高寒地區(qū)300MW供熱濕冷機(jī)組工業(yè)抽汽的研究與應(yīng)用

葉衛(wèi)東

【摘要】眾所周知，近年來東北地區(qū)電力供需矛盾愈來愈突出，發(fā)電企業(yè)機(jī)組利用小時數(shù)逐年下降，盈利空間被壓縮，企業(yè)急需拓展外部市場。大唐哈爾濱第一熱電廠（以下簡稱哈一熱）緊鄰哈爾濱市道里區(qū)高新技術(shù)開發(fā)區(qū)，距離3.3公里，該區(qū)域現(xiàn)有四臺20t工業(yè)鍋爐對高新區(qū)企業(yè)供熱，效率低下。哈一熱與該供熱公司合作，進(jìn)行工業(yè)抽汽改造，該項目可以為企業(yè)增發(fā)電量、優(yōu)化供熱機(jī)構(gòu)、降低冷源損失等方面帶來持續(xù)盈利能力。本文主要從工業(yè)抽汽改造項目的必要性、安全性、經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行論述。

【關(guān)鍵詞】工業(yè)抽汽 必要性 經(jīng)濟(jì)性 安全性

1、概述

大唐哈爾濱第一熱電廠一期工程為2×300MW機(jī)組，#1、#2汽輪機(jī)為哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司制造的C250/N300—16.7/537/537型亞臨界、一次中間再熱、單軸、雙缸（高中壓缸合缸）雙排汽、單抽供熱凝汽式汽輪機(jī)。#1、#2鍋爐為哈爾濱鍋爐廠生產(chǎn)的HG-1025/17.5-HM36型、亞臨界、一次中間再熱、單爐膛、平衡通風(fēng)、自然循環(huán)汽包鍋爐。采暖抽汽壓力0.245～0.687 MPa，額定采暖供汽量340t/h，供熱能力1161萬平方米。兩臺機(jī)組于2010年初實現(xiàn)雙投。

為了滿足高新區(qū)熱用戶對供熱參數(shù)的需求，從兩臺爐高溫段再熱器出口管安裝一只三通引至減溫器，通過減溫器減溫、減壓后供用戶使用。

2、工業(yè)抽汽改造的必要性

（1）近幾年隨著國家宏觀調(diào)控、經(jīng)濟(jì)增速放緩及地方政策影響，哈一熱計劃發(fā)電量逐年減少，最小方式核查供熱期需雙機(jī)運行，非供熱期即使單機(jī)運行，還有兩個月的電量缺口，夏季變?yōu)殡p機(jī)停備運行方式。工業(yè)抽汽改造項目可以為哈一熱爭取到夏季單機(jī)運行、不停機(jī)政策。

（2）哈一熱設(shè)計供熱能力2424GJ/H，可承擔(dān)供熱面積1161萬平方米，夏季停止供熱之后，運行方式變?yōu)榧兡l(fā)電機(jī)組，工業(yè)抽汽改造項目實施后，供熱結(jié)構(gòu)變?yōu)椴膳c工業(yè)抽汽供熱并行，能夠最大限度降低冷源損失，供熱量得到進(jìn)一步提高，熱電聯(lián)產(chǎn)效益最大化。

（3）哈一熱兩臺機(jī)組投產(chǎn)至今供電煤耗累計降低51.46克/千瓦時，純凝煤耗累計降低24.23克/千瓦時。經(jīng)過近幾年節(jié)能技術(shù)改造后，能耗指標(biāo)繼續(xù)大幅下降空間受限。工業(yè)抽汽改造項目可使哈一熱供電煤耗降低約2.9克/千瓦時～7.72克/千瓦時，可使能耗指標(biāo)得到進(jìn)一步降低。

3、工業(yè)抽汽改造方案的論證

（1）工業(yè)抽汽用戶參數(shù)需求

高新技術(shù)開發(fā)區(qū)工業(yè)用汽用戶使用蒸汽壓力為0.8～1.6 Mpa，蒸汽流量30～80t/h，對溫度高低沒有要求，過熱蒸汽即可。由于哈一熱至高新技術(shù)開發(fā)區(qū)管程長度為3.3公里，管道沿程阻力較大，經(jīng)過黑龍江省電力設(shè)計院技術(shù)人員測算，蒸汽壓力為2.1Mpa，流量為80t/h，送至管道末端出口壓力為1.6Mpa。

（2）抽汽點的確定

哈一熱兩臺300MW機(jī)組是哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司制造的C250/N300—16.7/537/537型亞臨界、一次中間再熱、單軸、雙缸（高中壓缸合缸）雙排汽、單抽供熱凝汽式汽輪機(jī)。采暖抽汽是可調(diào)整抽汽，抽汽壓力為0.245～0.687 Mpa，針對工業(yè)抽汽用戶蒸汽壓力為0.8～1.6 Mpa，抽汽點可選擇方案有兩種：高排再熱冷段和再熱熱段抽汽。

哈一熱在高排再熱冷段已進(jìn)行熱網(wǎng)小汽輪機(jī)改造，該項改造已從再熱冷段抽汽，抽汽量27 t/h。由于高新技術(shù)開發(fā)區(qū)用戶需要蒸汽量較大，若再次抽汽或?qū)⒂绊戝仩t再熱器正常工作，導(dǎo)致再熱器壁溫超標(biāo)，經(jīng)哈爾濱鍋爐廠技術(shù)人員計算，如果從再熱蒸汽冷段抽汽80t/h將嚴(yán)重影響再熱器安全穩(wěn)定工作，需要進(jìn)行大規(guī)模改造。鑒于改造費用較高，且改造工期較長，從再熱蒸汽冷段取汽方案可行性不高。

從再熱蒸汽熱段抽汽對鍋爐再熱器壁溫不受限制，但再熱蒸汽熱段為汽輪機(jī)中壓缸進(jìn)汽，汽輪機(jī)為高中壓合缸，高中壓轉(zhuǎn)子對置平衡軸向推力，從再熱蒸汽熱段抽汽是否會對汽輪機(jī)軸向推力改變。哈爾濱汽輪機(jī)廠回復(fù)函，通過廠家研究院技術(shù)人員核算，同意從再熱熱段抽汽100噸/小時，高壓各級隔板、靜葉片及動葉片強(qiáng)度能夠滿足使用要求。經(jīng)過上述兩種方案對比，確定工業(yè)抽汽改造從再熱蒸汽熱段進(jìn)行抽汽。

4、具體改造方案

（1）自鍋爐再熱器出口管段安裝一只異徑三通引至減溫器，通過減溫器減溫減壓后供用戶使用。減溫器前管道設(shè)計溫度546℃，壓力4.8MPa，將再熱出口蒸汽降為壓力為1.2～1.6MPa，溫度為250℃～320℃，通過Φ426×13的蒸汽管道到達(dá)熱用戶，滿足用戶需要，本改造項目只建設(shè)從熱再出口管道到廠門口戰(zhàn)備路的管線，戰(zhàn)備路至用戶的管線由熱力公司負(fù)責(zé)建設(shè)。

（2）減溫水從給水泵中間抽頭出口引出，壓力和溫度滿足減溫器的要求。

（3）工業(yè)抽汽改造后，由于供汽凝結(jié)水不能回收，經(jīng)過對哈一熱除鹽水制水能力校核，化學(xué)除鹽水系統(tǒng)改造為增設(shè)產(chǎn)水62t/h一級反滲透裝置1套、產(chǎn)水60t/h二級反滲透裝置1套、1臺DN1800、出力60t/h混床及相應(yīng)控制系統(tǒng)1套。

5、工業(yè)抽汽改造后的經(jīng)濟(jì)性分析

熱再蒸汽供工業(yè)抽汽流量按照目前統(tǒng)計數(shù)據(jù)，非供熱期30噸/小時，供熱期60.42噸/小時計算。

（1）對收入影響

熱再蒸汽供工業(yè)抽汽全年增加公司收入4762.54萬元/年（不考慮對發(fā)電量和五段抽汽供熱影響）。

熱再蒸汽供工業(yè)抽汽全年增加公司收入626.15萬元/年（考慮在非供熱期影響發(fā)電量、在供熱期影響發(fā)電和五段抽汽供熱影響）。

●非供熱期

等量的熱再蒸汽用于工業(yè)供汽產(chǎn)生的收入1630.37萬元（不影響發(fā)電增加的收入）。用于發(fā)電產(chǎn)生的收入1272.51萬元。按照影響發(fā)電計算產(chǎn)生的收入357.86萬元。

●供熱期

等量的熱再蒸汽用于工業(yè)供汽產(chǎn)生的收入3132.17萬元（不影響發(fā)電和供熱增加的收入）。用于五段抽汽供熱產(chǎn)生的收入2863.89萬元。用于發(fā)電產(chǎn)生的收入2209.31萬元。按照影響五段抽汽供熱（包括熱再至五抽間發(fā)電）計算產(chǎn)生的收入268.29萬元。

●全年（非供熱期和供熱期）合計：

等量的熱再蒸汽用于工業(yè)供汽產(chǎn)生的收入4762.54萬元（不影響發(fā)電、五段抽汽供熱增加的收入）。供熱期用于五段抽汽供熱產(chǎn)生的收入2863.89萬元。用于發(fā)電產(chǎn)生的收入3481.82萬元。按照非供熱期影響發(fā)電、供熱期影響五段抽汽供熱（包括熱再至五抽間發(fā)電）計算產(chǎn)生的收入626.15萬元。

（2）對經(jīng)濟(jì)指標(biāo)影響

熱再蒸汽供工業(yè)抽汽拉動全年供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率降低3.02克/千瓦時（不考慮對發(fā)電量和五段抽汽供熱影響）。

熱再蒸汽供工業(yè)抽汽拉動全年供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率升高0.88克/千瓦時（考慮在非供熱期不影響發(fā)電量、在供熱期影響五段抽汽供熱）。

（3）對采暖供熱影響

供熱期熱再蒸汽供工業(yè)抽汽影響五段抽汽采暖供熱能力下降124.74 吉焦/小時，供熱期影響五段抽汽采暖供熱量53.89萬吉焦。

6、結(jié)束語

1、電力供過于求，負(fù)荷率較低地區(qū)，工業(yè)抽汽對供熱期、非供熱期發(fā)電產(chǎn)生的收入影響有限。

2、供熱機(jī)組采暖熱負(fù)荷富裕量較大時，工業(yè)抽汽對供熱期用于五段抽供熱產(chǎn)生的收入無影響。

3、全年計劃電量不足地區(qū)，工業(yè)抽汽可以為企業(yè)爭取不停機(jī)、增發(fā)電量。

4、工業(yè)抽汽替代效率低下的工業(yè)鍋爐，起到節(jié)能減排的環(huán)保效果。