火電廠小背壓機非供暖期運行改造應用

王 巖，高繼錄，張 敏，劉煥武，陳曉利

(1．遼寧東方發電有限公司，遼寧 撫順 113007；2．中電投東北節能技術有限公司，遼寧 沈陽 110179)

某發電廠在供熱改造項目中，熱網首站安裝了2臺6 000 kW小背壓汽輪機，熱網加熱蒸汽在進入熱網加熱器前經過小背壓機組回收壓力勢能后并能滿足供熱要求。采用小背壓汽輪機供熱改造的實施，可以有效減少中低壓連通管抽汽的壓力損失，梯級利用高品質蒸汽，提高供熱效率[1-4]。同時，高背壓小汽輪機拖動異步發電機，所發電量接入6 kV廠用電系統，可以進一步增加上網電量和降低廠用電率，使全廠發電經濟性進一步提高。但是在供暖期結束后背壓機組停止運行，為保證公司全年發電量及廠用電率等主要指標，充分挖掘背壓機組的運行潛能，提出熱網背壓機組非供暖期運行改造研究與應用課題，研究非供暖期如何處置背壓機組的排汽，保證非供暖期連續運行[5-7]。

1 改造方案研究

1.1 非供暖期加熱外售熱水

通過改造，實現背壓機組非供暖期長期運行，同時出售熱水的方案，既可保持背壓機組發電降低廠用電率，又可實現外售熱水盈利的目的。小背壓機組設計參數如表1所示。

1.1.1 利用熱網加熱器改造加熱熱水

利用原有舊站1號加熱器作為熱水加熱器，斷開與原熱網循環水系統或關閉循環水隔離閥門。在隔離閥內熱網入口處加裝1臺熱水加熱供水泵，出口接引至加熱器水側入口，加熱器出口接引至1號爐外側儲水箱。背壓機組非供暖期運行排汽加熱外售熱水方案如圖1所示。

表1 小背壓機組設計參數

圖1 非供暖期排汽加熱外售熱水方案示意圖

1.1.2 經濟性分析

每天加熱熱水1 200 t，冷水溫度為20 ℃，加熱供水溫度為85 ℃，每天需要的熱量為326.6 GJ。如果利用四段抽汽進行加熱，抽汽量為4.25 t/h，背壓機組可以利用的有效焓降為368.83 kJ/kg，占總可用焓降2 992.4 kJ/kg的12.33%。背壓機組運行，加熱1 200 t/h水的抽汽量為4.85 t/h。小機的發電功率為434.3 kW，負荷率太低，不可行。

1.2 非供暖期加熱凝結水

1.2.1 排汽接至低加位置

從冷源損失理論分析，如果不充分利用背壓機組的排汽熱能，經濟性較差。為了回收背壓機組排汽熱能，利用背壓機組排汽加熱凝結水，450 MW工況機組低壓加熱器設計及運行參數如表2所示。600 MW機組全年負荷率為70%左右，故以450 MW工況為基礎工況。由表2可見，6號低加進汽溫度205.91 ℃、進汽壓力0.1 MPa，與背壓機組排汽溫度180 ℃、排汽壓力0.15 MPa接近，所以將背壓機組排汽接到6號低加抽汽門后，當背壓機組運行時，關閉6號低加抽汽門，開啟背壓機組排汽門，實現小機運行。系統圖如圖2所示。

表2 低壓加熱器設計及運行參數

圖2 排汽加熱凝結水方案示意圖

1.2.2 凝結水出口水溫計算

小機進汽67 t/h，排汽溫度180 ℃，壓力0.15 MPa，其焓值2 832.891 kJ/kg，疏水溫度80 ℃，其焓值335.847 kJ/kg，6號加熱器實際利用熱量為167 301 948 kJ/h。450 MW工況6號低加入口凝結水入口溫度78.2 ℃，流量1 060.86 t/h，加熱后凝結水溫升為37.7 ℃。6號低加凝結水出口溫度為115.9 ℃，與額定工況時6號低加凝結水設計出口溫度接近。該方案只接引1條蒸汽管路至6號低加蒸汽門，并且不用考慮疏水問題。另外，從參數匹配上也吻合，因為背壓機組排汽溫度180 ℃，排汽壓力0.15 MPa，與6號低加進汽溫度205.51 ℃、進汽壓力0.1 MPa較接近，因此從技術上分析完全可行。

1.2.3 經濟性分析

因為小背壓機組排汽熱量被凝結水吸收，代替6號低加本身就屬于回熱系統，6號抽汽的汽源由機組的六抽改為四抽，四抽比六抽高出的焓值正好被背壓機組消耗，產生了額外電功率，從這個角度分析，對主機經濟性影響不大。因此抽汽部分除了背壓機組消耗可利用的焓降12%外，其他熱能不在考慮損失之內；背壓機組效率為82%，低壓缸450 MW工況效率84.41%，下降2.41%，影響不大。

2 改造效果

小背壓機排汽接引至六段抽汽改造投運后，最大功率為5 000 kW，直接降低廠用電率0.8個百分點。如果非供暖期7個月全部運行，按4 000 kW計算時均功率，日節約廠用電9.6萬kWh，月節省廠用電288萬kWh，月創造經濟效益103.68萬元(按0.36元/kWh計算)，全年非供暖期帶來效益725.8萬元。

3 結論

a.小背壓機非供暖期運行改造以來，經過幾個月統計觀察，主機系統6號低加引入小背壓機組排汽對汽輪機及凝結水系統沒有異常影響，小背壓機組運行的安全性及穩定性均較好。

b.小背壓機改造投運后，最大功率為5 000 kW，直接降低廠用電率0.8個百分點。如果非供暖期7個月全部運行，全年非供暖期將帶來700萬元左右經濟效益，為公司完成全年主要生產指標發揮巨大作用。