太倉港協(xié)鑫電廠背壓機(jī)改造實踐

孫佳

[摘 要]本文介紹協(xié)鑫電廠熱網(wǎng)情況以及背壓機(jī)改造的原因和參數(shù)選擇、改造項目以及背壓機(jī)運(yùn)行方式。以求依托供熱市場，降低節(jié)流損失，達(dá)到國家節(jié)能降耗的要求。

[關(guān)鍵詞]背壓機(jī)、快速熔斷器、高品低用

[中圖分類號]F274 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A

此次改造，目的是優(yōu)化機(jī)組經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，為實現(xiàn)2020年現(xiàn)役機(jī)組平均供電煤耗低于310g/kwh奠定良好基礎(chǔ)。

1 背壓機(jī)選型

太倉港協(xié)鑫電廠位于江蘇省太倉市，港區(qū)企業(yè)生產(chǎn)過程用大量蒸汽，因此供熱量規(guī)?？捎^。協(xié)鑫電廠是太倉市唯一熱源點(diǎn)，擁有二期2×330MW、三期2×320MW供熱機(jī)組。廠內(nèi)供熱分為高壓供熱、低壓供熱、城區(qū)供熱三套管網(wǎng)。低壓供熱汽源為再熱蒸汽，高壓供熱為冷段再熱蒸汽，城區(qū)供熱為熱段再熱蒸汽。再熱蒸汽壓力為1.76-3.56MPa，低壓供熱壓力最高為1.4 MPa，正常運(yùn)行時，平均供熱流量為180t/h，將再熱蒸汽直接用于對外供熱，存在“高品低用”的情況。在滿足供熱的條件下，通過背壓機(jī)動力源改造，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的減溫減壓裝置，可實現(xiàn)供熱蒸汽的梯級利用，大幅降低機(jī)組的供電煤耗，使機(jī)組經(jīng)濟(jì)指標(biāo)達(dá)到先進(jìn)水平，從而實現(xiàn)提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和環(huán)保效益。

利用全廠低壓供汽汽源驅(qū)動一臺背壓式汽輪發(fā)電機(jī)組，其排汽接入廠內(nèi)分汽缸，用于對外低壓供熱，汽輪機(jī)組發(fā)出的電源接入三期5、6號機(jī)組的高壓廠用電系統(tǒng)，單獨(dú)供5號機(jī)或者6號機(jī)組。

經(jīng)過多次與上海汽輪機(jī)廠溝通進(jìn)行初步設(shè)計，利用5/6號機(jī)熱再聯(lián)合供汽作為背壓機(jī)汽源，對應(yīng)主機(jī)負(fù)荷，熱再壓力2.5-3.3MPa，溫度538℃背壓機(jī)功率范圍10-21MW，額定設(shè)計工況10MW（主機(jī)負(fù)荷240MW，熱再壓力2.5 MPa）。核算各個工況點(diǎn)初步選型如下：

汽輪機(jī)型號：B8-2.5/1.5，型式：單缸、單軸、反動、背壓式;發(fā)電機(jī)型號：QF20-2，勵磁方式采用無刷勵磁。

2 項目內(nèi)容

2.1 方案簡述

利用5/6號機(jī)熱再汽源驅(qū)動一臺背壓式汽輪發(fā)電機(jī)組，排汽接入廠內(nèi)熱網(wǎng)，減少減溫減壓損失。汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)出的電源接入5、6號機(jī)組的高壓廠用電系統(tǒng)，但并不同時向5、6號機(jī)組供電，在向5號機(jī)供電時，切斷向6號機(jī)組供電回路，反之亦然。

2.2 小機(jī)汽源及進(jìn)汽系統(tǒng)配置

小汽輪機(jī)用汽量考慮到未來的供熱規(guī)劃，設(shè)計額定功率下小汽輪機(jī)進(jìn)汽量為215.2t/h，由5、6號機(jī)平均分?jǐn)?。小汽輪機(jī)進(jìn)汽流量取決于5、6號機(jī)組再熱段所能抽出的最大汽量。根據(jù)設(shè)計參數(shù)，單臺機(jī)組在100 t/h抽汽對機(jī)組安全無影響，背壓機(jī)壓力偏低時可通過關(guān)小汽輪機(jī)中調(diào)門的方式提高進(jìn)汽壓力。

2.3 電氣系統(tǒng)簡述

新增發(fā)電機(jī)的出口增加發(fā)電機(jī)專用斷路器、快速限流器，通過6kV電纜分別接入5、6號機(jī)，大機(jī)高廠變6kV廠用系統(tǒng)B段母線。正常運(yùn)行時只供5B段或者6B段。當(dāng)5號或6號機(jī)檢修時，切換到另一段母線。新增發(fā)電機(jī)出力大于所并母線負(fù)荷時，多余部分負(fù)荷經(jīng)聯(lián)絡(luò)線送至廠用5A或6A段母線。采用快速限流器可以有效限制當(dāng)6kV廠用母線發(fā)生短路故障時背壓發(fā)電機(jī)供的短路電流值?？焖傧蘖髌鞯奶攸c(diǎn)是能夠在短路時間內(nèi)快速切斷供電回路，使此供電網(wǎng)路僅提供很小甚至不提供短路電流。目前快速限流器一般可以在1ms以內(nèi)切斷短路電流，如果6kV母線短路，快速限流器可在1ms以內(nèi)動作，高廠變提供的短路電流和電動機(jī)反饋的短路電流沖擊值遠(yuǎn)未達(dá)到最大短路沖擊電流峰值，背壓發(fā)電機(jī)回路即被切斷，又由于快速限流器最終熄弧時間為5-10ms，當(dāng)6kV母線短路電流達(dá)到峰值時，背壓發(fā)電機(jī)基本不提供短路電流，對6kV開關(guān)設(shè)備的動、熱穩(wěn)定性影響不大，而且采用快速限流器基本沒有什么電損耗。備用電源接入后，短路電流會隨新增電源功率的增加而增大，現(xiàn)有6kV工作段電氣設(shè)備選型為：熱穩(wěn)定電流50kA，動穩(wěn)定電流125kA。不滿足短路電流穩(wěn)定性要求，需要采取短路電流限制措施，小發(fā)電機(jī)通過快速限流器并網(wǎng)至廠用電，快速限流器可以有效限制當(dāng)6kV廠用母線發(fā)生短路時小發(fā)電機(jī)提供的短路電流值。

2.4 控制、測量、保護(hù)和自動裝置改造方案

在5號機(jī)組電子間新增3個控制柜，DEH、ETS合并在一起，并入5、6號機(jī)公用域。保護(hù)部分配置一套發(fā)電機(jī)保護(hù)微機(jī)型保護(hù)裝置、6kV開關(guān)采用綜保裝置、400V開關(guān)采用智能測控單元馬達(dá)控制器。小發(fā)電機(jī)配置勵磁電壓調(diào)節(jié)裝置、自動準(zhǔn)同期裝置。

3 運(yùn)行方式

3.1 機(jī)務(wù)部分

正常情況下熱再蒸汽經(jīng)過減壓閥達(dá)到壓力匹配的條件進(jìn)入小汽輪機(jī)。小汽機(jī)排汽接入分汽缸對外供熱。當(dāng)一路汽源故障時，通過進(jìn)汽管道截止閥切斷該路汽源，由正常機(jī)組向小汽輪機(jī)供汽。當(dāng)小汽輪機(jī)故障時，切除小汽輪機(jī)進(jìn)汽，使用廠內(nèi)原減溫減壓設(shè)施，對再熱蒸汽減溫減壓后直接對外供出。

3.2 電氣部分

當(dāng)5號機(jī)組停運(yùn)時，如果停運(yùn)前背壓機(jī)連接在5B段上，背壓機(jī)負(fù)荷到零后解列，然后經(jīng)同期并網(wǎng)于6B段。當(dāng)5號機(jī)跳閘時，如果背壓機(jī)連接在5B段上，聯(lián)跳背壓發(fā)電機(jī)出口斷路器機(jī)5B開關(guān)，同時背壓機(jī)甩負(fù)荷，當(dāng)背壓機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后，經(jīng)同期并網(wǎng)于6B段。

3.3 整套啟動和停運(yùn)方式

在整套啟動時，小汽輪進(jìn)汽管路首先需經(jīng)過暖管階段，待暖管結(jié)束后，小汽輪機(jī)逐漸進(jìn)汽，進(jìn)行暖機(jī)、沖轉(zhuǎn)。暖管階段，暖管蒸汽通過管道疏水排入疏水?dāng)U容器。小機(jī)開始進(jìn)汽階段，蒸汽經(jīng)過冷凝后，由小機(jī)本體疏水管路進(jìn)入疏水?dāng)U容器，直至小機(jī)排汽全部為過熱蒸汽后進(jìn)入小機(jī)排汽管道，排汽管道經(jīng)過管道疏水階段后直接進(jìn)入對外供熱系統(tǒng)。小機(jī)并網(wǎng)后，開始升負(fù)荷，原對外供汽量逐漸減少，直至小機(jī)滿載，原對外供汽系統(tǒng)退出，僅靠小機(jī)排汽對外供汽。

整套系統(tǒng)退出運(yùn)行時，首先對原供汽管路進(jìn)行暖管，小機(jī)排起量逐漸減小，發(fā)電機(jī)輸出功率逐漸降低，直至輸出功率為零，斷開背壓機(jī)5B（或6B）開關(guān)，小機(jī)帶發(fā)電機(jī)空載運(yùn)行，逐漸降速，直至停機(jī)。停機(jī)后，對外供熱主要依賴原供汽系統(tǒng)。

4 結(jié)語

經(jīng)過此次改造，機(jī)組的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)得到優(yōu)化。根據(jù)供熱市場發(fā)展將來在滿足條件下，3、4號機(jī)組也可進(jìn)行同樣改造，進(jìn)一步降低煤耗，為公司創(chuàng)造更大盈利空間。

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