某超臨界600 MW可調整式雙抽供熱機組供熱經濟性分析

曾廣斌

(江蘇南熱發電有限責任公司，江蘇南京210035)

江蘇南熱發電有限責任公司響應國家 “上大壓小”的要求，于2007年將總裝機容量405 MW的6臺小機組全部拆除，原址重建2×600 MW超臨界供熱機組。2007年5月份開始主、輔機設備招標，2008年2月份開工建設。分別于2010年1月、8月通過電網168 h考核，脫硫、脫硝同步投入商業運行。2號機組直到2012年9月26日才核準，在此之前僅在電網缺電時隨時投入發電。2010年6月，1號機組開始對外供熱，主要熱用戶為南京帝斯曼東方化工有限公司。經過多方努力和南京市環保部門的大力支持，東方公司2臺75 t/h鍋爐先后于2011年5月16日、2011年7月4日停役，供熱量由原來的30 t/h提高到150 t/h，同時減少污染物的排放。通過機組供熱，機組煤耗降低 3～8 g/（kW·h），年節約標煤約 2～3 萬 t。

1主要設備及技術規范

江蘇南熱發電有限責任公司2×600 MW超臨界機組的主要設備及技術規范如表1、表2、表3所示。DCS系統主、輔控均采用艾默生OVATION系統，DEH/ETS采用日立HIACS-5000M系統。

2中壓供熱現狀

江蘇南熱2×600 MW機組是目前中國首臺600 MW超臨界燃煤雙抽調整式供熱機組，機組供熱參數：中壓蒸汽 3.8～4.2 MPa，380～430℃；低壓蒸汽0.8～1.2 MPa，300～330℃。機組供熱抽汽流量按照額定中壓100 t/h和低壓100 t/h設計，最大可滿足中壓150 t/h和低壓150 t/h的抽汽供熱能力。其雙抽調整式供熱機組系統圖如圖1所示。

由圖1可見，雙抽機組有2個抽汽口，一個在中壓缸下部排汽口處，靠聯通管碟閥控制低壓抽汽壓力。一個在再熱器和中壓調節閥之間，靠中壓調節閥來控制中壓抽汽壓力。目前，南熱600 MW超臨界汽輪機為國內外最大的雙抽調整式供熱機組，因此在供熱調試期間尚無成熟的技術經驗可借鑒。2010年5月31日，完成對東方公司中壓供熱管線沖管。2010年6月7日，首次進行試供調試。2010年7月22日，1號機組正式供熱。2010年7月23日，1號機組在做中壓供熱負荷底限試驗過程中中調門關閉被迫停機，經東汽廠將1號汽輪機油動機油壓由11.2 MPa升高到14 MPa，中調門

表1鍋爐參數

表2汽輪機參數

表3發電機參數

參調安全系數在原有基礎上可增加1.27倍，中調門前后最大壓差可由1.5 MPa提高到1.7 MPa；增加再熱壓力與中調門后壓差監控值；供熱工況下采用中調門順序閥運行模式。

經改造調整后1號機中壓供熱調試采用中調門順序閥調節方式是可行的，能夠提供合格的中壓蒸汽產品，即中壓供熱壓力達3.80 MPa以上，但惟一遺憾的就是AGC必須在420～600 MW之間變化，不能達到省調要求的360 MW低限運行。造成中壓供熱不能在360 MW負荷運行原因為中調門實際提升力不足，與理論計算有一定的誤差。

2.1調節情況

（1）機組在啟動、帶負荷和純冷凝工況，左、右中聯閥同時開啟，機組采用純冷凝常規運行方式。

（2）當機組達到一定負荷開始準備再熱熱段工業抽汽時，中調門將采用順序閥調節方式。

（3）接受供熱指令后，再熱供熱壓力不能滿足要求時，按閥門曲線逐漸關閉中壓調節閥，關閉的同時注意監測再熱熱段壓力。

（4）閥門關閉過程中注意監測中壓調節閥前后壓差，當壓差大于1.5 MPa（a）時停止關閉閥門，當壓差超過1.7 MPa（a）時減小或停止供熱。

2.2調節特點

在汽輪機中壓供熱工況下，出力范圍在400～550 MW之間，采用順序閥運行方式后，在此區間內可將中調門開度整體提高5%，從而避開閥門在小開度參調時關閉的可能；同時閥門可調范圍明顯增加，調節性能得以明顯改善。而其安全性已經得到東方汽輪機廠相關技術部門的認可。

南熱發電責任有限公司的主要熱用戶南京帝斯曼東方化工有限公司，其2臺75 t/h鍋爐，經多方努力和南京市環保部門的大力支持，先后于2011年5月16日、2011年7月4日停役，供熱量由原來的30 t/h提高到150 t/h。2012年4月份公司又針對中壓供熱管道壓損大的問題，優化熱網管線結構、增大熱網通流面積，目的是降低壓損。1號機組中壓熱網經技術改造后，中壓熱網壓損減小 0.28 MPa，熱耗減少 63 kJ/（kW·h）。

圖1南熱雙抽調整式供熱機組系統圖

目前中壓供熱量平均在125 t/h左右，低壓供熱幾乎沒有。采用的正常中壓供熱方式：1號機組單獨供中壓供熱，2號機組的中壓供熱系統處于熱備用狀態，可在需要時進行快速切換。

3中壓供熱經濟性分析

3.1中調門的節流損失

南熱發電責任有限公司機組在480 MW負荷時供中壓供熱130 t/h，根據計算與不供熱時比節流損失達到 60 kJ/kg左右，折算成熱耗 100 kJ/（kW·h）左右，只有當負荷大于520 MW時節流損失才很小，因此負荷低供中壓供熱損失較大。

中調門的節流損失計算的思路。把中調門的節流過程看著絕熱過程，節流前后焓值不變，熵增加，而熵增加就意味著可做功能力的下降。通過將熵增加的數值乘上節流點的絕對溫度來計算節流損失。一組1號機組節流損失計算數據對照表如表4、表5、表6所示。

表4中調門在不同負荷下的固有節流損失

從表5數據可以看出，當負荷大于520 MW時節流損失才很小，負荷低供中壓供熱損失增加幅度也越大。同時相同負荷下，供熱量越大中調門的節流損失也越大。2011年至2012年1號機組平均負荷率在80%左右，平均中壓供熱流量在125 t/h左右，從表4和表6的數據表，通過插入法可以算出因中壓供熱中調門節流增加的節流損失55 kJ/kg左右。

3.2中壓供熱對機組指標的影響

2011年12月和2012年3月，分別做了1號機組純凝工況和供熱工況的對照性能試驗。試驗結果如表7所示 （供熱工況試驗時僅供中壓供熱，供熱流量112～122 t/h）。

表5大流量中壓供熱時中調門在不同負荷下的節流損失

表6相同負荷下中壓供熱不同流量時中調門在的節流損失

從表7中可以看出，要供中壓供熱工況在相同供熱流量時，隨負荷增加熱耗和煤耗下降幅度也隨之增加，同時以上數據也反應出隨負荷增加節流損失逐漸減少，且在520 MW時是臨界點。

表7純凝/供熱工況性能試驗數據對照表

4提高中壓供熱經濟性的措施

通過以上數據分析可以得出相同供熱量下負荷越低中壓調門節流損失越大，同負荷下供熱量越大中壓調門節流損失越大，中壓缸效率下降越多。負荷越高、供熱量越大機組經濟性越好，煤耗降低越多。從供熱的安全性要求兩臺機組并供更安全，但由于中壓供熱需要減溫，這樣在兩臺機組并供時兩臺機組負荷不同且變化時，每臺機組的供熱抽汽流量波動較大，造成中壓供熱溫度波動太大；同時從經濟性的角度來說單機大流量供熱的會更好，所以目前公司采用單機供熱，另一臺機組的中壓供熱系統處于熱備用狀態，在事故情況下可快速切換到鄰機供熱，最大程度地減少對熱用戶的影響。

在上述運行方式下，要盡可能提高供熱的經濟性，最好是穩定供熱機組負荷在520 MW以上運行，但江蘇省電力調度中心要求所有600 MW機組都必須投AGC運行。可以設法向市政府爭取供熱機組的優惠政策，要求用全廠負荷作為總量調整，將供熱機組的負荷相對穩定，用另一臺機組參與AGC調整。加大低壓熱用戶的擴展，增加低壓供熱量，進一步提高機組的經濟性。

5結束語

超臨界或超超臨界大機組供熱是個新課題，但卻是大勢所趨，也是隨著環保節能要求的提高，新建大機組所要面臨的一個共性問題。超臨界600 MW機組供熱在設計時考慮到熱用戶參數要求，盡量采用高排蒸汽作為中壓供熱汽源，溫度不夠可以利用壓力匹配器來抽吸少量壓力低但溫度高的蒸汽混合，或是利用汽－汽交換器的方式來提高溫度。同時也要考慮到機組運行時可能遇到的煤種變化對鍋爐過熱器和再熱器的溫度的影響；還需要考慮供熱量變化對各級抽汽壓力和溫度的影響、對汽缸效率的影響。