300MW機(jī)組工業(yè)供熱改造分析

夏明 張祎 洪純珩

摘 要：本文依據(jù)熱用戶用汽流量及用汽參數(shù)，對(duì)3個(gè)不同抽汽點(diǎn)（三段抽汽、再熱熱段和再熱冷段）抽汽方案以及不同抽汽點(diǎn)組合抽汽方案進(jìn)行分析。分析結(jié)果表明，再熱熱段和再熱冷段抽汽后減溫減壓供給熱用戶的方案在滿足熱用戶需求的情況下，具有更高的經(jīng)濟(jì)性。供熱改造經(jīng)濟(jì)性分析表明，在50%THA工況下，全年平均降低機(jī)組煤耗16.82g/kW·h。

關(guān)鍵詞：供熱改造 再熱冷段抽汽 再熱熱段抽汽 減溫減壓

中圖分類號(hào)：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）10（b）-0096-02

隨著經(jīng)濟(jì)的高速增長(zhǎng)，工業(yè)企業(yè)快速發(fā)展，工業(yè)企業(yè)用汽需求持續(xù)增加。然而，傳統(tǒng)燃煤工業(yè)小鍋爐[1]因低效率、環(huán)保不達(dá)標(biāo)等因素，而逐漸被政府限期關(guān)停。為了解決這一供需矛盾，對(duì)發(fā)電機(jī)組進(jìn)行供熱改造是一種流行的做法。將純凝發(fā)電機(jī)組改造為熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組不僅降低了機(jī)組煤耗，而且解決了工業(yè)企業(yè)的用汽需求。

目前，研究人員對(duì)發(fā)電機(jī)組的工業(yè)供汽改造進(jìn)行了廣泛研究。吳玉鵬[2]等人分析了200MW冷凝式汽輪機(jī)工業(yè)供汽改造存在的問題與對(duì)策，并計(jì)算了節(jié)能效益和環(huán)保效益；吳暢[3]等人對(duì)600MW超臨界機(jī)組工業(yè)供熱改造進(jìn)行分析，并對(duì)環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行了分析。

本文以某電廠300MW機(jī)組為例，對(duì)三段抽汽、再熱熱段和再熱冷段3個(gè)抽汽口的不同抽汽方案進(jìn)行分析。結(jié)果表明，再熱熱段和再熱冷段抽汽后減溫減壓供給熱用戶的方案具有更高的經(jīng)濟(jì)性，全年平均降低機(jī)組煤耗16.82g/kW·h（50%THA工況）。同時(shí)，對(duì)用汽企業(yè)凝結(jié)水進(jìn)行回收，減少電廠制水成本。

1 機(jī)組概況

某電廠建設(shè)2×300MW純凝機(jī)組。熱電廠建設(shè)有2臺(tái)東方汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的亞臨界、一次中間再熱、單軸、雙缸雙排汽、直接空冷、凝汽式汽輪機(jī)，配有2×1062t/h東方電氣集團(tuán)東方鍋爐股份有限公司制造的亞臨界單汽包自然循環(huán)CFB鍋爐。其中汽輪機(jī)參數(shù)如表1所示。

2 熱負(fù)荷需求情況

根據(jù)電廠與周邊熱用戶達(dá)成的供熱協(xié)議，電廠需供應(yīng)1.35Mpa，260℃參數(shù)的蒸汽，年供汽時(shí)間8000h。熱用戶用汽情況匯總表見表2。

3 方案分析

3.1 抽汽方案分析

蒸汽管網(wǎng)水力計(jì)算結(jié)果，電廠內(nèi)減溫減壓器出口蒸汽壓力需達(dá)到1.64MPa，溫度需達(dá)到313.57℃，才能滿足熱用戶不同負(fù)荷的用汽需求，熱用戶總最大用汽量為98t/h。

電廠2臺(tái)機(jī)組可選抽汽口為：再熱冷段、再熱熱段以及三段抽汽，由熱平衡圖可知，各抽汽口運(yùn)行參數(shù)如下表3所示：

根據(jù)汽機(jī)廠及鍋爐廠提供的各抽汽口最大抽汽流量見表4。

基于以上數(shù)據(jù)，只對(duì)再熱冷段進(jìn)行改造，則最大抽汽流量50t/h不能滿足熱用戶用汽需求；而只對(duì)三段抽汽進(jìn)行改造，蒸汽參數(shù)不能滿足熱用戶公司需求；若對(duì)機(jī)組再熱冷段及三段抽汽改造，因三段抽汽壓力較低，需采用壓力匹配的方式進(jìn)行供熱，但再熱冷段最大抽汽流量為50t/h，在外界負(fù)荷達(dá)到最大98t/h時(shí)，不能滿足引射蒸汽流量的需求。因此主要對(duì)以下兩種熱源改造方案進(jìn)行分析。

方案一：

只對(duì)再熱熱段進(jìn)行抽汽改造，熱用戶所需蒸汽全部由再熱熱段提供。蒸汽由再熱熱段抽出后，經(jīng)減溫減壓后，輸送至熱用戶。此方案改動(dòng)量小，且調(diào)節(jié)較為簡(jiǎn)單。

方案二：

對(duì)再熱冷段及再熱熱段同時(shí)進(jìn)行抽汽改造，抽汽經(jīng)減壓后混合，再經(jīng)減溫減壓后，輸送至熱用戶。此方案較方案一改動(dòng)量大，調(diào)節(jié)較為復(fù)雜，但抽汽熱經(jīng)濟(jì)性較好。

方案一與方案二在設(shè)計(jì)熱負(fù)荷，設(shè)計(jì)工況（50%電負(fù)荷），考慮減溫水的投入的條件下，熱經(jīng)濟(jì)參數(shù)如表5所示。

方案二較方案一年供熱耗煤量減少約0.01萬(wàn)噸，同時(shí)發(fā)電煤耗等指標(biāo)亦下降明顯，供熱經(jīng)濟(jì)性較好。經(jīng)綜合考慮，方案二作為熱源改造方案。

參照方案二進(jìn)行供熱改造，在50%THA工況下，改造后機(jī)組煤耗降低16.82g/kW·h。

3.2 凝結(jié)水回收方案

熱電廠除鹽水設(shè)備出力為120t/h，則除去全廠各項(xiàng)汽水損失后除鹽水余量為39.75t/h。改造完成后，在設(shè)計(jì)供汽量條件下，如不進(jìn)行回收，除鹽水系統(tǒng)出力將不能滿足正常運(yùn)行時(shí)補(bǔ)水需求，同時(shí)考慮到熱電廠所在區(qū)域?yàn)槿彼畢^(qū)域，因此，工業(yè)供熱蒸汽凝結(jié)水選擇回收。

熱用戶工業(yè)用汽凝結(jié)水品質(zhì)不滿足機(jī)組用水要求，不能直接回收至機(jī)組熱力系統(tǒng)中。需新增一套精處理系統(tǒng)，對(duì)工業(yè)用汽凝結(jié)水進(jìn)行處理后，再回收至機(jī)組熱力系統(tǒng)。

4 供熱安全性及環(huán)境效益

熱源改造完成后，50%電負(fù)荷單機(jī)最大抽汽量為150t/h，熱用戶最大用汽需求為98t/h，平均用汽需求為80t/h，最小用汽需求為30t/h。因此熱電廠單臺(tái)機(jī)組即可滿足外界熱負(fù)荷需求，機(jī)組抽汽一用一備運(yùn)行，采用電動(dòng)調(diào)節(jié)閥進(jìn)行量調(diào)節(jié)，保障工業(yè)供熱的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

另外，用高效率（91%）的熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組取代低效率（70%）的小鍋爐供熱，因鍋爐效率的提高，每年供熱可節(jié)約標(biāo)煤2.01萬(wàn)t，總的來(lái)說(shuō)相應(yīng)減少大氣污染物（CO2約5.28×104t，SO2約483.33t，NOx約140.97t）排放，環(huán)境效益顯著。

5 結(jié)論

通過(guò)對(duì)該機(jī)組供熱改造分析，得出以下結(jié)論：（1）熱用戶用汽參數(shù)要求1.35MPa，260℃以上，平均用汽量為80t/h，年用汽時(shí)間為8000t/h，年用汽量為64萬(wàn)t。（2）機(jī)組再熱冷段及再熱熱段抽汽改造，在50%THA工況下，改造后機(jī)組煤耗降低16.82g/kW·h。（3）熱用戶工業(yè)用汽凝結(jié)水品質(zhì)不滿足機(jī)組用水要求，不能直接回收至機(jī)組熱力系統(tǒng)中。需新增一套精處理系統(tǒng)，對(duì)工業(yè)用汽凝結(jié)水進(jìn)行處理后，再回收至機(jī)組熱力系統(tǒng)。（4）供熱改造后，機(jī)組抽汽一用一備運(yùn)行，供熱安全性得到保障。（5）和小鍋爐供熱相比，減少大氣污染物（CO2約5.28×104t，SO2約483.33t，NOx約140.97t）排放，具有良好的環(huán)境效益。

參考文獻(xiàn)

[1] 余潔.中國(guó)燃煤工業(yè)鍋爐現(xiàn)狀[J].潔凈煤技術(shù)，2012， 18（3）：89-91.

[2] 吳玉鵬，祁偉，祁春海.200MW冷凝式汽輪機(jī)組工業(yè)供汽改造存在的問題與對(duì)策[J].機(jī)械，2014，41（3）：77-80.

[3] 吳暢，唐樹芳，張祎.600MW超臨界機(jī)組工業(yè)供熱改造分析[J].能源與節(jié)能，2018（5）：74-75，134.