火電廠純凝汽輪機(jī)組抽汽供熱改造技術(shù)

1、火電廠純凝汽輪機(jī)組抽汽供熱改造技術(shù)摘要：大型燃煤電廠供熱改造是火電行業(yè)轉(zhuǎn)型的必然趨勢(shì)。在當(dāng)前我國(guó)火力發(fā) 電廠中，純凝汽式機(jī)組作為其中最為重要的運(yùn)行設(shè)備之一，對(duì)火力發(fā)電廠的正常、 穩(wěn)定運(yùn)行有著直接且深遠(yuǎn)的影響。而在當(dāng)前我國(guó)大力推行“綠色低碳、節(jié)能環(huán)保 的背景下，火力發(fā)電廠需要對(duì)純凝汽式機(jī)組供熱進(jìn)行相應(yīng)的節(jié)能改造。因此，本 文以某火力發(fā)電廠為例，對(duì)廠內(nèi)的300MW純凝汽輪機(jī)組供熱節(jié)能改造進(jìn)行簡(jiǎn)要 分析研究。關(guān)鍵詞：火力發(fā)電廠；300MW純凝汽式機(jī)組；供熱節(jié)能改造引言電力發(fā)展十三五規(guī)劃重點(diǎn)任務(wù)中，要求大力發(fā)展新能源、可再生能源，嚴(yán)控 煤電規(guī)劃建設(shè)，十三五期間要力爭(zhēng)淘汰落后煤電機(jī)組約2000萬(wàn)千瓦，這

2、使近三 年全國(guó)燃煤機(jī)組平均利用小時(shí)數(shù)降低到不到3000小時(shí)，個(gè)別電廠不到2000小時(shí)， 大型燃煤電廠生存環(huán)境相當(dāng)惡劣。為此，國(guó)家鼓勵(lì)對(duì)工業(yè)園區(qū)周邊具備改造條件 的純凝發(fā)電機(jī)組實(shí)施供熱改造，并推動(dòng)熱力市場(chǎng)改造，對(duì)于工業(yè)供汽，鼓勵(lì)電廠 與用戶直接協(xié)商交易。大型燃煤電廠通過(guò)工業(yè)供汽，將電廠的運(yùn)行與開發(fā)區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展聯(lián)系在一起， 使電廠對(duì)外供汽變成一種社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展責(zé)任，這樣不僅可以大幅度提高機(jī)組的年 利用小時(shí)數(shù)，緩解當(dāng)前的生存壓力，而且可以替代大量分散的小鍋爐，提高總的 能源利用效率，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。因此，大型燃煤電廠供熱改造是火電行業(yè) 轉(zhuǎn)型的必然趨勢(shì)。1火電廠300MW純凝汽式機(jī)組運(yùn)行現(xiàn)狀在對(duì)火力

3、發(fā)電廠300MW純凝汽式機(jī)組供熱節(jié)能改造進(jìn)行探究的過(guò)程中，本 文以某火力發(fā)電廠中現(xiàn)運(yùn)行的300MW純凝汽式機(jī)組為例。該機(jī)組主要由汽輪機(jī)、 鍋爐等設(shè)備共同組成，根據(jù)相關(guān)檢測(cè)數(shù)據(jù)可知，在尚未改造之前，300MW純凝 汽式機(jī)組的電負(fù)荷為300MW,主蒸汽流量與再熱蒸汽流量分別約為978t/h與 810t/h。抽氣量極低，并且在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中，300MW純凝汽式機(jī)組部分設(shè)備及 其零部件開始出現(xiàn)老化、磨損等現(xiàn)象，使得機(jī)組設(shè)備性能難以始終維持在較高水 準(zhǔn)。例如通過(guò)筆者觀察發(fā)現(xiàn)機(jī)組負(fù)荷變工況時(shí)，再熱蒸汽壓力溫度的變化幅度較 大、且變化速度較快，減溫水調(diào)閥等會(huì)出現(xiàn)頻繁操作的現(xiàn)象。這與減溫減壓裝置 的調(diào)節(jié)閥閥芯

4、松動(dòng)或脫落有關(guān)，機(jī)組供電煤耗也相對(duì)較高，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示， 在未改造前機(jī)組供電煤耗平均達(dá)到了 330g/kWh。而受到發(fā)電負(fù)荷經(jīng)常出現(xiàn)巨大 波動(dòng)等影響，使得機(jī)組運(yùn)行人員需要始終對(duì)不同工況下的機(jī)組機(jī)電爐各系統(tǒng)參數(shù) 進(jìn)行高度關(guān)注，同時(shí)還需要頻繁對(duì)供熱系統(tǒng)進(jìn)行手動(dòng)干預(yù)，這也在無(wú)形中大大增 加了運(yùn)行人員的工作量與工作壓力。當(dāng)供熱壓力突然增加時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致安全門動(dòng) 作，其對(duì)于機(jī)組的正常、穩(wěn)定運(yùn)行也產(chǎn)生了一定的不利影響。2供熱改造工程抽汽方式2.1中低壓連通管打孔抽汽中低壓連通管抽汽口一般取在汽機(jī)房運(yùn)行層的中低壓連通管上，中低壓聯(lián)通 管需進(jìn)行下述改動(dòng):將聯(lián)通管中心標(biāo)高抬高1. 0m1. 4m，以便布置三通及

5、供熱 碟閥。中壓缸排汽出口豎直段加裝三通，接出抽汽管道;低壓缸進(jìn)汽口豎直段加裝 供熱碟閥，若機(jī)組低壓缸有兩個(gè)進(jìn)汽口，則需要裝設(shè)兩個(gè)供熱蝶閥來(lái)調(diào)整抽汽量。 中低壓連通管改造后其膨脹受力情況均會(huì)發(fā)生變化，因此，為保證機(jī)組安全運(yùn)行， 抽汽改造后中低壓連通管及其補(bǔ)償器一般均需重新設(shè)計(jì)制作。2.2再熱冷段抽汽工程中為了保證機(jī)組運(yùn)行安全，再熱冷段抽汽口應(yīng)選取機(jī)組熱態(tài)運(yùn)行時(shí)再熱 冷段蒸汽管道上熱位移盡量小的位置，同時(shí)建議切除部分再熱冷段管道，選用成 品三通替換切除的管段。抽汽口可取在汽機(jī)房除氧煤倉(cāng)間處的再熱冷段蒸汽管道 上。再熱冷段抽汽管道直接連接在新增三通接口上，三通及抽汽管道材質(zhì)盡量保 證與原再熱冷段材

6、質(zhì)一致或更優(yōu)。抽汽管道上依次增設(shè)液動(dòng)快關(guān)閥、氣動(dòng)逆止閥、 電動(dòng)關(guān)斷閥及其執(zhí)行機(jī)構(gòu)等，這些閥門就近布置在抽汽點(diǎn)下方的給煤機(jī)平臺(tái)處， 之后的管道可沿除氧煤倉(cāng)間靠近鍋爐側(cè)的柱子敷設(shè)。2.3再熱熱段及低壓旁路抽汽大型純凝機(jī)組汽輪機(jī)再熱熱段蒸汽管道與再熱冷段蒸汽管道的布置走向類似， 因此再熱熱段抽氣口位置以及管道、閥門布置原則與上述再熱冷段抽汽相同。由于低壓旁路管道與再熱熱段管道相連，目前有很多電廠工業(yè)抽汽從低壓旁 路管道上抽汽，其參數(shù)跟再熱熱段蒸汽相同。低壓旁路管道一般位于汽機(jī)房中間 層A排柱附近，工業(yè)抽汽會(huì)選擇此處管道熱位移最小處作為抽汽點(diǎn)，切除部分低 壓旁路管道，選用成品三通替換切除的管段。低壓旁

7、路抽汽管道從此三通處接出， 管道上依次設(shè)置的液動(dòng)快關(guān)閥、氣動(dòng)逆止閥、電動(dòng)關(guān)斷閥及其執(zhí)行機(jī)構(gòu)全部就近 布置在抽汽點(diǎn)附近的汽機(jī)房中間層平臺(tái)上，之后管道可以直接從A排柱外墻開孔 出汽機(jī)房。3火電廠300MW純凝汽輪機(jī)組供熱改造針對(duì)當(dāng)前火力發(fā)電廠300MW純凝汽式機(jī)組在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中存在的能耗過(guò) 大、運(yùn)行效率低下等問(wèn)題。在積極響應(yīng)國(guó)家綠色低碳、節(jié)能環(huán)保的號(hào)召下，設(shè) 計(jì)人員通過(guò)主動(dòng)結(jié)合300MW純凝汽式機(jī)組的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和運(yùn)行要求，嚴(yán)格按照國(guó) 家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，提出在向廠區(qū)外供熱時(shí)新增一路輔汽氣源，并新增一旁路門于 供熱系統(tǒng)與輔助氣源間。此時(shí)在整個(gè)火力發(fā)電廠中，所有公共汽源均由使用輔汽 母管制的輔助蒸汽系統(tǒng)負(fù)

8、責(zé)提供。要求將該輔助蒸汽系統(tǒng)的溫度參數(shù)嚴(yán)格控制在 260C到380C之間，蒸汽壓力控制在0.8MPa到1.2MPa之間。在啟動(dòng)鍋爐后將 會(huì)為輔助蒸汽系統(tǒng)自動(dòng)提供啟動(dòng)汽源，減壓后的低溫再熱蒸汽以及四段抽汽則負(fù) 責(zé)正常提供其他汽源。而在機(jī)組供熱抽氣量的確定過(guò)程中，則需要參考具體熱負(fù) 荷參數(shù)。通常熱電聯(lián)產(chǎn)熱負(fù)荷按照其具體類型可以被細(xì)分成采暖用與工業(yè)用兩種 不同的熱負(fù)荷。其中前者主要是通過(guò)運(yùn)用低溫低壓蒸汽對(duì)循環(huán)水進(jìn)行有效加熱的 方式，順利實(shí)現(xiàn)輸出熱能。而后者則表現(xiàn)為向用戶直輸蒸汽。但如果出現(xiàn)供熱抽 汽過(guò)多的情況，則將會(huì)對(duì)300MW純凝汽式機(jī)組自身發(fā)電能力產(chǎn)生明顯的不利影 響。針對(duì)這一情況，在改造方案的

9、制定中，工作人員選擇將低能級(jí)抽汽段作為供 熱抽汽，其中四段抽汽位置即為抽汽供熱機(jī)組的采暖抽汽位置所在。為保障工業(yè) 用戶正常用汽，在改造中工作人員選擇將中、低壓缸連通管位置處設(shè)定為 300MW純凝汽式機(jī)組的工業(yè)抽汽位置，運(yùn)用減溫減壓操作使得工業(yè)用戶能夠有 效實(shí)現(xiàn)正常用汽。結(jié)合電廠周圍實(shí)際所需熱負(fù)荷壓力溫度需求，在此次對(duì)300MW純凝汽式機(jī) 組進(jìn)行供熱節(jié)能改造的過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員選擇結(jié)合機(jī)組正常運(yùn)行需要的容量配置 了相應(yīng)的輔汽母管。對(duì)于300MW純凝汽式機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)，在改造中設(shè)計(jì)統(tǒng)一使 用電負(fù)荷運(yùn)行的方式，即在并列前后分別對(duì)轉(zhuǎn)速與電負(fù)荷進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。機(jī)組經(jīng) 過(guò)供熱改造后需及時(shí)將供熱調(diào)節(jié)系統(tǒng)加入其中。

10、另外值得注意的是，筆者在對(duì)當(dāng) 前300MW純凝汽式機(jī)組熱負(fù)荷切換進(jìn)行觀察中，發(fā)現(xiàn)其切換速度較緩，為了能 夠有效保障汽機(jī)與電氣部分正常供熱，在改造中設(shè)計(jì)人員也提出應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照相 關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求將供熱減壓站設(shè)置在主蒸汽門前，鍋爐在正常運(yùn)行過(guò)程中，一旦出現(xiàn) 汽機(jī)與電氣部分異常，利用減溫減壓的方式可以實(shí)現(xiàn)主蒸汽直供用戶，由此有效 縮短備用機(jī)組接帶熱負(fù)荷的時(shí)間。4火電廠300MW純凝汽式機(jī)組供熱節(jié)能改造成效在實(shí)際運(yùn)用該機(jī)組供熱節(jié)能改造方案中，由于將一路旁路閥新增在輔助蒸汽 至供熱管道位置處，因此在供熱用戶不多的情況下，運(yùn)行人員只需將主路關(guān)閉同 時(shí)開啟小旁路，即可實(shí)現(xiàn)向系統(tǒng)正常供熱，從而將供熱管道流量損失降至

11、最低。 根據(jù)改造后運(yùn)行人員獲得的相關(guān)數(shù)據(jù)可知，在改造后300MW純凝汽式機(jī)組的電 負(fù)荷從原本的300MW降至270MW，主蒸汽流量與再熱蒸汽流量則變化為 1025t/h以及847t/h。在負(fù)荷為300WM且四抽壓力超過(guò)1MPa時(shí)，冷再至輔汽壓 力開度值為零，輔助蒸汽至減溫減壓裝置閥門開度則達(dá)到了 100%，壓降始終控 制在0.1MPa到0.03MPa，由此可以看出經(jīng)過(guò)改造后機(jī)組壓力損失明顯減少，節(jié) 流損失幾乎為零。在供電煤耗和凈熱耗方面，改造前機(jī)組的供電煤耗與凈熱耗分 別為7871kJ/kWh與320g/kWh，但經(jīng)過(guò)此次改造后機(jī)組的供電煤耗與凈熱耗出 現(xiàn)了明顯的下降現(xiàn)象，分別為7270kJ/kWh與290g/kWh。5結(jié)束語(yǔ)大型燃煤電廠供熱改造是火電行業(yè)轉(zhuǎn)型的必然趨勢(shì)。當(dāng)前已經(jīng)有大量燃煤電 廠進(jìn)行了供熱改造。本文中，以某火力發(fā)電廠300MW汽輪機(jī)組為例，探討其供 熱改造技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、環(huán)境保護(hù)、企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益提高等目標(biāo)。通過(guò)本文 實(shí)例證明，改造后的供熱機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性、安全性明顯提高，實(shí)現(xiàn)了增容、提效、 降耗、減排的目標(biāo)。參考文獻(xiàn)戈志華.大型純凝汽輪機(jī)供熱改造節(jié)能研究J.中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2012(17).沈霄華秦濤廖紅濤.關(guān)于大型純凝式機(jī)組