雙套燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)機(jī)組熱網(wǎng)水系統(tǒng)節(jié)能改造

崔永軍 吳國(guó)瑞 楊君君 李長(zhǎng)華

華能北京熱電有限責(zé)任公司

0 引言

隨著我國(guó)能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整、節(jié)能降耗政策的日益嚴(yán)格，各發(fā)電廠節(jié)能對(duì)標(biāo)競(jìng)爭(zhēng)工作日趨嚴(yán)峻，節(jié)能降耗改造需求越來越大，而其中供熱改造是重點(diǎn)工作［1］。供熱機(jī)組供熱期分供暖季及非供暖季。冬季供暖季結(jié)束后，部分熱電廠仍要承擔(dān)少量供熱，而此時(shí)期熱負(fù)荷少，熱網(wǎng)流量低，對(duì)多臺(tái)機(jī)組供熱的電廠，需啟動(dòng)多臺(tái)熱網(wǎng)泵，大大增加了廠用電，經(jīng)濟(jì)效益降低，故對(duì)多臺(tái)供熱機(jī)組熱網(wǎng)水系統(tǒng)進(jìn)行改造，以降低非供暖季的廠用電率，提高全廠經(jīng)濟(jì)效益。

1 水水換熱器系統(tǒng)及功能

1.1 廠內(nèi)供熱情況

該廠配置兩套三菱M701F型燃機(jī)組成的燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)二拖一供熱機(jī)組。汽輪機(jī)配置3S離合器，可實(shí)現(xiàn)背壓和抽凝、純凝運(yùn)行方式的轉(zhuǎn)換。供熱機(jī)組利用汽機(jī)中壓缸排汽經(jīng)供熱調(diào)節(jié)門進(jìn)入熱網(wǎng)加熱器對(duì)外供熱，同時(shí)每套機(jī)組分別配備4臺(tái)一級(jí)熱網(wǎng)泵、4臺(tái)二級(jí)熱網(wǎng)泵來提高熱網(wǎng)供水壓力。此外，每套燃機(jī)余熱鍋爐還另設(shè)置2臺(tái)水水換熱器對(duì)外供熱。

1.2 凝結(jié)水-熱網(wǎng)水換熱器（水水換熱器）

水水換熱器是利用余熱鍋爐煙氣加熱后的凝結(jié)水來加熱熱網(wǎng)循環(huán)水。凝結(jié)水側(cè)設(shè)置凝結(jié)水再循環(huán)泵，通過調(diào)節(jié)再循環(huán)泵的頻率來控制流經(jīng)水水換熱器的凝結(jié)水量，進(jìn)而控制熱網(wǎng)水供水溫度。熱網(wǎng)水側(cè)通過一級(jí)熱網(wǎng)泵升壓后再經(jīng)水水換熱器加熱進(jìn)入機(jī)組熱網(wǎng)水系統(tǒng)。調(diào)整熱網(wǎng)泵勺管開度控制熱網(wǎng)水量，調(diào)節(jié)凝結(jié)水再循環(huán)流量控制凝結(jié)水加熱器入口溫度，使之不低于50℃，避免受熱面低溫腐蝕。通過水水換熱器加熱熱網(wǎng)水可進(jìn)一步降低余熱鍋爐排煙溫度，提高聯(lián)合循環(huán)機(jī)組效率［2］。系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 單臺(tái)機(jī)組水水換熱器系統(tǒng)圖

2 水水換熱器參數(shù)

二期機(jī)組凝結(jié)水-熱網(wǎng)水換熱器參數(shù)：

熱網(wǎng)水，入口溫度50℃，單臺(tái)熱網(wǎng)水水換熱器額定總流量466 t/h，壓力1.6 MPa，出口溫度105℃；

凝結(jié)水，入口溫度150℃，額定流量342 t/h，壓力4 MPa。2臺(tái)凝結(jié)水-熱網(wǎng)水換熱器并列運(yùn)行，單臺(tái)凝結(jié)水-熱網(wǎng)水換熱器額定熱負(fù)荷30 MW。

三期機(jī)組凝結(jié)水-熱網(wǎng)水換熱器參數(shù)：

熱網(wǎng)水，入口溫度55℃，單臺(tái)熱網(wǎng)水水換熱器額定總流量840 t/h，壓力2.6 MPa，出口溫度105℃；

凝結(jié)水，入口溫度130℃，額定流量600 t/h，壓力2.8 MPa，出口溫度60℃。2臺(tái)凝結(jié)水-熱網(wǎng)水換熱器并列運(yùn)行，單臺(tái)凝結(jié)水-熱網(wǎng)水換熱器額定熱負(fù)荷49.4 MW。

非采暖季熱網(wǎng)水供水流量為1 000～3 000 t/h，而二期、三期水水換熱器額定流量分別為2×840 t/h、2×466 t/h，每臺(tái)機(jī)組單獨(dú)投入無法滿足城市供熱需求，且啟停機(jī)調(diào)峰或機(jī)組群一拖一方式運(yùn)行時(shí)，單臺(tái)機(jī)組通流量嚴(yán)重低于熱網(wǎng)泵設(shè)計(jì)最小流量1 100 t/h，長(zhǎng)期運(yùn)行在最小流量處會(huì)發(fā)生汽蝕和過熱現(xiàn)象，不利于設(shè)備安全，且會(huì)消耗大量廠用電，不利于節(jié)能降耗。

3 水水換熱器熱網(wǎng)水系統(tǒng)連通改造

3.1 改造背景

經(jīng)上述分析可看出，兩臺(tái)機(jī)組對(duì)外供熱時(shí)需啟動(dòng)兩臺(tái)熱網(wǎng)泵，造成廠用電浪費(fèi)、設(shè)備損耗及維護(hù)成本增加，且設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行在低負(fù)荷，經(jīng)濟(jì)效益較差［3］，為此，提出了熱網(wǎng)水系統(tǒng)的改造。

3.2 改造方案

改造前單臺(tái)機(jī)組熱網(wǎng)供水流程如圖2：城市熱網(wǎng)回水經(jīng)一級(jí)熱網(wǎng)泵升壓后進(jìn)入余熱鍋爐水水換熱器及機(jī)組熱網(wǎng)加熱器，加熱后進(jìn)入二級(jí)熱網(wǎng)泵，進(jìn)一步升壓后至城市熱網(wǎng)。

圖2 單臺(tái)機(jī)組熱網(wǎng)供水流程

改造后兩臺(tái)機(jī)組熱網(wǎng)供水流程如圖3所示（帶編號(hào)手動(dòng)門為改造后加裝的閥門）。以二期熱網(wǎng)泵帶三期機(jī)組水水換熱器為例：關(guān)閉三期水水換熱器進(jìn)出口母管手動(dòng)門5、6，開啟二期、三期水水換熱器連通管路三期側(cè)手動(dòng)門7、8，關(guān)閉二期、三期水水換熱器連通管路二期側(cè)手動(dòng)門3、4，關(guān)閉三期一級(jí)熱網(wǎng)泵出口至連通管路手動(dòng)門11，關(guān)閉連通管路至三期二級(jí)熱網(wǎng)泵入口手動(dòng)門12，開啟二期一級(jí)熱網(wǎng)泵出口至連通管路手動(dòng)門9，開啟連通管路至二期二級(jí)熱網(wǎng)泵入口手動(dòng)門10，二期熱網(wǎng)水經(jīng)一級(jí)熱網(wǎng)泵升壓后進(jìn)入二期水水換熱器，同時(shí)經(jīng)手動(dòng)門9進(jìn)入二期、三期水水換熱器連通入口母管，經(jīng)三期水水換熱器換熱后到二期、三期水水換熱器連通出口管路，再通過二期二級(jí)熱網(wǎng)泵入口進(jìn)入市政管網(wǎng)供熱。同理三期熱網(wǎng)泵帶二期、三期水水換熱器。

圖3 改造后兩套機(jī)組熱網(wǎng)供水流程及水水換熱器連通圖

本改造將兩臺(tái)機(jī)組水水換熱器供回水母管分別連接，設(shè)置隔斷門，實(shí)現(xiàn)任一機(jī)組的一臺(tái)熱網(wǎng)泵帶兩臺(tái)機(jī)組四臺(tái)水水換熱器運(yùn)行，達(dá)到了安全運(yùn)行、節(jié)能降耗的目的。

兩臺(tái)機(jī)組水水換熱器連通運(yùn)行時(shí)，因被連通的機(jī)組群水水換熱器的換熱量計(jì)入到鄰機(jī)，會(huì)影響機(jī)組群聯(lián)合循環(huán)效率計(jì)算，因此，在兩臺(tái)機(jī)組水水換熱器側(cè)增加熱網(wǎng)水流量計(jì)，通過SIS通信至原機(jī)組。

3.3 注意事項(xiàng)

由于連通管路較長(zhǎng)，故設(shè)計(jì)了多道放水、排空門［4］，使投運(yùn)退出時(shí)方便放水、排空。另外需注意，部分連通管路布置在廠房外，冬季如果停用，需稍開連通管路聯(lián)絡(luò)門使管路內(nèi)有少量熱網(wǎng)水流動(dòng)，達(dá)到防寒防凍目的。

4 經(jīng)濟(jì)分析

1)通過將二期和三期熱網(wǎng)水管道連通，達(dá)到二期和三期共用一臺(tái)一級(jí)熱網(wǎng)泵和一臺(tái)二級(jí)熱網(wǎng)泵運(yùn)行即滿足非供暖期的供熱需求，解決了原兩臺(tái)機(jī)組熱網(wǎng)系統(tǒng)分別運(yùn)行而導(dǎo)致能耗高、廠用電高的問題。

2)當(dāng)共用一臺(tái)一級(jí)熱網(wǎng)泵和一臺(tái)二級(jí)熱網(wǎng)泵時(shí)，熱網(wǎng)泵避開了低負(fù)荷區(qū)間，解決了低負(fù)荷運(yùn)行影響設(shè)備的問題。

3)熱網(wǎng)泵的共用，使停運(yùn)的熱網(wǎng)泵可隨時(shí)檢修，提高了系統(tǒng)安全性和穩(wěn)定性。

4)二期、三期熱網(wǎng)水側(cè)連通后，可減少一臺(tái)一級(jí)熱網(wǎng)泵的運(yùn)行。二期一級(jí)熱網(wǎng)泵電機(jī)額定功率為900 kW，三期為1 900 kW，按二期熱網(wǎng)泵連通三期水水換熱器運(yùn)行方式、三期一級(jí)熱網(wǎng)泵運(yùn)行功率60%額定功率1 140 kW、非采暖季按7個(gè)月計(jì)算，可節(jié)約廠用電1 140×24×210（天）=5 745 600 kWh，每年可節(jié)約電費(fèi)約350萬元［5］。

5 結(jié)語

通過改造降低了多臺(tái)機(jī)組供熱廠用電率，增強(qiáng)了運(yùn)行方式靈活性，提高了經(jīng)濟(jì)效益。本廠改造后系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，節(jié)能降耗效果顯著，值得借鑒和推廣。