火電廠小背壓機(jī)非供暖期運(yùn)行改造應(yīng)用

王 巖，高繼錄，張 敏，劉煥武，陳曉利

(1．遼寧東方發(fā)電有限公司，遼寧 撫順 113007；2．中電投東北節(jié)能技術(shù)有限公司，遼寧 沈陽 110179)

某發(fā)電廠在供熱改造項(xiàng)目中，熱網(wǎng)首站安裝了2臺(tái)6 000 kW小背壓汽輪機(jī)，熱網(wǎng)加熱蒸汽在進(jìn)入熱網(wǎng)加熱器前經(jīng)過小背壓機(jī)組回收壓力勢(shì)能后并能滿足供熱要求。采用小背壓汽輪機(jī)供熱改造的實(shí)施，可以有效減少中低壓連通管抽汽的壓力損失，梯級(jí)利用高品質(zhì)蒸汽，提高供熱效率[1-4]。同時(shí)，高背壓小汽輪機(jī)拖動(dòng)異步發(fā)電機(jī)，所發(fā)電量接入6 kV廠用電系統(tǒng)，可以進(jìn)一步增加上網(wǎng)電量和降低廠用電率，使全廠發(fā)電經(jīng)濟(jì)性進(jìn)一步提高。但是在供暖期結(jié)束后背壓機(jī)組停止運(yùn)行，為保證公司全年發(fā)電量及廠用電率等主要指標(biāo)，充分挖掘背壓機(jī)組的運(yùn)行潛能，提出熱網(wǎng)背壓機(jī)組非供暖期運(yùn)行改造研究與應(yīng)用課題，研究非供暖期如何處置背壓機(jī)組的排汽，保證非供暖期連續(xù)運(yùn)行[5-7]。

1 改造方案研究

1.1 非供暖期加熱外售熱水

通過改造，實(shí)現(xiàn)背壓機(jī)組非供暖期長(zhǎng)期運(yùn)行，同時(shí)出售熱水的方案，既可保持背壓機(jī)組發(fā)電降低廠用電率，又可實(shí)現(xiàn)外售熱水盈利的目的。小背壓機(jī)組設(shè)計(jì)參數(shù)如表1所示。

1.1.1 利用熱網(wǎng)加熱器改造加熱熱水

利用原有舊站1號(hào)加熱器作為熱水加熱器，斷開與原熱網(wǎng)循環(huán)水系統(tǒng)或關(guān)閉循環(huán)水隔離閥門。在隔離閥內(nèi)熱網(wǎng)入口處加裝1臺(tái)熱水加熱供水泵，出口接引至加熱器水側(cè)入口，加熱器出口接引至1號(hào)爐外側(cè)儲(chǔ)水箱。背壓機(jī)組非供暖期運(yùn)行排汽加熱外售熱水方案如圖1所示。

表1 小背壓機(jī)組設(shè)計(jì)參數(shù)

圖1 非供暖期排汽加熱外售熱水方案示意圖

1.1.2 經(jīng)濟(jì)性分析

每天加熱熱水1 200 t，冷水溫度為20 ℃，加熱供水溫度為85 ℃，每天需要的熱量為326.6 GJ。如果利用四段抽汽進(jìn)行加熱，抽汽量為4.25 t/h，背壓機(jī)組可以利用的有效焓降為368.83 kJ/kg，占總可用焓降2 992.4 kJ/kg的12.33%。背壓機(jī)組運(yùn)行，加熱1 200 t/h水的抽汽量為4.85 t/h。小機(jī)的發(fā)電功率為434.3 kW，負(fù)荷率太低，不可行。

1.2 非供暖期加熱凝結(jié)水

1.2.1 排汽接至低加位置

從冷源損失理論分析，如果不充分利用背壓機(jī)組的排汽熱能，經(jīng)濟(jì)性較差。為了回收背壓機(jī)組排汽熱能，利用背壓機(jī)組排汽加熱凝結(jié)水，450 MW工況機(jī)組低壓加熱器設(shè)計(jì)及運(yùn)行參數(shù)如表2所示。600 MW機(jī)組全年負(fù)荷率為70%左右，故以450 MW工況為基礎(chǔ)工況。由表2可見，6號(hào)低加進(jìn)汽溫度205.91 ℃、進(jìn)汽壓力0.1 MPa，與背壓機(jī)組排汽溫度180 ℃、排汽壓力0.15 MPa接近，所以將背壓機(jī)組排汽接到6號(hào)低加抽汽門后，當(dāng)背壓機(jī)組運(yùn)行時(shí)，關(guān)閉6號(hào)低加抽汽門，開啟背壓機(jī)組排汽門，實(shí)現(xiàn)小機(jī)運(yùn)行。系統(tǒng)圖如圖2所示。

表2 低壓加熱器設(shè)計(jì)及運(yùn)行參數(shù)

圖2 排汽加熱凝結(jié)水方案示意圖

1.2.2 凝結(jié)水出口水溫計(jì)算

小機(jī)進(jìn)汽67 t/h，排汽溫度180 ℃，壓力0.15 MPa，其焓值2 832.891 kJ/kg，疏水溫度80 ℃，其焓值335.847 kJ/kg，6號(hào)加熱器實(shí)際利用熱量為167 301 948 kJ/h。450 MW工況6號(hào)低加入口凝結(jié)水入口溫度78.2 ℃，流量1 060.86 t/h，加熱后凝結(jié)水溫升為37.7 ℃。6號(hào)低加凝結(jié)水出口溫度為115.9 ℃，與額定工況時(shí)6號(hào)低加凝結(jié)水設(shè)計(jì)出口溫度接近。該方案只接引1條蒸汽管路至6號(hào)低加蒸汽門，并且不用考慮疏水問題。另外，從參數(shù)匹配上也吻合，因?yàn)楸硥簷C(jī)組排汽溫度180 ℃，排汽壓力0.15 MPa，與6號(hào)低加進(jìn)汽溫度205.51 ℃、進(jìn)汽壓力0.1 MPa較接近，因此從技術(shù)上分析完全可行。

1.2.3 經(jīng)濟(jì)性分析

因?yàn)樾”硥簷C(jī)組排汽熱量被凝結(jié)水吸收，代替6號(hào)低加本身就屬于回?zé)嵯到y(tǒng)，6號(hào)抽汽的汽源由機(jī)組的六抽改為四抽，四抽比六抽高出的焓值正好被背壓機(jī)組消耗，產(chǎn)生了額外電功率，從這個(gè)角度分析，對(duì)主機(jī)經(jīng)濟(jì)性影響不大。因此抽汽部分除了背壓機(jī)組消耗可利用的焓降12%外，其他熱能不在考慮損失之內(nèi)；背壓機(jī)組效率為82%，低壓缸450 MW工況效率84.41%，下降2.41%，影響不大。

2 改造效果

小背壓機(jī)排汽接引至六段抽汽改造投運(yùn)后，最大功率為5 000 kW，直接降低廠用電率0.8個(gè)百分點(diǎn)。如果非供暖期7個(gè)月全部運(yùn)行，按4 000 kW計(jì)算時(shí)均功率，日節(jié)約廠用電9.6萬kWh，月節(jié)省廠用電288萬kWh，月創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益103.68萬元(按0.36元/kWh計(jì)算)，全年非供暖期帶來效益725.8萬元。

3 結(jié)論

a.小背壓機(jī)非供暖期運(yùn)行改造以來，經(jīng)過幾個(gè)月統(tǒng)計(jì)觀察，主機(jī)系統(tǒng)6號(hào)低加引入小背壓機(jī)組排汽對(duì)汽輪機(jī)及凝結(jié)水系統(tǒng)沒有異常影響，小背壓機(jī)組運(yùn)行的安全性及穩(wěn)定性均較好。

b.小背壓機(jī)改造投運(yùn)后，最大功率為5 000 kW，直接降低廠用電率0.8個(gè)百分點(diǎn)。如果非供暖期7個(gè)月全部運(yùn)行，全年非供暖期將帶來700萬元左右經(jīng)濟(jì)效益，為公司完成全年主要生產(chǎn)指標(biāo)發(fā)揮巨大作用。