300MW機(jī)組超高背壓供熱分析

張華

【摘 要】通過300MW機(jī)組超高背壓供熱分析，在不同負(fù)荷和中壓缸抽汽工況下調(diào)整乏汽與抽汽占比降低機(jī)組熱耗率，提高機(jī)組熱效率保證機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行滿足晉城市供熱需求。

【關(guān)鍵詞】熱耗率；熱效率；乏汽；抽汽

根據(jù)環(huán)保部門加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)、加快取締小鍋爐的進(jìn)展情況，恒光熱電、熱力公司鍋爐目前承擔(dān)的約1000萬平方米的供熱面積就出現(xiàn)缺口，晉城市政府希望國投晉城公司熱電廠開展供熱改造，以填補(bǔ)晉城市近期供熱缺口、滿足供熱需求，屆時國投晉城公司熱電廠將承擔(dān)約2200萬平方米的供熱面積。

1 機(jī)組設(shè)備概況

某2×300MW空冷供熱機(jī)組鍋爐采用北京巴布科克·威爾科克斯有限公司生產(chǎn)的B&WB-1065/ 17.5-M型單爐膛、平衡通風(fēng)、中間一次再熱、亞臨界參數(shù)、自然循環(huán)單汽包鍋爐；采用四臺雙進(jìn)雙出鋼球磨正壓直吹式制粉系統(tǒng)，“W”形火焰燃燒方式，鍋爐燃用煤質(zhì)屬于低揮發(fā)分、高熱值無煙煤。汽輪機(jī)采用上海汽輪機(jī)有限公司生產(chǎn)的CZK300-16.7/0.4/538/538型亞臨界、一次再熱、雙缸雙排汽、直接空冷、抽汽凝汽式汽輪機(jī)。

高背壓供熱機(jī)組，使用熱網(wǎng)循環(huán)水作為熱網(wǎng)凝汽器的冷卻水，由于熱網(wǎng)循環(huán)水代替了空冷風(fēng)機(jī)，所以機(jī)組背壓對熱網(wǎng)循環(huán)水回水溫度和流量的變化比較明顯。機(jī)組背壓上升時有效的處理辦法，迅速啟動備用空冷風(fēng)機(jī)運(yùn)行同時降低機(jī)組負(fù)荷。背壓較高且低壓缸排汽量較少時，會造成容積流量減少葉片動應(yīng)力增加，造成效率的大幅下降并產(chǎn)生鼓風(fēng)，使排汽溫度過高，影響機(jī)組安全運(yùn)行。#1機(jī)組背壓不允許超過32Pa，低壓缸排汽溫度不允許超過79℃，#2機(jī)組背壓不允許超過54KPa，低壓缸排汽溫度不超過93℃。

2 機(jī)組超高背壓供熱條件

#1機(jī)組汽機(jī)本體未進(jìn)行改造，新增1A、1B熱網(wǎng)凝汽器，#2機(jī)組汽機(jī)低壓缸進(jìn)行改造末級葉片對稱減少2級，同時新增2A、2B熱網(wǎng)凝汽器。

#1、#2熱網(wǎng)站熱網(wǎng)循環(huán)水回水分別先經(jīng)過#1機(jī)1A、1B熱網(wǎng)凝汽器，利用汽輪機(jī)排汽加熱，水溫由57℃加熱至72℃，再經(jīng)過#2機(jī)2A、2B熱網(wǎng)凝汽器，利用汽輪機(jī)排汽加熱，水溫由72℃加熱至82℃，然后分別進(jìn)入#1、#2熱網(wǎng)站經(jīng)熱網(wǎng)循環(huán)泵升壓，分別送至四臺熱網(wǎng)加熱器入口母管，進(jìn)入熱網(wǎng)加熱器，利用機(jī)組五段抽汽繼續(xù)加熱提高溫度，滿足供熱要求。

#1、#2機(jī)高背壓供熱系統(tǒng)熱網(wǎng)凝汽器的蒸汽分別由#1、#2機(jī)低壓缸排汽至空冷島排汽管道抽出，接帶1A、1B、2A、2B 凝汽器，通過調(diào)整空冷島背壓和進(jìn)汽隔離閥，調(diào)節(jié)熱網(wǎng)凝汽器進(jìn)汽量。#1機(jī)汽輪機(jī)排汽口背壓最高可提升至34KPa，排汽溫度最高72℃。#2機(jī)汽輪機(jī)排汽口背壓最高可提升至54KPa，排汽溫度最高82℃。1A、1B凝汽器的凝結(jié)水通過自流排入#1機(jī)組排汽裝置。2A、2B凝汽器的凝結(jié)水通過自流排入#2機(jī)組排汽裝置。

#1、#2機(jī)高背壓供熱系統(tǒng)四臺凝汽器分別設(shè)置一套檢漏裝置，運(yùn)行中監(jiān)視熱網(wǎng)凝汽器管束泄露情況。

#2機(jī)組背壓提高后，凝結(jié)水溫度升高，為了防止對精處理樹脂造成損壞，在#2機(jī)組凝結(jié)水泵后增加凝結(jié)水冷卻器，利用熱網(wǎng)循環(huán)水回水冷卻凝結(jié)水。

#2熱網(wǎng)站#8、#9熱網(wǎng)循環(huán)泵電源分別取自#2熱網(wǎng)6KV A段、B段，采用變頻調(diào)節(jié)，#6、#7熱網(wǎng)循環(huán)泵電源分別取自熱網(wǎng)6KV A段、B段，工頻運(yùn)行。

高背壓供熱系統(tǒng)直流電源分別取至#1、#2機(jī)組直流系統(tǒng)，DCS熱控電源取自#2機(jī)組DCS電源；閥門控制配電柜設(shè)置在#2熱網(wǎng)站，電源一路取自熱網(wǎng)PCC段，另一路取自熱網(wǎng)PCD段，兩路電源可實(shí)現(xiàn)自動切換。

可見，機(jī)組實(shí)現(xiàn)超高背壓供熱，在保證汽輪機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，增加供熱能力，降低機(jī)組能耗水平，進(jìn)一步滿足晉城市居民供熱及環(huán)境保護(hù)要求。

3 #2機(jī)組超高背壓供熱分析

通過上表相關(guān)參數(shù)對比，得出如下結(jié)論：

1）#2機(jī)在熱網(wǎng)凝汽器進(jìn)口溫度51-53℃時，熱網(wǎng)循環(huán)水流量11629-12851 t/h時，背壓由25KPa上升至30KPa時，乏汽供熱量增加1574GJ；背壓繼續(xù)由30KPa上升至35KPa時，乏汽供熱量增加5663GJ；背壓繼續(xù)由35KPa上升至40KPa時，乏汽供熱量增加928GJ；背壓繼續(xù)由40KPa上升至45KPa時，乏汽供熱量增加1955GJ；

2）熱網(wǎng)循環(huán)水回水量下降、回水溫度升高和低壓缸蒸汽流量增大均會導(dǎo)致高背壓機(jī)組背壓升高，因此背壓升高的處理原則即讓上述參數(shù)反向變化。但由于熱網(wǎng)循環(huán)水回水參數(shù)與熱力公司一級管網(wǎng)和設(shè)備的運(yùn)行方式及換熱量有關(guān)，不可能成為電廠完全可控的因素，因此機(jī)組背壓快速上升時有效的處理原則啟動備用空冷風(fēng)機(jī)運(yùn)行，同時降低機(jī)組負(fù)荷。

3）如何維持超高背壓機(jī)組運(yùn)行的最經(jīng)濟(jì)工況

機(jī)組帶采暖抽汽工況，由采暖抽汽和乏汽同時供熱，隨抽汽量增加，低壓缸通流量降低，機(jī)組凝汽器背壓降低，高背壓供熱量減小，因此機(jī)組熱耗率反而上升、熱效率下降，同時在相同的主蒸汽流量情況下，機(jī)組發(fā)電出力也降低。為保證機(jī)組和全廠的經(jīng)濟(jì)效益，應(yīng)優(yōu)先采用#2 機(jī)組高背壓供熱，其次再投用壓力逐漸增高的供熱抽汽。根據(jù)青島公司性能試驗(yàn)，我公司所采取的的具體控制要求是：帶同樣電負(fù)荷時，先要使#2機(jī)組熱網(wǎng)凝汽器滿負(fù)荷運(yùn)行，即控制#2 機(jī)低壓缸排汽背壓不低于45KPa，再調(diào)整抽汽流量控制電負(fù)荷；環(huán)境溫度降低及循環(huán)水量增大時要及時調(diào)整#2 機(jī)組中壓缸抽汽流量及#1機(jī)組背壓來滿足#2機(jī)背壓不低于45KPa、同時滿足電負(fù)荷的需求。

通過上表相關(guān)參數(shù)對比，得出如下結(jié)論：

機(jī)組負(fù)荷、回水溫度及流量基本不變的情況下，乏汽占比由49%上升至55.06%，供電煤耗降低3.7g/kwh，折算后乏汽占比每上升1.53%，供電煤耗降低0.93g/kwh.

4）低壓缸排汽溫度的控制和調(diào)整

（1）低壓缸排汽溫度和熱網(wǎng)凝汽器真空的關(guān)系

熱網(wǎng)凝汽器真空就是低壓缸排汽壓力低于大氣壓力的數(shù)值，低壓缸一般處在飽和的工作狀態(tài)下，低壓缸排汽壓力與低壓缸排汽溫度為對應(yīng)飽和關(guān)系，因此熱網(wǎng)凝汽器真空也應(yīng)與低壓缸排汽溫度一一對應(yīng)，且熱網(wǎng)凝汽器真空越高時低壓缸排汽溫度越低。但實(shí)際高背壓供熱機(jī)組在運(yùn)行中，會出現(xiàn)低壓缸排汽溫度不隨背壓變化而獨(dú)自異常飛升的情況，這種情況發(fā)生在機(jī)組負(fù)荷較低而背壓較高時，低壓缸蒸汽流通量較少就會產(chǎn)生末級葉片過熱、排汽溫度飛升。

（2）降低低壓缸排汽溫度上升的有效措施

當(dāng)?shù)蛪焊着牌麥囟却笥趯?yīng)壓力下的飽和溫度時，降低運(yùn)行機(jī)組背壓或增加運(yùn)行機(jī)組負(fù)荷。

4 結(jié)語

通過超高背壓供熱分析，提高機(jī)組能耗水平最有效的辦法是低壓缸排汽（乏汽）全部利用供熱。

（作者單位：山西中煤華晉晉城熱電有限責(zé)任公司）