25MW熱電聯(lián)產(chǎn)機組循環(huán)水低真空供熱改造效益分析

李云

（河北盛華化工有限公司，河北張家口075000）

25MW熱電聯(lián)產(chǎn)機組循環(huán)水低真空供熱改造效益分析

李云

（河北盛華化工有限公司，河北張家口075000）

闡述了熱電聯(lián)產(chǎn)低真空供熱的安全可行性及經(jīng)濟效益。單臺機組年實現(xiàn)增加供熱面積24萬m2，同類機組整個供暖期多發(fā)電產(chǎn)生的效益為1 134萬元，同時減少了大氣污染。

循環(huán)水低真空供熱改造；供熱面積；節(jié)能減排；環(huán)境保護

1 項目實施前的基本情況及項目建設的意義

盛華熱電廠現(xiàn)有2臺25MW型號為C25-4.9/ 0.981汽輪機，其中，3#機組已改造為低真空滿負荷運行，實現(xiàn)了滿負荷循環(huán)水集中供熱，2009-2010年供暖效果和設備運行效果良好，并能提供穩(wěn)定的熱源。該項目實現(xiàn)了發(fā)電系統(tǒng)和供熱系統(tǒng)的獨立運行和安全運行。汽輪機低真空運行既消除了凝汽器的冷源損失，又提高了整個電廠的熱循環(huán)效率，是能源的綜合利用，省煤、節(jié)電、節(jié)水，是實現(xiàn)清潔生產(chǎn)的一項技術措施。對熱電清潔生產(chǎn)具有重大意義。由于供熱面積由2007年的80m2增加到2010年190m2，2011年高新區(qū)供熱面積繼續(xù)擴大，另一臺機組改造為低真空滿負荷運行勢在必行。

2 技術來源及成熟情況

汽輪機設備低真空改造技術是成熟的、先進的，并具有制造相同容量機組運行成功的實踐經(jīng)驗。該公司結合國內(nèi)外低真空使用情況，經(jīng)過研究和考察，自主開發(fā)了熱電聯(lián)產(chǎn)-凝汽器循環(huán)水低真空供熱項目，且自主實踐與先期低真空運行工藝已成熟。

汽輪機低真空運行，通過控制進入凝汽器的“原冷卻循環(huán)水系統(tǒng)”和“供熱循環(huán)水系統(tǒng)”的流量比例可以方便靈活地調(diào)節(jié)余熱用量，在滿足供熱量不斷變化需求的同時，也實現(xiàn)了對發(fā)電系統(tǒng)的“無干擾”運行，通過采用以下供熱技術達到了安全、穩(wěn)定運行的供熱要求。

（1）保留原循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，將凝汽器循環(huán)水改為雙流程，即凝汽器—涼水塔和凝汽器—熱網(wǎng)2個流程，利用閥門進行靈活切換。

（2）考慮到改造以后冬季運行時，涼水塔循環(huán)水系統(tǒng)的流量變小并需經(jīng)常進行調(diào)節(jié)，故新增1臺變頻水泵（12SH-13）。將原來的大流量泵停運，在不影響發(fā)電系統(tǒng)原有發(fā)電量的情況下，可控制進入凝汽器冷卻水量和熱網(wǎng)回水量的比例，實現(xiàn)初寒、嚴寒、末寒期所需供熱溫度40~75℃的靈活調(diào)節(jié)。

（3）改造凝汽器后汽缸噴水降溫裝置,將原來減溫噴水裝置，改為噴水霧化裝置，并根據(jù)設定溫度自動減溫。使排汽缸溫度控制在80℃以下,避免對機組振動及壽命影響。

（4）考慮到低真空運行后對凝汽器的影響，排汽溫度升高和循環(huán)水壓力變化,必將對凝汽器的安全運行產(chǎn)生惡劣的影響，做以下改造。

a.對凝汽器的所有連接螺栓（原材質(zhì)為Q235）進行更換為45#鋼的螺栓。

b.通過計量泵加裝加藥裝置為整個系統(tǒng)加入阻垢劑。為防止循環(huán)水在凝汽器內(nèi)沉積結垢影響傳熱效果,降低出力,在循環(huán)水系統(tǒng)補充水管道中加入阻垢劑,使采暖循環(huán)水的pH值控制為7.5~8.0,能達到非常良好的防垢效果。

c.在冷卻循環(huán)系統(tǒng)新增加變頻補水泵。以保證在循環(huán)水供熱時安全運行,凝汽器內(nèi)保持穩(wěn)定的冷卻水壓,減少對熱網(wǎng)沖擊,確保整個系統(tǒng)安全經(jīng)濟運行。

d.凝汽器中不銹鋼管在60~70℃時更容易結垢，影響換熱效果，所以，補水的水質(zhì)是經(jīng)水處理工段反滲透處理過的除鹽水。

（5）冷油器、空冷器在低真空供熱后，原系統(tǒng)的水溫已不能使其正常工作，單獨引一路低溫的冷卻水進行冷卻。

（6）軸封加熱器原使用的凝結水溫度升高，不能正常工作，需要從除鹽水（冷水）單獨引一路到軸封加熱器，確保汽輪機的前后軸封漏汽能夠通暢到達軸封加熱器。

（7）在原循環(huán)冷卻水的來水和回水總閥上增裝旁路電動調(diào)節(jié)閥，確保供暖期間整個熱網(wǎng)系統(tǒng)的壓力穩(wěn)定和供熱溫度及電負荷的靈活調(diào)節(jié)。

（8）由熱網(wǎng)循環(huán)水系統(tǒng)與凝汽器循環(huán)冷卻水系統(tǒng)通過1個均壓管直接連接組成的兩級泵系統(tǒng)獨立運行，保證了熱網(wǎng)、熱源的安全性。

（9）針對熱網(wǎng)系統(tǒng)水力平衡問題，提出了雙靜壓線的方法，同時采用了分布式變頻技術解決了有些用戶流量不足的問題。在熱量平衡管理上，各熱力站通過“現(xiàn)場儀表—PLC—中央監(jiān)控室”聯(lián)網(wǎng)方式實現(xiàn)了“現(xiàn)場—PLC—遠程”的三級控制，達到了熱力站統(tǒng)一管理和調(diào)度。

采用汽輪機低真空運行可將涼水塔排入大氣的熱量用于城市集中供熱，背壓可以提高到0.04MPa，冷卻水出口溫度最高可達到75℃，直接用循環(huán)水供暖減少了冷源損失，節(jié)約電廠耗水量，能顯著提高電廠的經(jīng)濟性。單臺機組年節(jié)約標煤可達25 500 t，減少污染，改善了城市環(huán)境。熱力站也通過均壓管構成了二級泵混水直供方案，方便地實現(xiàn)熱力站的質(zhì)調(diào)節(jié)和量調(diào)節(jié)。汽輪機低真空供熱如圖1所示。

圖1 汽輪機低真空供熱工藝流程圖

3 技術先進性評價

抽凝式汽輪機低真空運行方式是熱電廠冷源損失熱量的再利用。該項目的應用領域為熱電聯(lián)產(chǎn)、供熱為主的中小型熱電廠，通過將原來利用一次抽氣（參數(shù)：0.98MPa、300℃）直接供熱改為利用汽輪機凝汽器通過涼水塔排入大氣的凝汽余熱作為供暖系統(tǒng)熱源，利用凝汽器的冷卻水作為供暖系統(tǒng)的熱網(wǎng)循環(huán)水，這種運行方式可節(jié)約大量的供暖抽汽，降低電廠的耗水量。

將熱電廠凝汽器的冷卻循環(huán)水系統(tǒng)改建成2套可獨立運行的流量可調(diào)節(jié)的循環(huán)水系統(tǒng)，其中，一套是通過涼水塔涼水的原冷卻水系統(tǒng)；另一套是用于供熱的余熱提取系統(tǒng)。通過改變2套水系統(tǒng)的流量比例關系可以實現(xiàn)供熱溫度45~75℃的靈活調(diào)節(jié)，并且，機組改造以后不影響發(fā)電系統(tǒng)的正常發(fā)電工作。在同一種供熱系統(tǒng)中綜合應用了以下幾方面。（1）采用不影響發(fā)電系統(tǒng)正常發(fā)電，并且能夠改變余熱使用量的技術，年節(jié)約標煤25 500 t；（2）熱源采用了二級泵余熱提取技術方案；（3）采用了分布變頻泵的一次網(wǎng)熱能傳輸方案；（4）熱力站采用了二級泵輸方案；（5）全網(wǎng)采用了熱源—熱力站雙靜壓線工藝系統(tǒng)方案；（6）實現(xiàn)了熱源—熱力站全網(wǎng)計算機統(tǒng)一監(jiān)控管理的熱力站無人值守等6項先進供熱技術。通過熱電聯(lián)產(chǎn)-城市汽輪機循環(huán)水低真空集中供熱項目的改造，熱能效率達到80%，標準煤耗為152 g/（kW·h），處于國內(nèi)先進水平，該技術獲得了河北省科技成果獎。該技術適合我國天然氣相對匱乏、主要以燃煤為主的國情，既可實現(xiàn)規(guī)模型的分布式能源結構，又利于燃煤污染的綜合治理，是綠色清潔環(huán)保項目，在城鎮(zhèn)集中供暖工程采用的技術中處于先進水平。

4 項目建設主要內(nèi)容

項目建設的改造內(nèi)容如下。改造汽輪機轉子第九級壓力級葉輪及全四維葉片；改造汽輪機轉子第十級壓力級葉輪及全四維葉片；改造汽輪機轉子第十一級壓力級葉輪及全四維葉片；改造第九級全四維隔板；改造第十級全四維隔板；改造第十一級全四維隔板；后汽缸霧化噴水自動減溫控制系統(tǒng)改造。

5 項目投資情況

設計改造費為240萬元，安裝費為18萬元，合計258萬元。

本項目只需1個月就可完工，并即可投入滿負荷正常運行。

6 效益分析

2011年該公司3#、4#機組投入低真空供熱運行，由于3#機已經(jīng)改造為低真空滿負荷運行，4#機沒有改造，運行參數(shù)不一樣，運行參數(shù)見表1。

表1 3#、4#機組運行參數(shù)

2011年運行情況表明，3#機組比4#機組每小時多發(fā)電9MW，多供熱12MW。每度電按0.35元計，供暖期為150天，則整個供暖期3#機比4#機多發(fā)電產(chǎn)生的效益為：9 000×0.35×24×150=1 134（萬元）。

按每平方米需50W熱量計算，12MW的供熱面積為：24萬m2。

從以上計算可知，4#機改造低真空運行后，每年多產(chǎn)生效益1 134萬元，可增加供熱面積24萬m2。

7 推廣應用前景分析及對提升行業(yè)清潔生產(chǎn)水平的作用和影響

汽輪機冷凝器低真空運行循環(huán)水供熱屬汽機的一種變工況運行，經(jīng)過改造機組后，汽輪機可在低真空工況下滿負荷運行。凝汽器作為熱網(wǎng)一級加熱器，熱網(wǎng)中的熱用戶相當于冷卻塔，利用汽輪機排汽的汽化潛熱加熱熱網(wǎng)循環(huán)水進行供暖，循環(huán)水在凝汽器中吸收熱量送到熱用戶散熱后，再回到凝汽器吸收循環(huán)，從而將汽輪機排汽的汽化潛熱加以利用，消除了冷源損失，提高了熱電廠的能源綜合利用效率和經(jīng)濟效益,實現(xiàn)了能源的階梯利用。

該項目的推廣應用的范圍為熱、電、汽聯(lián)供的熱電聯(lián)產(chǎn)廠，可實現(xiàn)熱、電、汽綜合利用，能夠有效地解決熱電廠綜合熱效率偏低的問題。

張家口地區(qū)沒有實現(xiàn)集中供熱的居民區(qū)還很多，利用分散的小鍋爐供熱，能耗高、環(huán)境污染大。以凝汽器循環(huán)水系統(tǒng)改造為重點的低真空供熱系統(tǒng)可實現(xiàn)低能級的余熱充分利用，來代替供熱范圍內(nèi)的小鍋爐，逐步實現(xiàn)集中供熱，而且隨著供熱面積的增大，系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性也大大增加。

通過對汽輪機轉子末三級葉輪、葉片及隔板改造，可使汽輪機低真空滿負荷運行，提高設備的效率。通過對改造成功3#機組低真空供熱經(jīng)濟性計算，證明該汽輪機低真空改造是完全可行的，且可實現(xiàn)當年投資當年回收的目的，低真空改造減少了環(huán)境污染，提高了電廠經(jīng)濟效益。

25MW cogeneration unit circulatingwater low vacuum heat supply reformation benefitanalysis

LI Yun
(HebeiShenghua ChemicalCo.,Ltd.,Zhangjiakou 075000,China)

The feasibility and economic benefits of the the cogeneration low vacuum heatingwas described. Generating unit increase the heating area of240 000m2,similar units throughout the heating period of power generation efficiency as11.34million yuan,while reducing air pollution.

circulatingwater low vacuum thermal;heating area;energy saving;environmentalprotection

book=34,ebook=45

TK11+5

B

1009－1785(2012)06-0034-03

2012-01-09

李云（1972年—），男，助理工程師，2010年畢業(yè)于燕山大學機電一體化專業(yè)，現(xiàn)于河北盛華化工有限公司熱電二分廠工作。