蒸汽輪機抽汽供熱系統的節能優化改造

曹敬秋

【摘 要】為充分利用余熱余能，實現降本增效，改造蒸汽輪機抽汽，并優化蒸汽管網，不但解決了高壓蒸汽減溫減壓帶來的能源浪費，而且保證了低壓蒸汽的生產需求，滿足冬季供熱需要，創經濟效益約703萬元。

【關鍵詞】蒸汽輪機；抽汽；高壓蒸汽；減溫減壓；節能改造

0 前言

近年來，隨著鋼鐵市場持續惡化，鋼鐵企業面臨的形勢越來越嚴峻，如何實現轉型，大力開展余熱余能開發創收增益，堅持技術創新、管理創新推動能源資源高效利用開發，成為鋼鐵企業生死存亡的關鍵所在。

某公司220t鍋爐和3200高爐汽鼓風項目投產后，冬季低壓蒸汽全部由次高壓蒸汽母管經過減溫減壓后供應。此種供應模式，不僅造成了資源、能源的極大浪費，而且也會造成蒸汽系統的動態調整波動頻繁，生產組織難度加大，因此，進行低壓蒸汽供應系統的優化和再分配迫在眉睫。

1 現狀分析

汽輪機供熱系統工藝流程為：

汽輪機→抽汽逆止閥（水控）→液壓快切閥（可調整）→電動閥門（MV3102）→減溫器→手動閥門→電動閥門（新裝）■抽汽供汽母管→用戶（潤原化工、110t除氧、220t除氧、藍星供汽、120燒結、藍星低壓、化工廠）。

燃氣發電系統正常情況下運行4套燃機，該區域低壓蒸汽產量約30t/h，除氧器消耗約50～70t/h（與鍋爐負荷相關），外銷約30t/h，缺口50～70t/h。

2 改造方案

經過嚴格的熱力計算和校核計算，具有18級葉輪的原型機，進口蒸汽壓力為6.77MPa，溫度為465℃。蒸汽經過葉片做功后，蒸汽壓力、溫度隨之降低，到第6級末端，蒸汽參數數值為1.3MPa左右，（根據蒸汽壓力波動），一部分蒸汽通過抽汽口抽出，令一部分繼續做功直至變為乏汽排入凝汽器。經過核算，可抽出最大流量為50t/h蒸汽（單臺）。此蒸汽各項參數完全滿足實際生產組織需要。

因此，主要改造部位是在原機型的第六級隔板后，下汽缸的兩側面各開一個附加抽汽口，接出兩條￠219×6的蒸汽管道，然后合并為一條￠325×10的主供汽管道，經過減溫調節后，分別分配蒸汽至內部用戶及廠區供熱管道。

3 改造要求

3.1 由于工藝進汽參數變化（范圍：5.70-6.77MPa），該機組最大進汽量為130-150 t/h。

3.2 當進汽參數為5.70 MPa.a，465℃，抽汽工況為50 t/h時，該工況下，抽汽壓力為1.326 MPa，溫度為300.4℃，抽汽的位置在五級后，要保證抽汽50 t/h，則須增加兩個DN200的抽汽口，需要增加相應的蒸汽管道和閥門，去掉第六級隔板，將第七級至第十四級隔板的汽道數分別改為72、84、90、86、98、58、64、72。

3.3 由于熱平衡圖數據均為計算值，且因機組已投產運行相當長時間，機組各方面性能均有所下降，因此，改造后實際考核值允許偏差3-6%。

3.4 抽汽用戶所需蒸汽壓力可以通過兩種方式調整，實現互為備用功能。一種是改變汽輪機進汽壓力范圍；另一種是調整塊切閥開度。

4 系統調試步驟

4.1 在經過系統蒸汽參數調整后，逐漸升高#7汽輪機進汽壓力至試驗要求值（5.7MPa），通過調整抽汽調節閥開度，增加抽汽流量，接近最大抽汽量50t/h，滿足工況一（5.7 MPa；進汽溫度：465；抽汽50t/h）所需條件，記錄汽輪機功率，待抽汽供汽系統穩定工作后，快關抽汽調節閥，停止外供汽，觀察此時汽輪機各重要參數變化。

4.2 檢驗汽輪機對抽汽系統突然發生劇烈變化時的適應能力，實踐證明，對熱井水位有一定影響（5分鐘內水位在其他不變情況下，抽汽短時增加到50t/h由+800mm降至+300mm，待調整后恢復正常）。在汽機系統自身負荷調整結束后，達到試驗工況二（5.7 MPa；進汽溫度：465；不抽汽）條件要求，記錄發電機功率。

4.3 繼續投入抽汽系統運行，逐漸開打抽汽調節閥開度，提升抽汽流量，盡量調整汽輪機近汽壓力維持在5.7MPa左右，直至抽汽流量不再增加，達到抽汽量極限值。恢復各系統至正常狀態。

4.4 參數對比：

以上圖表內容可以看出：

1）9：30分開始做試驗，整個過程汽輪機主汽壓力基本保持不變，為試驗順利進行奠定了基礎。隨著抽汽流量增加，當10：03分左右，抽汽量穩定在50t/h時，發電機功率為25.6MW，與附表工況一數據對標，基本滿足試驗要求。

2）當退出抽汽運行，在10：06分左右，汽輪機發電機功率為30.1MW，控制進汽參數變化，發電機功率還有上升趨勢，與附表工況二對標，接近設計值。

3）抽汽調節閥打開后，繼續增加抽汽量，發電機功率開始減少，10：47分左右，抽汽流量達到67t/h，繼續開大調節閥開度，抽汽流量不再增加，可以確定在汽輪機進汽壓力為5.7MPa、溫度為455℃時，最大抽汽量為67 t/h，此時發電機負荷為21.8MW。

抽汽流量滿足設計要求，可以實現正常供應。

5 蒸汽調整方式

5.1 用戶總需求穩定，汽輪機進汽參數變化

當供熱各個用戶所需蒸汽壓力、流量穩定的情況下，密切關注汽輪機進汽蒸汽壓力、抽汽調節閥前壓力變化，通過調整抽汽調節閥開度，滿足供汽母管供應壓力（0.6—0.8MPa）、流量（30—50t/h）。關注熱井水位波動情況，可通過補水進行微量調整，保證熱井水位在標準范圍內。

5.2 汽輪機進汽資源穩定，各用戶需求有差異

當汽輪機抽汽閥前蒸汽參數穩定時，各別用戶需要降低蒸汽壓力或流量時，減小此支路電動閥門開度，滿足用戶要求后，根據供熱蒸汽母管調節閥閥后壓力、流量變化情況，如果壓力變化較大，其它用戶不需要補充，可適當降低母管調節閥開度，節約蒸汽資源，節約實用蒸汽資源；各別用戶需要升高蒸汽壓力或流量時，增大此支路電動閥門開度，滿足用戶要求后，根據供熱蒸汽母管調節閥閥后壓力、流量變化情況，可適當增加母管調節閥開度，保障供熱的能量余量。這種不平衡狀態下的調整，調整原則是微調，緩慢調整，保證系統不會出現大的波動，在日常生產實踐中，這樣的操作方式也是最見的，要求操作人員熟練掌握供熱系統工藝，適應“牽一發而動全身”的生產調整模式，做好供熱與電負荷協調配合工作。

6 效果分析

該項目投運后，將原設計參數與實際運行參數進行對比，完全滿足供熱需求，同時，汽輪機機組各項運行指標良好（抽汽參數表見附表1、附表2）。

抽汽參數滿足設計要求1.0MPa、250℃低壓蒸汽，抽汽量也能滿足最大80t/h用量，置換原減溫減壓外供蒸汽包括藍星化工廠10t/h、山塑15 t/h、高爐煤氣鍋爐除氧用蒸汽15t/h，共計40t/h蒸汽（采暖季外供量相應增加），有效解決高壓蒸汽減溫減壓使用帶來的能量浪費問題，增加發電量，同時填補低壓蒸汽缺口，滿足冬季供熱需要。

自2012年11月23日至2013年7月1日，設備累計運行5208小時，累計抽汽流量15.6萬t，平均抽汽流量30t/h，實現收益約703萬元。

【參考文獻】

[1]高英權，等.低真空抽凝式汽輪機排汽供熱的研究及其改造[J].節能技術，2005（2）：166-176.

[責任編輯：楊玉潔]