中壓參數(shù)熱電廠高壓迭置的改造設(shè)計(jì)

1、中壓參數(shù)熱電廠高壓迭置的改造分析王 斌1 葉 雯2 吳 曉 奇1 侯 軍 鎖1（1703研究所無錫分部 2無錫華光鍋爐股份有限公司）摘 要：我國南方地區(qū)在20世紀(jì)80年代由于電力供應(yīng)的嚴(yán)重缺口，不少地方自籌資金，興建了一批小型地方區(qū)域性熱電廠，這對緩解電力的供求矛盾，促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到了極其重要的作用，但由于機(jī)組容量偏小，熱效率低、發(fā)電和供熱煤耗較高，在燃煤價(jià)格不斷上揚(yáng)的形勢下難以維持正常運(yùn)行。無錫市熱電廠根據(jù)我所高壓迭置的設(shè)計(jì)思路進(jìn)行的改擴(kuò)建工程，熱化發(fā)電率提高了46，供熱和供電煤耗下降了20，為此類熱電廠提供了可供借鑒的方案。關(guān)鍵詞：高壓迭置 節(jié)能 改造分析 一、 前言我國南方地區(qū)在2

2、0世紀(jì)80年代興建了不少小型地方區(qū)域性熱電廠，因建廠初期熱負(fù)荷不是太大，只限于取代效率低下的獨(dú)立小鍋爐房及緩解電力的供求矛盾，所選用的機(jī)爐一般都采用中溫、中壓參數(shù)的35t/h鏈條爐或拋煤爐及3MW 12MW的抽凝機(jī)或背壓機(jī)，普遍配用水膜除塵，煙氣無脫硫設(shè)施，循環(huán)水基本為開式直流，這些地方熱電廠對緩解當(dāng)時(shí)電力的供求矛盾，增加地方的就業(yè)人數(shù)，促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到了極其重要的作用，具有較大的節(jié)能效益、社會效益和環(huán)保效益。隨著近十幾年來經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，供熱負(fù)荷的不斷增加，熱負(fù)荷波動范圍的加大，國家對廢氣排放要求的加強(qiáng)，特別是近年來燃煤價(jià)格的持續(xù)高漲，電力行業(yè)的競爭正逐步加劇，這些效率低的熱電設(shè)備配置

3、已難以維持企業(yè)生存及滿足社會日益發(fā)展的需求，地方熱電企業(yè)出現(xiàn)生存危機(jī)，而隨著城市規(guī)模的迅速擴(kuò)大，這些熱電廠現(xiàn)基本上都已納入市區(qū)范圍，用地緊張，在正常熱電生產(chǎn)情況下在原場地上改建高效低耗的熱電廠較為困難，如何進(jìn)行技術(shù)改造，提高企業(yè)的綜合效益，增強(qiáng)企業(yè)的生機(jī)和活力，使企業(yè)在激烈的市場競爭中站穩(wěn)腳根，我所通過對無錫市熱電廠的擴(kuò)容改造設(shè)計(jì)積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，也為此類熱電廠的可持續(xù)發(fā)展提供了一個(gè)值得借鑒的范例。二、熱電廠概況無錫市熱電廠（以下簡稱熱電廠）位于無錫市北塘區(qū)，北枕京杭大運(yùn)河，南望惠山，屬于地方區(qū)域性熱電廠。熱電廠裝機(jī)規(guī)模如下：4臺中溫中壓 35t/h（已擴(kuò)容為45t/h）鏈條爐（已改為拋煤爐）

4、、一臺12MW抽凝機(jī)、一臺3MW背壓機(jī)，現(xiàn)有熱網(wǎng)管線32公里，承擔(dān)周邊35平方公里內(nèi)企業(yè)和居民的生產(chǎn)和生活供熱。2004年供汽量47.8萬噸，熱電比456%，發(fā)電標(biāo)煤耗441g/kwh，供熱標(biāo)煤耗46kg/GJ，企業(yè)熱效率55%。由于地處南方，供熱負(fù)荷非常不穩(wěn)定，白天高，晚上低，冬季高，夏季低，目前該廠平均熱負(fù)荷為55t/h，夏季最低熱負(fù)荷40t/h，冬季最大熱負(fù)荷110t/h，在冬季白天運(yùn)行時(shí)熱電廠已經(jīng)沒有備用鍋爐。由于供熱能力不足，不能保證供熱區(qū)域內(nèi)兩個(gè)大的熱用戶（合計(jì)用量30t/h，三班制運(yùn)行）全年可靠供熱，至今仍使用工業(yè)鍋爐，不能進(jìn)入熱網(wǎng)。這對周邊環(huán)境造成了很大的污染，也浪費(fèi)了大量的能

5、源。近年來煤價(jià)的高漲使得熱電廠的生存環(huán)境變得相當(dāng)艱難，熱電廠機(jī)組容量偏小、參數(shù)低，煤耗較高，現(xiàn)有設(shè)備的供熱能力不能適應(yīng)熱用戶的不斷增長等諸多因素使得熱電廠的改造時(shí)機(jī)已經(jīng)成熟。 三、改造方案中參數(shù)燃煤機(jī)組的改造途徑主要有以下三種：1同級擴(kuò)建，在主廠房擴(kuò)建端新建同級參數(shù)的機(jī)組，這樣運(yùn)行和維護(hù)都比較方便，也能滿足熱負(fù)荷增長，最大限度利用了熱電廠現(xiàn)有的公用設(shè)施，但是由于工藝水平的落后，此類機(jī)組發(fā)電煤耗下降的潛力不大，特別是煤價(jià)的上漲，此類機(jī)組的生存非常困難，缺乏競爭力。2高低壓并置，在主廠房擴(kuò)建端外新建高參數(shù)大容量抽凝式供熱機(jī)組，除了對外供熱蒸汽管道外，新老機(jī)組的系統(tǒng)都是獨(dú)立的。雖然整個(gè)熱電廠的綜合效

6、益較以前有所提高，但是在供熱負(fù)荷低的時(shí)候老機(jī)爐的運(yùn)行大大拖累了整個(gè)熱電廠的效益，如果停掉中參數(shù)汽輪發(fā)電機(jī)組又造成設(shè)備的浪費(fèi)，對外供熱量變化的調(diào)節(jié)手段不完善；該方案尚需增加一套循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，由于地方狹小，新建一套循環(huán)冷卻水系統(tǒng)較為困難，該方案雖比前一種有所進(jìn)步，但是仍然不理想。3高壓迭置，在主廠房擴(kuò)建端新建高參數(shù)抽背式供熱機(jī)組，抽背機(jī)的中壓抽汽并入老鍋爐中壓母管供C12抽凝機(jī)、B3背壓機(jī)。抽背機(jī)的中壓抽汽量可以070t/h較大范圍內(nèi)變動。一般情況下三臺老鍋爐和B3汽輪發(fā)電機(jī)組備用。在供熱負(fù)荷大的時(shí)候老鍋爐及B3背壓機(jī)投用。熱負(fù)荷較低的時(shí)候全部停用老鍋爐。熱電廠外供熱負(fù)荷可達(dá)200t/h，而且調(diào)

7、節(jié)能力大大提高。由于高參數(shù)抽背機(jī)和鍋爐的熱效率高，老廠部分鍋爐停運(yùn)，熱電廠的經(jīng)濟(jì)性得到了很大改善。雖然第三種方案比較切實(shí)可行，但是直到近來年才出現(xiàn)了比較合適的機(jī)爐設(shè)備。130t/h高溫高壓煤粉（流化床）鍋爐的出現(xiàn)，杭州汽輪機(jī)廠引進(jìn)的西門子技術(shù)生產(chǎn)的12MW，8.83MPa的高溫高壓抽背機(jī)組為該方案的實(shí)施提供了可能。通過周密的市場調(diào)研，結(jié)合熱電廠的實(shí)際情況，熱電廠的擴(kuò)容改造設(shè)計(jì)采用高壓迭置方案。四、改造設(shè)計(jì)的概況1.設(shè)計(jì)思想本設(shè)計(jì)以最小的投資實(shí)現(xiàn)提高供熱能力、降低能耗的目標(biāo)。根據(jù)熱電廠熱負(fù)荷的發(fā)展趨勢及投資能力，采用分期實(shí)施，逐步淘汰原有的中壓老舊設(shè)備，向高溫高壓熱電廠逐步過渡的設(shè)計(jì)思路，在確保

8、現(xiàn)熱電廠的正常生產(chǎn)條件下進(jìn)行改擴(kuò)建。擴(kuò)容改造設(shè)計(jì)分三步走，一期先上一臺130t/h高溫高壓爐、一臺15MW抽背機(jī)組，供熱能力達(dá)200t/h，發(fā)電能力達(dá)27MW。二期再上一臺130t/h高溫高壓爐及一臺25MW雙抽機(jī)；三期拆除四臺中壓爐并在場地上再建一臺130t/h高溫高壓爐。最終成為三爐三機(jī)高中壓迭置，供汽能力達(dá)到300t/h，發(fā)電能力達(dá)50MW的現(xiàn)代化高溫高壓熱電廠。下圖為本期工程完工后的熱電廠的原則性熱力系統(tǒng)圖。2 設(shè)計(jì)特點(diǎn) 節(jié)能汽輪機(jī)進(jìn)汽初參數(shù)提高到8.83Mpa，比原C12抽凝機(jī)熱化發(fā)電率提高46。采用了1000kW汽動給水泵， 提高熱化發(fā)電及降低廠用電，同時(shí)由于給水泵小汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)

9、節(jié)范圍較寬，也降低了主給水調(diào)節(jié)閥的壓力損失。汽動給水泵乏汽綜合利用。一部分進(jìn)入低壓除氧器作為加熱汽源，另一部分排汽進(jìn)入混合式生水加熱器制備熱水。鍋爐送、引風(fēng)機(jī)采用斬波內(nèi)反饋調(diào)速裝置，比調(diào)整風(fēng)門可節(jié)電35%左右，其性價(jià)比也優(yōu)于高壓變頻器。鍋爐采用自動聲波吹灰器，有效地減少受熱管上的結(jié)垢結(jié)灰。采用了動態(tài)分離旋葉的粗粉分離器，提高了煤粉均勻性燃燒性能。磨煤機(jī)采用了粒位自尋優(yōu)控制裝置，每制一噸煤粉可節(jié)電5kwh。為減少管道壓力損失，抽汽流量及減溫減壓器流量采用彎管流量計(jì)。高壓給水加熱器汽源采用利用背壓排汽的壓力匹配器。自動化程度高在提高整個(gè)熱電廠自動化程度方面，我們采取了以下措施：整個(gè)機(jī)爐采用DCS控

10、制系統(tǒng)，提高了自動化程度，減輕了工人勞動程度，在不增加人員情況下實(shí)現(xiàn)擴(kuò)容改造。汽機(jī)采用進(jìn)口的505E調(diào)速器，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定自動調(diào)整，使機(jī)組運(yùn)行更加可靠穩(wěn)定。電氣部分采用了東大金智的綜合自動化裝置，所有保護(hù)全部采用南瑞繼保的微機(jī)保護(hù)裝置，實(shí)施了自動準(zhǔn)同期并網(wǎng)，備用電源采用了快切裝置。鍋爐采用了徐州燃燒院的自動火監(jiān)裝置及東南測控的工業(yè)電視。動態(tài)分離旋葉的粗粉分離器，采用變頻調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)在集控室進(jìn)行。新老系統(tǒng)匹配新老設(shè)備匹配。我們充分利用了現(xiàn)有的電廠設(shè)施，輸煤方面在原中壓爐的皮帶擴(kuò)建端新接了高壓爐的兩條皮帶；水工方面由于增加了抽背機(jī)組的空冷器和冷油器的用水，從原有循環(huán)水母管引來一根DN250水管

11、；新建的工業(yè)水系統(tǒng)采用閉式循環(huán)冷卻方式，并將老廠的工業(yè)水系統(tǒng)納入其中，提高了設(shè)備的可維護(hù)性；化水方面在原有的一級除鹽基礎(chǔ)上增加了二級除鹽，最大限度利用了原有的化水設(shè)備，這些設(shè)計(jì)降低熱電廠改造的投資總額。熱電廠生產(chǎn)調(diào)整能力可充分發(fā)揮。供汽適應(yīng)范圍可從40200t/h。增加半干法脫硫、四電場除塵，提升熱電廠的環(huán)保效益。為二期留有接口、及余地。五、經(jīng)濟(jì)效益分析熱電廠自2005年7月8日并網(wǎng)投產(chǎn)以來，運(yùn)行指標(biāo)完全達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)，鍋爐運(yùn)行效率達(dá)90%以上，高壓機(jī)的發(fā)電標(biāo)煤耗150g/kwh，高壓機(jī)的供熱標(biāo)煤耗40kg/GJ。下表為熱電廠2004年和2005年四季度同期主要技經(jīng)指標(biāo)對比情況：指標(biāo)名稱單位20

12、042005同比發(fā)電量萬千瓦時(shí)2378469897.6%上網(wǎng)電量萬千瓦時(shí)20894511116%供汽量噸1%原煤耗量噸4366951105標(biāo)煤耗量噸3013237307發(fā)電標(biāo)煤耗克/千瓦時(shí)441385.628.4供熱標(biāo)煤耗克/千瓦時(shí)467401-35發(fā)電廠用電率%4.913.97-0.94企業(yè)熱效率%5560.510%熱電比%506258-50.98%通過高溫高壓機(jī)組的擴(kuò)改從統(tǒng)計(jì)指標(biāo)可得出：1 供電供汽耗煤下降。按05年四季產(chǎn)量計(jì)比04年節(jié)煤4330噸，按05年四季煤價(jià)450.4元計(jì)，一個(gè)季度可省195萬元。2 在相同的供熱量情況下，供電量可增115。說明系統(tǒng)熱化發(fā)電率增加，從而降低發(fā)電單耗。

13、3 發(fā)電廠用電率下降。4 鍋爐平均效率83，這是因?yàn)槔襄仩t同時(shí)運(yùn)行。二期改造后鍋爐平均效率可達(dá)90。5熱電廠供熱量再提高20，則單耗還可下降。6 熱電廠05年四季度還貸款利息后還有相當(dāng)利潤。工人增長了10工資。企業(yè)凝聚力、竟?fàn)幜Υ蟠筇岣?。六、目前運(yùn)行中存在的問題1 可靠性不高。由于一期工程只上一臺高溫高壓爐，沒有高壓備用爐。2 經(jīng)濟(jì)性不是非常理想。為了提高供熱可靠性，原有的中壓鍋爐不能全部停用，至今仍有二臺中壓爐運(yùn)行，這大大拖累了整個(gè)熱電廠的經(jīng)濟(jì)性。3 由于燃煤采用市場采購，煤質(zhì)多變，設(shè)計(jì)時(shí)制粉系統(tǒng)中的排粉風(fēng)機(jī)風(fēng)壓富裕近30%，實(shí)際運(yùn)行時(shí)為了維持煤粉細(xì)度，風(fēng)門開度只有35%，因而節(jié)流損失較大，

14、電廠通過對風(fēng)機(jī)葉輪頂切改造，取得了一定的效果，仍存在較大的降速節(jié)電潛力。4 干灰?guī)煨痘蚁到y(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)按二個(gè)灰?guī)旖惶孢\(yùn)行，一旦因運(yùn)輸原因出現(xiàn)二個(gè)灰?guī)焱瑫r(shí)卸灰，會造成供氣壓力略有不足，以后應(yīng)適當(dāng)加大全廠壓縮空氣系統(tǒng)出力。5 因地處南方，來煤潮濕，而干煤棚儲量偏小，有時(shí)濕煤直接進(jìn)入煤斗，造成煤斗搭橋、下煤不暢，容易堵煤，振動器及空氣炮均失去作用，需由人工清煤，現(xiàn)廠方已決定擴(kuò)建干煤棚。七、結(jié)束語1無錫市熱電廠高壓迭置擴(kuò)容改造設(shè)計(jì)及其滿負(fù)荷投運(yùn)在國內(nèi)同類型、同等規(guī)模電廠中尚無先例，從機(jī)爐安裝、調(diào)試到滿負(fù)荷生產(chǎn)以來，未發(fā)生大的異常情況，且取得了相當(dāng)?shù)慕?jīng)濟(jì)效益，其設(shè)計(jì)思想和理念是合理的，過渡方法是成功的。2無錫市熱電廠通過本次技術(shù)改造，上網(wǎng)電量翻了一番，但未增加人員編制，在安全生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，達(dá)到了減人增效的目的，降低了勞動成本。3無錫市熱電廠通過本次技術(shù)改造，有著良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，改善了環(huán)境，符合國家的“以新代老”、“以大代小”熱電聯(lián)產(chǎn)政策，建議在平均熱負(fù)荷達(dá)到110t/h進(jìn)行二期工程建設(shè)