì)取水點(diǎn)存在的問題，提出了減溫水取水管道移位的改造方案以及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際管路布置的施工方案，并對(duì)改造后的節(jié)能效果進(jìn)行了跟蹤及效益評(píng)估。

過熱器；減溫水；取水方式;改造；熱經(jīng)濟(jì)性

0 概述

某發(fā)電公司3號(hào)600 MW機(jī)組于1997年末首次并網(wǎng)發(fā)電。汽輪機(jī)是哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司生產(chǎn)的亞臨界、單軸、四缸四排汽、一次中間再熱、凝汽式汽輪機(jī)。鍋爐為哈爾濱鍋爐廠生產(chǎn)的亞臨界、一次中間再熱、強(qiáng)制循環(huán)汽包爐（Π型）。發(fā)電機(jī)為哈爾濱電機(jī)廠生產(chǎn)的水-氫-氫冷發(fā)電機(jī)。

該機(jī)組設(shè)有8段抽汽，熱力系統(tǒng)主要由2臺(tái)汽動(dòng)給水泵、1臺(tái)電動(dòng)給水泵、3臺(tái)爐水循環(huán)泵、2臺(tái)循環(huán)水泵、2臺(tái)凝結(jié)水泵、3臺(tái)高加、1臺(tái)除氧器、4臺(tái)低加等設(shè)備組成。風(fēng)煙系統(tǒng)主要由2臺(tái)送風(fēng)機(jī)、2臺(tái)引風(fēng)機(jī)、2臺(tái)一次風(fēng)機(jī)、2臺(tái)預(yù)熱器、8臺(tái)磨煤機(jī)等設(shè)備組成。機(jī)組主要設(shè)計(jì)參數(shù)如下：額定功率600 MW；額定主蒸汽流量1 806 t/h；額定主蒸汽壓力16.67 MPa；額定主蒸汽溫度537 ℃；額定再熱蒸汽壓力3.425 MPa；額定再熱蒸汽溫度537 ℃；額定排汽壓力4.9 kPa；額定給水溫度275 ℃；額定過熱器減溫水量66 t/h；最大保證汽輪機(jī)熱耗率7 852.3 kJ/kWh。

1 鍋爐過熱器減溫水取水方式

鍋爐過熱器減溫水的主要作用是防止鍋爐過熱器超溫?fù)p壞，同時(shí)對(duì)進(jìn)入汽輪機(jī)的過熱蒸汽溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，維持主蒸汽溫度穩(wěn)定，以滿足熱力系統(tǒng)運(yùn)行要求。

目前，600 MW亞臨界機(jī)組過熱器減溫水取水方式有以下2種。

(1) 取自給水泵出口。從此處取得的減溫水壓力高，溫度低，調(diào)溫效果明顯；但因沒有經(jīng)過給水回?zé)?，噴水減溫，降低了機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性。

(2) 取自高壓加熱器出口。從此處取得的減溫水經(jīng)過給水回?zé)?，如果不考慮鍋爐內(nèi)部的微小變化，噴水量的多少對(duì)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性沒有影響；同時(shí)因給水溫度高，噴水量相對(duì)較大，蒸汽參數(shù)變化平緩。缺點(diǎn)是因機(jī)組負(fù)荷較低時(shí)減溫水量相對(duì)較大，要求噴水管路設(shè)計(jì)相對(duì)較粗，造價(jià)高。

該公司3號(hào)600 MW機(jī)組鍋爐過熱器減溫水原設(shè)計(jì)取水方式為取自給水泵出口。此種取水方式的減溫水沒有經(jīng)過高壓加熱器加熱，減少了回?zé)岢槠?，增加了凝汽器凝結(jié)汽量，冷源損失增加，造成機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性下降。

為了掌握汽輪機(jī)影響發(fā)電煤耗升高的主要因素，并為其制定相應(yīng)的技術(shù)措施以降低機(jī)組煤耗，該公司委托西安熱工研究院有限公司對(duì)3號(hào)機(jī)組熱力系統(tǒng)進(jìn)行性能診斷試驗(yàn)。診斷試驗(yàn)報(bào)告顯示：過熱器減溫水量大，減溫水量平均值高達(dá)120 t/h，影響機(jī)組發(fā)電煤耗上升約1.2 g/kWh。

2 優(yōu)化的必要性及改造方案

該鍋爐過熱器減溫水原設(shè)計(jì)取自給水泵出口，減溫水水溫較取自高壓加熱器出口約低100 ℃，因此初始設(shè)計(jì)減溫水量相對(duì)較小，管路相對(duì)較細(xì)。如果只考慮經(jīng)濟(jì)性，將減溫水取點(diǎn)改至高壓加熱器出口，則在部分負(fù)荷時(shí)段有可能會(huì)因減溫水量不足，不能將過熱蒸汽溫度降下來，影響機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。如果依據(jù)高壓加熱器出口溫度重新設(shè)計(jì)安裝一整套減溫水系統(tǒng)，將原有減溫水系統(tǒng)管路全部拆除，則整個(gè)改造投資較高；同時(shí)如果減溫水量計(jì)算不準(zhǔn)確，還會(huì)發(fā)生因減溫水量不足而增加機(jī)組運(yùn)行的安全風(fēng)險(xiǎn)。

因此，在盡量降低機(jī)組改造投資的情況下，綜合考慮機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性及安全性，對(duì)鍋爐過熱器減溫水取水方式進(jìn)行如下優(yōu)化改造。

在保留原過熱器減溫水系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，在高壓加熱器后的給水母管上加裝異徑三通，并在異徑三通與原減溫水管間敷設(shè)新的減溫水管路，同時(shí)在新增的減溫水管路上設(shè)置1臺(tái)手動(dòng)門，1臺(tái)電動(dòng)門；在新增減溫水管與原減溫水管路接口前的原管路上加裝1臺(tái)電動(dòng)門。機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，原減溫水管路電動(dòng)門關(guān)閉，新增的減溫水管路電動(dòng)門開啟；過熱器減溫水取自高壓加熱器后，經(jīng)過了給水回?zé)幔箼C(jī)組在較經(jīng)濟(jì)的熱力循環(huán)下運(yùn)行。在機(jī)組啟停機(jī)或機(jī)組負(fù)荷較低，取自高壓加熱器后的減溫水量滿足不了要求時(shí)，開啟原減溫水管路電動(dòng)門，關(guān)閉高壓加熱器后的減溫水管路電動(dòng)門，減溫水切至給水泵出口，維持蒸汽溫度在合格范圍內(nèi)，確保機(jī)組的運(yùn)行安全。新增的減溫水管路手動(dòng)門正常情況下保持全開狀態(tài)，只有在檢修或事故時(shí)做隔離用(改造前后的減溫水系統(tǒng)見圖1)。

3 改造實(shí)施方案

新增的鍋爐過熱器減溫水管路屬于高溫高壓給水管路，對(duì)金屬焊接工藝及管路熱膨脹補(bǔ)償要求較高。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況制定了系統(tǒng)改造實(shí)施方案，確保了改造后系統(tǒng)安全運(yùn)行。

4 改造實(shí)施效果

2012年5月，在3號(hào)機(jī)組B修時(shí)對(duì)過熱器減溫水取水管路進(jìn)行了改造。2012年10月，對(duì)汽輪機(jī)進(jìn)行了性能診斷試驗(yàn)。過熱器減溫水取水管路改造前后試驗(yàn)噴水量及年度噴水量情況如表1和表2所示。

從試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出：減溫水系統(tǒng)改造后各試驗(yàn)工況下的減溫水量較改造前有增有減，這可能與鍋爐整體燃燒狀況有一定的關(guān)系，但各負(fù)荷段減溫水量均能夠滿足系統(tǒng)要求。試驗(yàn)結(jié)束后，經(jīng)過一段時(shí)間運(yùn)行跟蹤觀察，機(jī)組負(fù)荷在300 MW及以上時(shí)減溫水量完全滿足噴水要求。從改造前、后過熱器年減溫水量情況看，改造后年減溫水量基本沒有增加，年平均值約為120 t/h。

圖1 改造前后減溫水系統(tǒng)示意

表1 不同工況下的過熱器減溫水噴水量試驗(yàn)對(duì)比

表2 過熱器減溫水改造前后年噴水量情況對(duì)比

鍋爐過熱器減溫水系統(tǒng)優(yōu)化改造投資約120萬元，改造后發(fā)電煤耗降低約1.2 g/kWh。3號(hào)機(jī)組年發(fā)電量按30億kWh,標(biāo)煤?jiǎn)蝺r(jià)按450元/t計(jì)，年節(jié)約標(biāo)煤3 600 t，年節(jié)約燃煤成本162萬元，1年即可收回改造所耗的投資成本。

5 結(jié)束語

該發(fā)電公司3號(hào)600 MW機(jī)組過熱器減溫水取水在保留原給水泵出口的基礎(chǔ)上，新增了1路高壓加熱器出口減溫水源，在機(jī)組運(yùn)行中切換靈活，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。該節(jié)能改造項(xiàng)目既保證了機(jī)組的運(yùn)行安全，又提高了機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性，對(duì)同類型機(jī)組過熱器減溫水取水方式優(yōu)化改造具有一定的參考意義。

1 蒲樹晨，牛東輝，張守和，等．600 MW機(jī)組過熱器減溫水系統(tǒng)分析與改進(jìn)[J].電力安全技術(shù)，2014，16(4)：37-39.

2 魯忠科．鍋爐立式過熱器再熱器水塞的形成與消除[J].電力安全技術(shù)，2011，13(3)：59-61．

3 嚴(yán)林博，何佰述，孟建國，等．過熱器減溫水過量的冶理改進(jìn)與實(shí)施效果[J].動(dòng)力工程學(xué)報(bào)，2010，30(2)：83-90．

2016-07-15；返修日期：2016-09-11。

劉振杰(1972-)，男，工程師，主要從事火電廠汽輪機(jī)檢修及運(yùn)行工作，email：819324164@qq.com。