發揮自備熱電廠現有設備出力增設6 MW純凝機組的技術可行性分析

湯永平

（貴州開磷遵義堿廠，貴州，遵義563004）

發揮自備熱電廠現有設備出力增設6 MW純凝機組的技術可行性分析

湯永平

（貴州開磷遵義堿廠，貴州，遵義563004）

從鍋爐的出力、汽輪機的耗汽量、外供汽量，循環水量的配置上論述了增加6MW純凝機組的技術可行性。

現有設備；6MW純凝機組；可行性

貴州開磷遵義堿廠現有四川鍋爐廠生產的型號為CG180-3.82/MX和CG75-3.82/MX型循環流化床鍋爐各1臺，配有型號為C25-3.43/0.98抽汽凝汽式汽輪機1臺和型號為B6-3.43/0.981背壓機1臺。2臺汽輪機共用一顆蒸汽母管，以滿足蒸汽負荷的調節和分配。抽凝機組和背壓機組的配合，滿足了本廠蒸汽負荷和熱電負荷的調節，為最佳的熱電聯產機組配置形式。長期以來，由于下游生產蒸汽負荷長期處于蒸汽流量為85t/h（加噴水減溫后蒸汽流量為85 t/h左右），背壓為0.08MPa左右，導致開1臺鍋爐不能滿足生產熱負荷的需求，開2臺鍋爐又處于低負荷下運行。為了發揮現有設備出力，擬增加1臺6MW純凝機組1臺，使2臺鍋爐處于滿負荷下運行。人員不增加，只增加汽機主廠外不再另增設備，這是一個投資少而見效非常可觀的項目。現將該機組增設的可行性分析如下。

1 在滿足生產熱負荷需求的情況下，鍋爐的蒸汽富裕量核算

1.1 鍋爐每小時滿負荷生產時的蒸汽流量計算

通過運行，2臺鍋爐均能在滿負荷下運行，根據鍋爐銘牌參數，每小時鍋爐的產汽量為：

Qc=180+75=255（t/h）

1.2 除氧器加熱蒸汽耗汽量的計算

1.2.1 75 t/h循環流化床鍋爐大氣式除氧器的蒸汽耗汽量計算

75 t/h循環流化床鍋爐的除氧器采用大氣式除氧器（設計除氧壓力20 kPa，除氧水溫104℃），補給水來源于下游生產系統蒸發工段I效的回收水和鍋爐水冷式冷渣機的余熱回收水，平均供水溫度為50℃左右。由于鍋爐供水采用化學除鹽水（反滲透+混床）為補給水，熱電廠的排污率取值為3%，加上鍋爐系統的汽水損失取1%，則鍋爐系統的總供水量為：

根據大氣式熱力除氧器蒸汽耗汽量的計算公式可得所需加熱除氧蒸汽耗量為：

式中：q為熱力除氧器加熱蒸汽量，kg/h；q1為除氧器的補水量，kg/h；hd為除氧器的出口水焓，kJ/kg；h1為補給水進口水焓，kJ/kg；h為加熱用蒸汽焓，kJ/kg；qcx為排汽損失，按每噸水1~3 kg/h。

又根據上述平均供水溫度為50℃，除氧蒸汽壓力為0.08MPa的過蒸汽（背壓汽排汽口處的蒸汽，未經過減溫器），查《水和水蒸汽熱力性質圖表》可知：

1.2.2 180 t/h循環流化床鍋爐大氣式除氧器的耗汽量計算

180 t/h循環流化床鍋爐的除氧器同樣采用大氣式除氧器（設計除氧壓力20kPa，除氧水溫104℃）。補給水由2部分組成，一部分來自抽汽凝汽式機組的凝汽器泛汽凝結水經汽封加熱、一、二級低壓加熱器加熱后平均水溫為70℃左右，進入除氧器的一級除氧段；另一部分來自鍋爐水冷式冷渣機的余熱回收水，平均供水溫度為70～80℃，進入旋膜除氧器的二級除氧段。二部分的補給水水溫取值平均為70℃。由于鍋爐供水采用化學除鹽水（反滲透+混床）為補給水，熱電廠的排污率取值為3%，加上鍋爐系統的汽水損失取1%，則鍋爐系統的總供水量為：

根據大氣式熱力除氧器加熱蒸汽量的計算公式可得所需加熱除氧蒸汽耗量為：

式中：q為熱力除氧器加熱蒸汽量，kg/h；q1為除氧器的補水量，kg/h；hd為除氧器的出口水焓，kJ/kg；h1為補給水進口水焓，kJ/kg；h為加熱用蒸汽焓，kJ/kg；qcx為排汽損失，按每噸水1~3 kg/h。

又根據上述平均供水溫度為70℃，除氧蒸汽壓力為0.08 MPa的飽和蒸汽（從背壓母管上取用，經過噴水減溫后的蒸汽），查《水和水蒸汽熱力性質圖表》可知：h1=292.97 kJ/kg，h=2 767.46 kJ/kg，hd=435.95 kJ/kg。

1.3 外供熱網熱負荷計算

根據下游生產熱負荷的需求，每小時的供汽量為85 t/h（此數據由技術中心提供），除氧器加熱蒸汽來自于外供熱網母管。根據上述計算可知，加熱蒸汽耗量為：13+7.2=20.2（t/h），所以，外網總供熱量為：85+20.2=105.2（t/h）。

1.4 B6-3.43/0.981型背壓機組在背壓為0.08 MPa時，發額定電功率時的進汽量核算

1.4.1 B6-3.43/0.981型背壓機組的主要技術參數

額定功率：6MW；最大功率：6MW；

額定進汽量：92.5 t/h；

額定功況排汽溫度：299.7℃；

額定功況汽耗率：15.42 kg/kW·h。

1.4.2 B6-3.43/0.981型背壓機組在額定工況下的熱耗率計算

根據額定功況的汽耗率為15.42 kg/kW·h可知，該功況下的熱耗率為：

在額定工況下，汽輪機的進汽溫度為435℃，進汽壓力為3.43MPa，排汽壓力為1.0MPa。根據查《水和水蒸汽熱力性質圖表》可知：

P=3.0MPa，t=430℃時，

過熱蒸汽焓值h=3 322.32 kJ/kg；

P=3.0MPa，t=440℃時，

過熱蒸汽焓值h=3 344.65 kJ/kg；

應采用插入法可得，P=3.0MPa，t=435℃時，過熱蒸汽焓值：

同理可求得P=3.43MPa，t=435℃時，過熱蒸汽焓值：

（3）B6-3.43/0.981型背壓機組在背壓為0.08MPa時的汽耗率、進汽量計算

根據現有運行工況，外供熱網的背壓為0.08MPa，此時的排汽溫度為290℃，查《水和水蒸汽熱力性質圖表》可得h290℃，0.8MPa=3 036.10 kJ/kg，此時的汽耗率：

因此，B6-3.43/0.981型背壓機組當背壓為0.08MPa時，滿發6MW時的進汽量為：

6 000×d÷1 000=6 000×14.57÷1 000=87.42（t/h）

1.5 背壓蒸汽經噴水減溫變成飽和蒸汽所需減溫

水量的計算

因背壓機來的蒸汽為過熱蒸汽，下游生產車間主要是用于蒸發器，要求從背壓機出來的蒸汽要變成相同壓力下的飽和蒸汽，充分利用飽和蒸汽冷凝時的潛熱用于蒸發濃縮燒堿。減溫用的減溫水來源于鍋爐給水泵，減溫水溫度為104℃時的飽和水，焓值為435.95 kJ/kg，因而，所需減溫水量為：

Qj=（87.42-7.2）×（3 036.10－2 767.46）÷（2 767.46－435.95）=9.24（t/h）

1.6 由B6-3.43/0.981型背壓機組在背壓為0.08MPa、

發額定電功率6MW時所產生的外供汽量計算

因CG180-3.82/MX型循環流化床鍋爐除氧器所需蒸汽量來源于外供蒸汽管網，不用汽輪抽汽。所以外供汽量Qg為：

Qg=（87.42-7.2）+9.24-13=76.46（t/h）

1.7 C25-3.43/0.98型抽汽凝汽式機組補充外供

汽量的計算

當外供汽量為85 t/h時，需由C25-3.43/0.98型抽汽凝汽式機組抽汽補充量為：

Qc=85-76.46=8.54（t/h）

根據C25-3.43/0.98型抽汽凝汽式汽輪機的工況圖可知，當抽汽量為10 t/h時，汽輪機的進汽量為121 t/h，發電量為25 900 kW·h，旋轉隔板后的蒸汽流量為107.3 t/h。

2臺汽輪機的進汽總量計算

進汽總量為121+87.42=208.42（t/h），

鍋爐富裕蒸汽流量計算

富裕蒸汽流量為255-208.42=46.58（t/h）

2 C25-3.43/0.98型抽汽凝汽式汽輪機循環水量富裕量計算

根據C25-3.43/0.98型抽汽凝汽式汽輪機按純凝工況運行時的參數匯總表，旋轉隔板后部分（即4-12級）的運行可按純凝工況的運行狀態運行，當抽汽量為10t/h時，抽汽部分只增加前三級的電負荷，因而，泛汽排量為88.15t/h。

C25-3.43/0.98型抽汽凝汽式汽輪機循環水流量分布圖見圖1。

圖1 C25-3.43/0.98型抽汽凝汽式汽輪機循環水流量分布圖

由圖1可知,總耗水量為:322+95+200+4 407.5+ 13=5 038（t/h）。

余下可用水量為:7 500-5 038=2 463（t/h）。

可以再冷凝泛汽量為:2 463÷50=49（t/h）。

3 增設N6-3.43型6MW純凝機組可行性計算

N6-3.43型6MW純凝機組技術參數（杭州汽輪機廠生產）[3]可知，該機組的進汽量為28.32 t/h，既少于C25-3.43/0.98型抽氣凝汽式汽輪機的可以再凝的汽流量，也少于鍋爐的富裕蒸汽流量。因此，該機組完全滿足鍋爐富裕參數的要求。

4 鍋爐運行負荷率計算

鍋爐的負荷率為：1-（46.58-28.32）÷255×100% =92.8%，完全滿足鍋爐的負荷需求，并考慮了下游生產負荷可能產生的額外負荷需求量和鍋爐負荷波動的影響余量：46.58-28.32=18.26（t/h）。

5 經濟核算

以枯水期平均電費為0.45元/kW·h，每年運行300天計算，則每年可得收益：

300×24×6 000×0.45÷10 000=1 944（萬元/年）。

6 結束語

通過對現有設備循環流化床鍋爐蒸汽富裕量、汽機循環水富裕量和汽輪機在滿足外界熱負荷需要下的進汽量的計算，得出在現有設備條件下，鍋爐的產汽量和循環水流量能滿足新增純凝機組的需要的結論。新增加一臺6MW純凝機組是完全可行的，它具有投資少，見效快，回收周期短的特點，使現有設備均在接近滿負荷的狀況下運行，充分發揮設備的最大優勢和最優配合，杜絕了由于受外界熱負荷的限制,導致機爐配置不能發揮現有設備的最大出力,使得抽凝機組只能在較低抽汽負荷下運行,制約發電量,浪費資源這一問題的發生。

［1］全國勘察設計注冊工程師公用設備專業管理委員會秘書處．全國勘察設計注冊工程師公用設備工程師動力專業考試復習教材．北京：機械工業出版社，2007．

［2］范仲元．水和水蒸汽熱力性質圖表．北京：中國電力出版社，1996．

［3］中國動力工程學會．火力發電設備技術手冊．第二卷．汽輪機．北京：機械工業出版社，2002．

Technology feasibility analysisof addition of 6MW pure condensing turbine to play existing capacity of thermalpower plant

TANGYong-ping
(Guizhou Kailin Zunyisoda plant,563004 Zunyi,China)

To contribute to the article from the boiler,steam turbine steam consumption and external supply ofsteam,circular discusses the allocation ofwater to increase the feasibility of6MW ofpure condensate unit.

existing equipment;6MW condensingunits;feasibility

book=43,ebook=22

TK22

B

1009－1785(2012)06-0043-04

2011-11-15

湯永平，南京師范大學動力工程學院熱能工程專業畢業，研究生學歷；現任貴州開磷遵義堿廠設備部副部長；全國注冊公用設備（動力）工程師；熱能工程工程師；擅長于自備熱電系統的組建及運行和工礦企業公用設備及系統設置和優化。