抽凝式汽輪發電機組“單抽雙供”技改研究與應用

尤紀超

（山東豐源通達電力有限公司，山東 棗莊 277300）

1 概述

本技改項目針對用戶需要不同壓力等級蒸汽的特性，對汽輪機抽汽運行工況“單抽單供”改造為“單抽雙供”的特殊工藝方案進行技術論證和技改實施。利用汽輪機做功后的抽汽代替鍋爐高溫高壓新蒸汽對外供汽，抽汽壓力和溫度滿足用汽參數需求。蒸汽的熱能得到逐級充分利用，熱量轉換為電能，增加發電收入。

2 項目背景

山東豐源通達電力有限公司現有5 臺熱電聯產機組，為嶧城工業園區企業和城區居民供暖提供熱源，主要熱用戶為豐源中科造紙公司和山東豐源輪胎制造有限公司。

山東豐源輪胎制造有限公司生產線需要兩種參數的蒸汽，一是常規壓力等級蒸汽：壓力0.98±0.1MPa，溫度275±15℃，流量10 ～15t/h，由汽輪機第三級抽汽供給，為做完功的抽汽。二是特殊壓力等級蒸汽：壓力1.96±0.2MPa，溫度379±15℃，流量5 ～8t/h。原由3#汽輪機單獨設計的抽汽口供給，2018 年年底，3#機關停。為滿足用汽需求，新采購、安裝1 臺減溫減壓器，專供2.0MPa 工業用汽。3#機關停前后2.0MPa 供汽流程圖見圖1。

圖1 3#機關停前后2.0MPa 供汽流程圖

減溫減壓器供汽的弊端（減溫減壓器供2.0MPa 蒸汽流程圖見圖2）：（1）鍋爐新蒸汽成本高；（2）減溫減壓器進汽側為鍋爐產生的8.3MPa/535℃高溫高壓蒸汽，出汽側為2.0MPa/380℃蒸汽，汽損量大，造成較大的經濟損失；（3）減溫減壓器承受的壓差大，出汽量小，調節幅度大，蒸汽參數波動，影響輪胎的品質，產生次品，造成較大的經濟損失。

圖2 減溫減壓器供2.0MPa 蒸汽流程圖

3 技改方案

技術人員多次深入現場考察驗證，與汽輪機廠家設計人員進行多次技術溝通，充分研討、驗證項目方案可行性。經過論證確定技改方案：在通達公司6#汽輪機一抽至2#高加抽汽管道開口，加裝電動截止閥、電動調節閥、逆止閥、管道等外供汽設備，替代減溫減壓器；利用汽輪機做功后的一級抽汽代替鍋爐高溫高壓新蒸汽供給輪胎公司2.0MPa 用汽，抽汽壓力、溫度、流量均滿足用汽需求。6#機一級抽汽供2.0MPa 蒸汽流程圖見圖3。

通達公司6#汽輪發電機組裝機容量為1×45MW 熱電聯產機組，汽輪機共有6 級回熱抽汽，抽汽口分別位于壓力級第4、8、10、14、16、18 級后，分別稱為一、二、三、四、五、六級抽汽。其中一級抽汽供2#高壓加熱器，二級抽汽供1#高壓加熱器，三級抽汽供除氧器用汽，四級至六級抽汽分別供3#～1#低壓加熱器用汽。經技術論證，第一級抽汽供給2#高加加熱的用汽，有10～15t/h的余量，能夠滿足輪胎公司生產線2.0MPa 用汽參數條件（表1）。

表1

3.1 設計供汽管道

從一級抽汽管道引出，接至減溫減壓器出汽側管道，蒸汽并入2.0MPa 外供汽母管道。

3.2 選取抽汽位置（6# 機一級抽汽位置見圖4，供2.0MPa 蒸汽開口位置見圖5）

圖4 6#機一級抽汽位置

圖5 供2.0MPa 蒸汽開口位置

綜合考慮熱用戶需求和機組管道敷設現狀，外供汽管道接于汽輪機一級抽汽逆止閥門與2#高溫加熱器（高加）進汽閥門之間。

3.3 敷設安裝管道

在汽輪機一級抽汽逆止閥門后焊接φ159×5 無縫鋼管，焊接DN150 高壓手動閥門，焊接8m 疏水管道，安裝2 個DN25 疏水閥門，管道及閥門保溫。6#機一級抽汽并入2.0MPa 蒸汽母管圖見圖6。

圖6 6#機一級抽汽并入2.0MPa 蒸汽母管圖

3.4 調溫調壓設計

在聯絡管道處安裝電動截止閥門、電動調節閥門，以及溫度、壓力測點，通過DCS系統，實現運行參數遠程監視，根據用汽工藝參數自動調節抽汽量（6#機一級抽汽供2.0MPa 蒸汽電動截止閥和調節閥安裝位置圖見圖7）。

圖7 6#機一級抽汽供2.0MPa 蒸汽電動截止閥、電動調節閥安裝位置圖

3.5 聯鎖控制設計

當汽輪機停機ETS 動作或一抽管道抽汽逆止閥門非信號狀態關閉時，聯鎖關閉一抽至外供2.0MPa 工業抽汽電動閥門（6#機一級抽汽供2.0MPa 蒸汽保護聯鎖關系圖見圖8）。

圖8 6#機一級抽汽供2.0MPa 蒸汽保護聯鎖關系圖

3.6 抽汽投退操作

（1）2.0MPa 抽汽的冷態投入。①減溫減壓器不運行，汽機一抽管道電動門全開。②緩慢開啟一抽2.0MPa 電動進汽門，以不超過0.02 ～0.03MPa 壓力的蒸汽暖管30 分鐘，然后以0.1 ～0.15MPa/min 的速度升壓，同時操作一抽至2.0MPa 抽汽壓力調節閥，使出口蒸汽參數穩定上升，并保持在規定的范圍之內（壓力約1.9MPa左右，溫度300 ～350℃）。③緩慢開啟手動出口閥向熱網供汽，調整各疏水，根據汽溫情況，直至全關各疏水門，溫度壓力正常后投入壓力自動調節。如熱網正在運行，應調整出口壓力比熱網壓力高5%后，再緩慢開啟出口門向熱網供汽。

（2）2.0MPa 抽汽的熱態投入。當減溫減壓器運行切換一抽接帶工業抽汽，2.0MPa 工業抽汽管道處于熱備用時，保持一抽至2.0MPa 抽汽電動門全開，一抽至2.0MPa 抽汽壓力調節閥壓力設定為1.88MPa（運行人員經驗值，根據母管壓力自行設定）投入自動，一抽抽汽并入外供工業抽汽母管。待壓力、溫度穩定后，將減溫減壓器退出運行。

（3）2.0MPa 抽汽的停止。①接到停止一抽管道抽汽的命令后，逐漸關閉壓力調節閥，將熱負荷倒為其他氣源供熱。②關閉2.0MPa 工業抽汽電動進汽門，關閉手動隔離門，開啟電動進汽門后疏水門，確認與熱網解列后，做好記錄。備用時，應定期對系統進行放水檢查。

（4）2.0MPa 抽汽由運行轉至熱備用。①關閉進汽調節門，開啟出口門，各疏水在稍開位置；②電動隔離門、電動進汽門及旁路門，減溫水進水門及可調節噴嘴應全部關閉，并處于手動位置；③抽汽管道利用熱網蒸汽暖管，抽汽系統處于熱備用狀態，隨時可向熱網供汽。

4 技改創效效益

從增加發電量方面計算節能量。抽凝式汽輪發電機組首先將蒸汽的熱能通過做功轉變為電能，抽汽的熱焓降低后用于熱用戶，這樣蒸汽的熱能得到逐級充分利用，熱量轉換為電能，增加發電收入。

以2020 年全年供給輪胎公司2.0MPa 壓力等級蒸汽45895t 為基礎數據，核算經濟效益。

汽輪機進汽參數：8.3MPa、535℃，焓值：3480.5kJ/kg；汽輪機抽汽參數：2.2MPa、375℃，焓值：3190.3kJ/kg；焓降：3480.5-3190.3=290.2kJ/kg；全年供汽量所產生的熱量：290.2×45895×1000=13318729000kJ； 熱電換算基本單位為：3600kJ 發電1kWh；全年供汽量所發電量：13318729000/3600=3699647kWh；發電增收：3699647×0.3999=1479488 元，綜合電價0.3999 元/kWh。噸汽效益：1479488/45895=32.24 元/t。

綜上計算，經過技術改造，利用汽輪機做功后的抽汽外供，每供1t 汽增收32.24 元，2020 年增加發電營業收入148 萬元。

5 技改效果

為汽輪機制造廠家提供新思路，在工業用戶用汽需求的壓力等級為非常規時，可以參照該創新技改方案，不需要再單獨設計汽輪機抽汽口。在滿足用戶特殊壓力等級用汽需求的工況下，利用非專用外供抽汽口外供蒸汽，實現單抽雙供。

精準控制：根據用汽需求實現自動調節供汽量，消除人為直接干預調節環節，保障供汽的穩定性，既安全可靠，又減輕運行人員的勞動強度。同時，能夠避免因人為誤操作或操作遲緩帶來的用汽參數波動。

效益顯著：本項目僅投入資金7 萬元，后續設備維護量極少。經核算，每供出1t 抽汽增加發電收入32 元，年增營近200 萬元，經濟效益顯著。