煉廠汽輪機改造技術經濟指標計算與分析

徐 林

（中國石化金陵分公司，江蘇 南京 210033）

煉廠汽輪機改造技術經濟指標計算與分析

徐 林

（中國石化金陵分公司，江蘇 南京 210033）

為節能減排，降低企業能耗，金陵石化擬通過進行汽輪機改造來提高企業自備電廠的能源利用效率。具體改造方案為新增一臺背壓機組，取代原CC60機組。經過對改造前后熱力系統進行計算、分析和對比，發現改造后，在兩個不同工況下可分別帶來經濟效益3 200和2 700萬元。同時，抽凝式機組改為背壓式機組可以減少熱電廠冷源損失，減少循環水耗及循環水電耗。全廠發電負荷不足將依靠外電網供電。

汽輪機改造；經濟指標計算；熱力學分析

金陵分公司熱電運行部現擁有6臺220 t/h燃煤高壓鍋爐，2臺CC60-8.83/4.12/1.47型雙抽凝汽式汽輪發電機組、1臺CC100-8.83/4.12/1.47型雙抽凝汽式汽輪發電機組。為積極響應國家與地方政府節能減排計劃，提高能源利用效率，減少環境污染，同時滿足公司未來對中壓、低壓供熱蒸汽量的需求，擬停用一臺CC60抽凝機組、增上1臺背壓機組[1]。

本文主要對該改造項目進行前期研究，計算確定背壓機組的技術參數，擬定背壓機、已有抽凝機組熱力系統的改進方案，計算項目改造前后機組及全廠主要運行技術指標[2]，分析改造中可能存在的主要技術問題[3]，為本項目后續實施提供技術支持。

1 現有機組技術參數

現有 CC60、CC100雙抽凝汽式汽輪發電機組的主要技術參數分別如表1、表2所示。

表1 CC60-8.83-4.12-1.47型雙抽機組主要技術參數Table 1 Parameters of CC60-8.83-4.12-1.47

2 目前與未來機組的熱電負荷情況

由于目前和未來公司對中壓汽的需求量較大且相對穩定，同時考慮到不同機組的運行特點和機組停機檢修因素，計劃由新增的背壓機組來承擔中壓汽供應，擬取消一臺CC60機組，剩余的一臺CC60和一臺CC100機組用于承擔低壓汽供應。將來發電負荷方面的不足，將主要依靠從外電網購電量來滿足。在供熱量方面，中壓汽預期約達到400 t/h，低壓汽夏季達到150 t/h、冬季達到250 t/h。

表2 CC100-8.83-4.12-1.47型雙抽機組主要技術參數Table 2 Parameters of CC100-8.83-4.12-1.47

3 改造后熱力系統的擬定

由于目前三臺機組采用母管制，為減小改造投資、充分利用原有系統、設備，初步計劃改造后背壓機不設回熱系統，即背壓機的補水由抽凝機組回熱系統加熱。

由于背壓機不可避免地存在軸封漏汽，如果背壓機不設本機的軸封系統，各級軸封漏汽都輸送至抽凝機組的回熱系統，則會導致軸封系統管路過長，既不安全可靠，也不經濟和節約投資，綜合分析考慮后，將背壓機高壓端、熱力品質最高的首段漏汽引至背壓機排汽用于供中壓汽；至于高壓端的二段、低壓端的首段漏汽，流量相對較大、熱力品質相對較高，將用管道引至抽凝機組的除氧器供熱母管利用，同時在背壓機啟動階段可以利用這種連接進行背壓機暖機；通過增設背壓機的軸封漏汽加熱系統，充分利用背壓機兩端的其它軸封漏汽，加熱抽凝機組的部分凝結水，并返回到抽凝機組凝結水系統的合理位置，實現熱能與工質的充分利用，并具有良好的運行調節性能。初步擬定的背壓機原則性熱力系統如圖1所示。

圖1 背壓機原則性熱力系統圖Fig. 1 Principle thermodynamic system diagram of back pressure turbine

為配合上述背壓機原則性熱力系統圖，原有的CC60、CC100抽凝機組的原則性熱力系統圖有所改變，分別如圖2、圖3所示。

圖2 CC60抽凝機組原則性熱力系統圖Fig. 2 Principle thermodynamic system diagram of CC60 unit

圖3 CC100抽凝機組原則性熱力系統圖Fig. 3 Principle thermodynamic system diagram of CC100 unit

4 改造前后對比分析

4.1 機組供熱電負荷計算條件

在同一條件下對改造前后全廠主要技術經濟指標進行對比計算。將夏季、冬季的供熱電負荷分別作為理論計算的工況一、工況二，具體計算條件見表3。

表3 改造前后工況計算條件Table 3 The working conditions before and after renovation

4.2 機組供熱電負荷計算結果

改造前后，CC60、CC100機組均偏離了原設計工況，也與汽輪機廠提供熱平衡圖的典型工況存在偏差。為此，根據CC60、CC100機組典型工況熱平衡圖，整理出汽輪機各級段變工況計算關系或曲線，按照汽輪機運行原理、回熱加熱器熱平衡原理[1]，對汽輪機進行變工況計算，計算結果見表4。

表4 改造后機組熱電負荷分配匯總表Table 4 Summary table of heat and power load distribution of unit after renovation

由表4可知，全廠總發電負荷為180 MW時，改造后可以停運一臺CC60機組，且保留運行的一臺CC60機組和CC100機組其發電負荷基本得到額定值。

5 改造前后全廠主要性能指標對比

由于改造后背壓機的補水由抽凝機組加熱，加之背壓機與抽凝機組之間還有軸封蒸汽、凝結水等物料、能量的聯系，另外，改造前后機組的全廠機組的容量、型式不同，單臺機組技術指標的對比沒有意義。為此，本文以全廠熱力系統為對象，整理、對比分析了改造前后主要指標，如表5及表6所示。表6中偏差均為改造后與改造前差值，即負值表示該值改造后小于改造前，正值表示該值改造后大于改造前。改造前后節煤效益=全廠標準煤耗量偏差×標煤單價×全廠年運行小時數，標煤單價取650元/t，全廠年運行小時數取7 000 h。

6 結 論

由表6可見，改造后全廠主要參數與指標均有較大改善，節煤效益非常顯著，工況1全年節約標準煤約4.9萬t、年節煤效益約3 200萬元；工況2全年節約標準煤約4.2萬t、年節煤效益約2 700萬元。

另外，在相同的熱電負荷下，改造后全廠用煤量下降，導致鍋爐輔機的電耗降低，同時脫硫、脫硝裝置能耗、物耗降低；改造后由于全廠給水流量的降低，會導致給水泵、凝結水泵電耗的降低；改造后由于全廠循環水流量的降低，會導致循環水泵電耗降低，循環水補水量及其排污水量的降低。這些都會帶來較大直接經濟效益和環保效益。

表5 全廠電負荷180 MW時改造前后全廠主要指標匯總Table 5 The main indicators of the whole plant before and after the renovation with the whole plant electric load being 180 MW

表6 全廠發電負荷180 MW時改造前后主要指標對比匯總表Table 6 The main indicators of the whole plant before and after the renovation with the whole plant electric generation load being 180 MW

針對公司的具體情況，本文所擬定的改造方案合理、具有明顯的節能減排效益。

［1］ 葉榮學．汽輪機調節[M]. 北京：水利電力出版社，1988-01.

［2］ 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.全國勘察設計注冊公用設備工程師動力專業 [M]. 北京：機械工業出版社，2007-10.

［3］ 齊四清. 汽輪機調節系統改造及相關問題的研究[D]. 北京：華北電力大學，2004.

Calculation and Analysis of Technical and Economic Indicators of Steam Turbine Renovation

XV Lin

(Sinopec Jinling Branch, Jiangsu Nanjing 210033, China)

In order to reduce energy cost, Jinling company planned to conduct turbine renovation project. A new back pressure turbine will be installed to replace the original CC60 unit. After calculation, analysis and comparison of the old and new thermoelectric systems, it's found that the benefit will respectively be 32 million Yuan and 27 million Yuan under two conditions. Meanwhile, after renovation, the cold source loss will be decreased, and the cost of circulating water and electricity will also be decreased. However, external electricity will be needed because of generation load reduction.

steam turbine renovation; economic indicators calculation; thermoelectric system analysis

TE 99

A

1671-0460（2016）12-2898-03

2016-10-22

徐林（1972-），男，工程師，江蘇泰興人，1994年畢業于浙江大學電廠熱能動力專業，現從事熱電項目管理工作。E-mail: xul.jlsh@sinopec.com。