600MW純凝汽輪機供熱改造研究

仲滿

【摘 要】隨著環保問題日益嚴重，地方性供暖小鍋爐房因其能源利用率低、污染嚴重，勢必將成為環保部分的整治目標，將大型純凝式火力發電機組改造成抽凝式熱電聯產機組符合國家節能減排政策，具有改造周期短、技術相對成熟等優越性，而且可以充分利用大型火電機組能源利用率高、環保設施完善等優勢，改造后節能減排效果顯著。

【關鍵詞】600MW機組；凝汽式汽輪機；供熱改造；節能；環保

前言

作為北方特有的季節性供熱小型鍋爐房，其能源利用率低，而且絕大多數環保設施不完善甚至未安裝環保設施，隨著環保問題日益嚴重，關停小型鍋爐房成為地方政府完成節能減排的新突破口。新建大型熱電聯產機組存在著審批難、建設工期長、工程造價高等諸多制約因素，對現有600MW級甚至1000MW級大型發電機組進行供熱改造，符合國家節能減排政策[1]，具有審批容易、改造周期短，而且充分利用大型發電機組效率高、環保設施完善等優勢，實現地方政府與發電企業的互利共贏，是取締地方小鍋爐房供熱，實現節能減排最為快捷和有效的手段[2]。

1 供熱改造

1.1系統及改造方案介紹：

某廠兩臺哈爾濱汽輪機廠生產的N600-16.67/538/538型，亞臨界一次中間再熱、三缸四排汽式凝汽式汽輪機，其供熱改造工程采取當前應用較為普遍的技術，即將電廠2x600MW純凝機組汽輪機的中、低壓缸聯通管更換為帶有抽汽口的聯通管，各引出一根DN600的蒸汽供熱母管對距離160米外的供熱首站熱網進行供汽，將原純凝汽式汽輪機組改造為熱、電聯供抽凝式供熱機組[3]。供熱抽汽為可調整抽汽，通過在聯通管上加裝蝶閥來實現，同時在新增抽汽管道上增設安全閥、氣動逆止閥、快關調節閥（帶中停蝶閥）、電動閘閥等閥門以滿足供熱期間對機組安全的保護要求和對供熱參數的控制需要，供熱所有閥門的控制進入機組DCS系統。改造后的機組抽汽作為熱網首站內加熱器的汽源加熱供熱循環水，加熱后熱網循環水供給廠外熱網，加熱后蒸汽凝結水進入機組6號低壓加熱器出口的凝結水管道，經過高壓除氧器除氧后全部回收到熱力系統，以保證機組熱力系統的汽水平衡[4]。供熱抽汽系統、供水、回水系統等均設置流量測量裝置，其數據作為回收供熱費用的計算依據。

1.2 供熱參數介紹

供熱改造后可供采暖抽汽壓力0.85 MPa，溫度335.1℃，每臺機組額定抽汽量165t/h ，最大抽汽量350t/h。電廠的年均負荷率是70%，此工況下每臺機組額定抽汽量時對應發電功率為420000kW。兩臺機組全年供熱能力為950400GJ，在滿足當地海港開發區供熱面積200萬平方米的需求外，同時可實現能源梯級利用，充分發揮大機組效率高、熱耗低的優勢，拓展企業經濟增長途徑，提高企業經濟效益，促進經濟快速增長的需要。

1.3供熱系統控制接入主機DCS控制系統：

供熱抽汽聯通管上的抽汽壓力調節蝶閥采用遠動操作功能，遠動控制信號均采用標準信號，接入機組DEH控制；快關調節閥（液動）、電動閘閥、疏水系統以遠動操作功能、遠動控制及熱控測點均采用標準信號，接入機組SCS系統控制，供熱投切邏輯由主機DCS系統實現。

1.4 強度核算及聯鎖保護

增加供熱抽汽系統的機組通流部分及其它各部件進行強度校核計算，其中由于中壓排汽壓力可以控制在純凝水平，高中壓通流各級動靜部分強度安全；抽汽400t/h后，低壓部分流量接近純凝時的69.1%，根據末級葉片的工作特性，低壓部分也可以長期安全運行；供熱期間核算抽汽后的脹差、軸位移變化值和軸向推力在允許的范圍內。為保證機組在供熱狀態下有足夠的低壓缸蒸汽流量，低壓缸進汽壓力應不低于0.23MPa，抽汽調節蝶閥在最小行程內仍要有足夠的通流量不低于375t/h；供熱抽汽壓力調節蝶閥在最小開度時仍有400t/h的蒸汽流量，以保證低壓缸的最小進汽量，防止因鼓風磨擦產生的熱量不能被及時帶走，而導致低壓缸脹差增大；外界熱負荷突降導致中壓缸排汽壓力升高至安全門動作定值時，安全門動作排汽泄壓，防止聯通管瞬間超壓，以保證汽輪機組安全運行。

2 改造后節能減排效果

2.1 供熱期間降低機組供電煤耗

改造后初期熱用戶距離電廠5公里管路散熱損失相對較小，同時受暖冬、當地供熱溫度偏低等因素影響，現階段對外供熱供回水溫度70/50℃，即可滿足當地冬季采暖室內溫度18℃的溫度要求，遠低于供回水溫度120/70℃的設計值，因此改造后初期滿足現有供熱需要抽汽量為80t/h，根據電廠年均負荷參數（70%）下的機組熱耗計算，供熱初期階段降低煤耗7720t/年，近期抽汽量增加至145t/h后降低煤耗15440t/年，初步估算滿足開發區入網的供熱面積200萬㎡的情況下，年節約標煤量38996.72噸。但現階段80t/h的抽汽量，相比350t/h的抽汽能力，利用率偏低，該公司正積極與15公里外的樂亭縣政府相關部分進行協商，爭取早日開發樂亭縣的供熱面積；同時與駐區企業聯系對外進行工業用汽供汽事宜，隨熱負荷增長，節約能源量將隨之增加。

2.2 優化全年發電結構

該企業凝汽器采取海水開式循環水冷卻，冬季單機單臺循環水泵，甚至雙機單臺循環水泵即可達到最佳真空，相比夏季雙機四臺循環水泵，由于全年電負荷電網統籌規劃，電量相對比較固定，但在冬季供熱期，充分利用電網對供熱機組在供熱期間"以熱定電"的負荷政策，在全年循環水泵電率處于最低值冬季供熱期間內多發電，有效的降低機組廠用電率。

2.3 節能減排效果明顯

通過由電廠集中供熱取締當地14臺效率在60～65%在之間的高煤耗、高污染的供熱小鍋爐，而大型火力發電廠鍋爐的效率在93%，以上，煤燃燒比較充分，并且配備有完備的脫硫、脫硝、電除塵等設備，完全可以滿足國家環保的要求，將降低冬季供熱的環境污染，根據當地政府官方統計，供熱改造后的冬季供暖期，該開發區范圍內每年減少標煤消耗23094噸，減少灰渣排放6928噸、粉塵56噸、二氧化硫746噸、氮氧化物373噸以及二氧化碳57735噸，大大減輕城市冬季供熱期間的環境污染問題。

結論：將大型純凝式火力發電機組改造成抽凝式熱電聯產機組，符合地方政府節能減排規劃政策，改造后供熱參數穩定，機組運行參數穩定，節能減排效果顯著。大型火力發電機組，其機組性能穩定，集中控制的供熱參數也就相對穩定，而且供熱期間非停次數少，因此由電廠集中供熱的第一年，以往因小型鍋爐房運行不穩定造成的居民采暖頻繁中斷或者采暖參數波動大的情況不復存在，提高的群眾的生活質量，具有一定的社會效益。

參考文獻：

[1] 房立秀.熱電聯產機組聯網供熱改造成果分析[J].熱電技術 2013.1 6-9

[2] 寧哲 趙毅 楊壽敏等 在役凝汽式汽輪機供熱改造[C].中國動力工程學會透平專業委員會2010年學術研討會論文集 2010.10.01

[3] 胡玉清，馬先才.我國熱電聯產領域現狀及發展方向[J].黑龍江電力，2008，30（1）：79-80.

[4] 譚旭東 火力發電廠大型純凝汽式機組進行供熱改造存在的問題與對策[C].山東電機工程學會第七節發電專業學術交流會論文集 2008.09.01