小面積工況下的供熱首站設(shè)備優(yōu)化研究

路 珂

大唐三門峽發(fā)電有限責(zé)任公司 河南 三門峽 472143

引言：隨著國(guó)家能源產(chǎn)業(yè)政策向著節(jié)能、環(huán)保方向的調(diào)整,300 MW 等級(jí) 純凝機(jī)組紛紛改為供熱機(jī)組,熱源多從抽汽管道開(kāi)口直接進(jìn)入熱網(wǎng)加熱器,汽輪機(jī)級(jí)間壓差導(dǎo)致節(jié)流損失,蒸汽未能實(shí)現(xiàn)理想焓降和梯級(jí)利用,加之熱力公司從節(jié)約企業(yè)成本角度出發(fā),對(duì)用戶實(shí)施溫度檢測(cè)和節(jié)流,熱網(wǎng)回水溫度偏高,用戶室內(nèi)溫度低,熱循環(huán)初期熱網(wǎng)用戶大量放水成為普遍現(xiàn)象,如何提高機(jī)組循環(huán)熱效率,是提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的有效途徑。

1 機(jī)組及地區(qū)熱用戶概況

大唐三門峽發(fā)電公司城市供熱首站2016年建設(shè),當(dāng)年冬季投運(yùn),設(shè)計(jì)供熱面積1200萬(wàn)平方米,與法電大唐熱力公司合作,目前負(fù)責(zé)市商務(wù)中心區(qū)、陜州區(qū)、產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)及老城區(qū)(湖濱區(qū)、開(kāi)發(fā)區(qū))青龍澗河以南、宋會(huì)路以東320萬(wàn)平方米區(qū)域的集中供熱。

首站由＃1、＃2兩臺(tái)320 MW 機(jī)組中壓排汽提供汽源,＃5機(jī)1000 MW機(jī)組輔汽作為備用汽源。額定供熱工況抽汽壓力為0.8 MPa,抽汽溫度為340.8℃。單臺(tái)機(jī)組額定抽汽量為330 t/h,最大采暖抽汽量為400t/h。熱網(wǎng)設(shè)計(jì)供/回水溫度為130/70℃,熱網(wǎng)供水設(shè)計(jì)壓力為1.6 MPa,熱網(wǎng)回水壓力為0.1 Mpa,熱網(wǎng)循環(huán)水量為8305t/h。

站內(nèi)設(shè)3臺(tái)高壓加熱器、2臺(tái)低壓加熱器、6臺(tái)熱網(wǎng)疏水泵和4臺(tái)熱網(wǎng)循環(huán)水泵,循環(huán)水泵進(jìn)、出口均采用母管制,采用并聯(lián)布置的方式,小汽輪機(jī)與循環(huán)水泵同軸布置。主機(jī)汽源一路進(jìn)入高加,一路為小機(jī)提供動(dòng)力汽源,小機(jī)排汽進(jìn)入低加,小機(jī)排汽母管上設(shè)置有臨時(shí)排空管道。系統(tǒng)主要是將熱網(wǎng)循環(huán)水回水升壓送入熱網(wǎng)加熱器加熱供至廠外熱網(wǎng)。

熱網(wǎng)補(bǔ)水系統(tǒng)設(shè)置1臺(tái)熱網(wǎng)除氧器和2臺(tái)熱網(wǎng)補(bǔ)水泵。正常補(bǔ)水取自供熱首站配套軟化水車間,經(jīng)熱網(wǎng)除氧器加熱除氧后。通過(guò)熱網(wǎng)補(bǔ)水泵提升壓力后對(duì)熱網(wǎng)循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)水,熱網(wǎng)正常補(bǔ)水量設(shè)計(jì)為80t/h。

2 疏水系統(tǒng)優(yōu)化

熱網(wǎng)加熱器疏水系統(tǒng)分為熱網(wǎng)高壓加熱器疏水段和熱網(wǎng)低壓加熱器疏水段,均為母管制設(shè)計(jì)。供熱期間,合格疏水經(jīng)變頻疏水泵疏至主機(jī)3號(hào)低加出口母管,疏水品質(zhì)的高低直接影響入爐蒸汽品質(zhì)。

8個(gè)月的非供熱季造成管道內(nèi)部存在鐵銹等雜質(zhì),硬度、濁度嚴(yán)重超標(biāo)。冷態(tài)循環(huán)前期,無(wú)法進(jìn)行主機(jī)低加凝結(jié)水至首站的反沖洗;熱態(tài)循環(huán)初期,熱網(wǎng)高、低加不合格疏水分別經(jīng)過(guò)各自危急疏水電動(dòng)門排至雨水井,不能正沖洗高、低壓疏水泵和疏水母管,也不能回收利用不合格疏水。因此,冷態(tài)循環(huán)前需加裝臨時(shí)沖洗管,這樣既造成檢修維護(hù)工作量大,又影響熱網(wǎng)加熱器疏水母管的沖洗效率。

該公司在加熱器疏水母管上加裝一路疏水管道反沖洗管和疏水至除氧器管,在主機(jī)機(jī)房12米熱網(wǎng)加熱器疏水母管上加裝正沖洗管。

冷態(tài)循環(huán)前期,主機(jī)低加凝結(jié)水經(jīng)過(guò)疏水母管、反沖洗管、沖洗總門和反沖洗門進(jìn)行反沖洗,外排至雨水井;熱態(tài)循環(huán)初期,熱網(wǎng)高、低加疏水分別經(jīng)過(guò)各自疏水泵升壓后,部分疏水經(jīng)過(guò)除氧器補(bǔ)水管進(jìn)入除氧器回收利用;部分疏水經(jīng)過(guò)正沖洗管排至主機(jī)凝汽器循環(huán)水回水母管上,排至水塔,實(shí)現(xiàn)疏水母管正沖洗;主機(jī)側(cè)疏水調(diào)門參與調(diào)節(jié)疏水母管壓力,維持疏水母管壓力在0.25至0.35 MPa。

正沖洗管實(shí)現(xiàn)了供熱初期將熱網(wǎng)加熱器不合格疏水回收至主機(jī)循環(huán)水;疏水至除氧器管可將部分沖洗熱水回收至熱網(wǎng)除氧器,進(jìn)一步回收啟動(dòng)初期熱量。改造后,經(jīng)運(yùn)行人員監(jiān)視,供熱前的熱態(tài)循環(huán)階段,小機(jī)排汽基本回收至除氧器,未再出現(xiàn)臨時(shí)排空。

3 放空氣閥組優(yōu)化

11月15日前后,由于城市管網(wǎng)面積大,廠外熱網(wǎng)循環(huán)水系統(tǒng)空氣含量大,熱網(wǎng)循環(huán)泵內(nèi)積存空氣,造成熱網(wǎng)循環(huán)泵振動(dòng)大,甚至發(fā)生汽蝕。熱網(wǎng)循環(huán)泵泵體上的連續(xù)排空氣門及排空氣管,實(shí)現(xiàn)熱網(wǎng)循環(huán)泵運(yùn)行期間保持連續(xù)排汽。另外,熱網(wǎng)循環(huán)水回水母管上設(shè)計(jì)有一路放空氣,該放空氣門保持開(kāi)啟,將熱網(wǎng)循環(huán)水回水母管內(nèi)的部分空氣排出,但排空氣效果差且熱水損失大。

因此,為保證熱網(wǎng)循環(huán)泵運(yùn)行平穩(wěn)高效,在熱網(wǎng)循環(huán)水回水母管原放空氣管處加裝長(zhǎng)度300 mm,DN300的無(wú)縫鋼管,鋼管上加異徑大小頭,變徑至DN100,上方加裝DN100的截止閥和自動(dòng)排汽閥,原放空氣門(DN20)改成與自動(dòng)排汽閥并列運(yùn)行,并加裝二道手動(dòng)門(DN20),實(shí)現(xiàn)連續(xù)排空氣。

加裝排汽閥P41 W-16P DN100,排汽閥前加裝截止閥J41 H-16P DN100,便于排汽閥隔離檢修。改造前后對(duì)比發(fā)現(xiàn),相同工況下,循環(huán)水泵振動(dòng)顯著降低。

4 加熱器進(jìn)汽量?jī)?yōu)化

熱網(wǎng)系統(tǒng)主要依靠高加進(jìn)汽蝶閥節(jié)流來(lái)調(diào)節(jié)高加進(jìn)汽量,目前供熱設(shè)備未能在設(shè)計(jì)工況上運(yùn)行,在2017-2018年供熱季,該蝶閥開(kāi)度主要在10%～30%之間,在供熱末期,甚至出現(xiàn)蝶閥關(guān)小至10%,無(wú)法再關(guān)小時(shí),熱網(wǎng)供水溫度仍超溫的情況,只能開(kāi)啟小汽機(jī)臨時(shí)排空門,將部分蒸汽排掉,造成汽源損失。加之,閥門節(jié)流較多,節(jié)流聲音大。對(duì)蝶閥閥體、閥芯及管道沖刷嚴(yán)重,曾出現(xiàn)過(guò)一小時(shí)內(nèi)吹漏蝶閥后溫度測(cè)點(diǎn)套筒的現(xiàn)象;同時(shí),蝶閥調(diào)節(jié)性能差,調(diào)節(jié)范圍小,不能有效控制熱網(wǎng)循環(huán)水供水溫度,無(wú)法滿足熱力公司調(diào)度要求,也不能實(shí)時(shí)監(jiān)視閥門開(kāi)度,運(yùn)行值班員頻繁現(xiàn)場(chǎng)查看,也增加了人身傷害風(fēng)險(xiǎn)。

因此,在首站高加進(jìn)汽旁路管道上,新加裝調(diào)門前截門,在旁路管道上新加裝調(diào)門和調(diào)門后截門,調(diào)門為焊接型,熱網(wǎng)高加調(diào)門前、后電動(dòng)蝶閥型號(hào)為D943 H-16C DN500,旁路汽動(dòng)調(diào)門為PN25 DN400。

在熱網(wǎng)高加進(jìn)汽管道上加裝調(diào)門,實(shí)現(xiàn)熱網(wǎng)供水溫度的準(zhǔn)確調(diào)節(jié),既減少高加進(jìn)汽蝶閥的沖刷損壞,又保證高加安全運(yùn)行,防止高加換熱管泄漏,尤其在天汽溫度高,供熱負(fù)荷低時(shí),有效降低熱網(wǎng)循環(huán)水溫,節(jié)能降耗。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)在供熱設(shè)備改造、供熱管道保溫、換熱設(shè)施性能、熱網(wǎng)管道與加熱器疏水等設(shè)備設(shè)施改善等方面,在供熱首站啟動(dòng)初期,有效減少了化學(xué)除鹽水的補(bǔ)充,減少了熱耗,在管道沿程阻力損失和局部阻力損失一定,管道保溫良好,管道熱損失一定的前提下,提高了機(jī)組熱利用率,降低了供電煤耗和供熱損失,為進(jìn)一步節(jié)約成本提供了有效途徑。