淄博電廠汽水系統(tǒng)設(shè)計(jì)特點(diǎn)總結(jié)

張亞鵬，楊文澤，宋景明

（ 國(guó)核電力規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院北京 100095）

0 引 言

華電淄博熱電位于山東省淄博市張店區(qū)。按照國(guó)家節(jié)能減排上大壓小政策要求，企業(yè)計(jì)劃關(guān)停現(xiàn)有小機(jī)組，另外，華電淄博熱電有限公司與山東省發(fā)展改革委員會(huì)、淄博市人民政府、山東電力集團(tuán)公司及不同熱電企業(yè)簽署的關(guān)于拆除小火電機(jī)組協(xié)議，關(guān)停100 MW以下小火電機(jī)組。根據(jù)產(chǎn)業(yè)政策要求:華電淄博熱電有限公司2×330 MW級(jí)熱電機(jī)組擴(kuò)建工程，完全符合目前國(guó)家節(jié)能減排上大壓小的熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)展政策裝機(jī)規(guī)模［1－2］。

華電淄博熱電廠經(jīng)過(guò)關(guān)停小機(jī)組后，保留2×145 MW抽凝供熱(供工業(yè)用汽)機(jī)組，額定供熱能力100 t/h，最大供熱能力360 t/h。新建2×330 MW級(jí)雙抽凝汽式供熱機(jī)組，對(duì)外提供的供采暖用汽滿足城市發(fā)展中長(zhǎng)期需求，對(duì)外提供的工業(yè)用汽為工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)擴(kuò)大再生產(chǎn)提供保障。

5號(hào)機(jī)組于2012年12月10日完成168 h滿負(fù)荷試運(yùn)移交生產(chǎn)。6號(hào)機(jī)組于2013年11月9日完成168 h滿負(fù)荷試運(yùn)移交生產(chǎn)。各項(xiàng)試運(yùn)指標(biāo)優(yōu)良。文中對(duì)淄博電廠擴(kuò)建工程汽水系統(tǒng)設(shè)計(jì)特點(diǎn)進(jìn)行簡(jiǎn)要的介紹，供同類型工程參考［3－4］。

1 主機(jī)設(shè)備選擇

1.1 鍋 爐

型式:亞臨界、一次中間再熱、單爐膛平衡通風(fēng)、自然循環(huán)汽包爐、四角切圓燃燒、全鋼架構(gòu)、運(yùn)轉(zhuǎn)層以上露天布置、∏型爐，固態(tài)排渣。

主蒸汽流量: 1109.5 t/h

主蒸汽壓力: 17.4 MPa

過(guò)熱/再熱蒸汽溫度: 541/541℃

給水溫度: 279.1℃

鍋爐效率: 92.29%

生產(chǎn)廠家: 東方鍋爐廠

1.2 汽輪機(jī)

型式:亞臨界、中間一次再熱、兩級(jí)抽汽、三缸兩排汽、凝汽式汽輪機(jī)。

額定功率: 330 MW

額定主蒸汽壓力: 16.67 MPa

主蒸汽/再熱蒸汽溫度: 537/537℃

抽汽壓力(工業(yè)/采暖):0.981/0.5 MPa

生產(chǎn)廠家: 東方汽輪機(jī)廠

1.3 發(fā)電機(jī)

型式:QFSN－330－2－20水氫氫、自并勵(lì)靜止勵(lì)磁系統(tǒng)的汽輪發(fā)電機(jī)。

額定容量: 388 MVA

額定功率: 330 MW

額定功率因數(shù): 0.85(滯后)

額定電壓: 20 kV

額定轉(zhuǎn)速: 3000 r/min

額定頻率: 50 Hz

保證效率: 98.9%

相數(shù): 3

定子繞組連接方式: YY

勵(lì)磁方式: 自并勵(lì)靜止勵(lì)磁

冷卻方式: 水氫氫

生產(chǎn)廠家: 東方汽輪發(fā)電機(jī)廠

2 汽水系統(tǒng)主要設(shè)計(jì)特點(diǎn)

2.1 鍋爐采用5%BMCR啟動(dòng)疏水旁路

亞臨界電站鍋爐傳統(tǒng)設(shè)計(jì)均設(shè)有5%BMCR容量的過(guò)熱器啟動(dòng)小旁路和100%BMCR排量的安全閥，國(guó)內(nèi)大部分機(jī)組汽機(jī)同時(shí)均設(shè)計(jì)汽輪機(jī)旁路。工程無(wú)單獨(dú)設(shè)計(jì)汽機(jī)旁路，通過(guò)考慮利用5%BMCR容量的過(guò)熱器路和100%BMCR排量的安全閥進(jìn)行啟動(dòng)和甩負(fù)荷，使工程機(jī)組投資少，系統(tǒng)和運(yùn)行簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。

鍋爐啟動(dòng)時(shí)，通過(guò)5%BMCR啟動(dòng)疏水旁路控制過(guò)熱蒸汽壓力和溫度，以縮短啟動(dòng)時(shí)間。在鍋爐尾部后煙井下部環(huán)形集箱上布置4根疏水管，前后集箱各2根，每根疏水管上串聯(lián)布置兩只DN50電動(dòng)截止閥，4根管道匯總后由一根總管分別接至定排擴(kuò)容器和汽輪機(jī)凝汽器。鍋爐冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)，該系統(tǒng)內(nèi)介質(zhì)溫度為4.12 MPa壓力下的飽和溫度，疏水閥全開(kāi)，通過(guò)增加爐膛燃燒率來(lái)提高過(guò)熱蒸汽溫度，以加快啟動(dòng)速度。熱態(tài)啟動(dòng)時(shí)，為排除過(guò)熱器中的冷凝水，疏水閥也需打開(kāi)，啟動(dòng)過(guò)程中過(guò)熱蒸汽溫度由爐膛燃燒率控制，過(guò)熱蒸汽壓力由疏水閥控制，當(dāng)汽機(jī)并網(wǎng)后關(guān)閉該疏水閥。

2.1.1 汽輪機(jī)采用高壓缸啟動(dòng)

汽輪機(jī)啟動(dòng)方式分為高壓缸啟動(dòng)、中壓缸啟動(dòng)和高中壓缸聯(lián)合啟動(dòng)。啟動(dòng)方式也受限于系統(tǒng)配置。工程鍋爐采用5%BMCR啟動(dòng)疏水小旁路，汽輪機(jī)取消旁路設(shè)計(jì)。中壓缸啟動(dòng)和高中壓缸聯(lián)合啟動(dòng)方式對(duì)汽輪機(jī)旁路具有很大的依耐性，而高壓缸啟動(dòng)對(duì)汽輪機(jī)旁路無(wú)要求，僅需主蒸汽滿足沖轉(zhuǎn)參數(shù)要求即可，而鍋爐采用5%BMCR啟動(dòng)疏水小旁路便可滿足。故工程不設(shè)置汽輪機(jī)旁路，汽輪機(jī)采用高壓缸啟動(dòng)也可實(shí)現(xiàn)機(jī)組正常啟動(dòng)。目前成功運(yùn)行電廠萊蕪電廠、蓬萊電廠等。

2.1.2 機(jī)組停機(jī)

機(jī)組計(jì)劃正常停機(jī)分兩步:機(jī)跟爐方式滑壓將負(fù)荷，汽輪機(jī)關(guān)閉主汽門(mén)，采用手控動(dòng)力釋放閥對(duì)空排汽，直至完全停機(jī)。

機(jī)組甩負(fù)荷時(shí)，高壓主汽門(mén)和中壓主汽門(mén)同時(shí)關(guān)閉，爐內(nèi)壓力將升高，此時(shí)鍋爐通過(guò)過(guò)熱器出口和再熱器出口的安全閥排除工質(zhì)，釋放壓力，防止過(guò)熱器和再熱器超壓，達(dá)到安全停機(jī)，另外，過(guò)熱器和再熱器出口還設(shè)有動(dòng)力釋放閥(PCV閥)，可通過(guò)動(dòng)力釋放閥減小安全閥動(dòng)作的次數(shù)，以便更好控制過(guò)熱器和再熱器壓力。

2.2 啟動(dòng)汽源采用老廠工業(yè)抽汽

新建機(jī)組啟動(dòng)所需啟動(dòng)汽源要求:除氧器啟動(dòng)除氧，鍋爐啟動(dòng)鄰爐加熱，啟動(dòng)給水泵調(diào)試、啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)蒸汽，軸封啟動(dòng)汽源、暖風(fēng)器加熱用蒸汽和化學(xué)生水加熱等所需蒸汽約為50 t/h，這個(gè)工程為擴(kuò)建工程，老機(jī)組抽凝式機(jī)組，具有100 t/h額定抽汽，其最大抽汽能力為360 t/h，正常運(yùn)行抽汽的富裕量足以滿足新建機(jī)組的啟動(dòng)所需汽源。

故工程無(wú)設(shè)啟動(dòng)鍋爐房，采用老廠工業(yè)抽汽作為新建機(jī)組的啟動(dòng)汽源。

2.2.1 給水泵汽輪機(jī)取消高壓汽源

機(jī)組啟動(dòng)，給水泵汽輪機(jī)啟動(dòng)汽源通常先采用輔助蒸汽，待汽輪機(jī)高壓缸排汽滿足給水泵汽輪機(jī)進(jìn)汽參數(shù)要求時(shí)，將給水泵汽輪機(jī)進(jìn)汽切換至汽輪機(jī)冷段，隨著機(jī)組負(fù)荷增加，四級(jí)抽汽滿足給水泵汽輪機(jī)進(jìn)汽參數(shù)要求時(shí)，將給水泵汽輪機(jī)進(jìn)汽切換至四級(jí)抽汽，此時(shí)給水泵汽輪機(jī)完成啟動(dòng)過(guò)程;停機(jī)與啟動(dòng)逆向進(jìn)行即可。此種啟停方式主要是為了減少輔助蒸汽用汽，減小啟動(dòng)鍋爐容量。本期工程為擴(kuò)建工程，老廠提供的啟動(dòng)汽源參數(shù)和流量，均能滿足新機(jī)組啟動(dòng)所需，故新建機(jī)組取消給水泵汽輪機(jī)高壓?jiǎn)?dòng)汽源，使啟動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)化，節(jié)省投資和能耗。

2.2.2 輔助蒸汽系統(tǒng)取消高壓汽源

輔助蒸汽系統(tǒng)投運(yùn)，輔助蒸汽汽源來(lái)自老廠(鄰爐輔汽)，待機(jī)組冷段參數(shù)達(dá)到輔汽參數(shù)要求時(shí)，將輔助蒸汽汽源切換至冷段，待機(jī)組四級(jí)抽汽參數(shù)達(dá)到輔汽參書(shū)要求時(shí)，將輔汽汽源切換至四級(jí)抽汽，達(dá)到最終汽源切換。本期工程取消輔助蒸汽冷段汽源，簡(jiǎn)化系統(tǒng)，節(jié)省投資和能耗。

2.3 采用2×50%汽動(dòng)給水泵，取消啟動(dòng)/備用電動(dòng)給水泵

隨著電力設(shè)備設(shè)計(jì)水平制造工藝的提高，設(shè)備的運(yùn)行可靠性也隨之提高，合理減少設(shè)備的備用量成為降低造價(jià)的有效手段。根據(jù)國(guó)內(nèi)電廠調(diào)研(濰坊電廠、衡水電廠、華能營(yíng)口電廠等)，汽動(dòng)給水泵組故障率極低，在啟動(dòng)汽源可靠的情況下，均可實(shí)現(xiàn)不采用啟動(dòng)電動(dòng)給水泵，汽動(dòng)給水泵獨(dú)立啟動(dòng)的運(yùn)行。

本期工程考慮為擴(kuò)建工程，有充足的啟動(dòng)汽源，故考慮取消電動(dòng)啟動(dòng)/備用給水泵。其優(yōu)點(diǎn):減少電動(dòng)給水泵投資、簡(jiǎn)化給水系統(tǒng)、降低 廠變?nèi)萘俊⑻岣邚S變利用率、優(yōu)化主廠房布置等。

隨著汽泵可靠性的不斷提高，電動(dòng)給水泵的備用功能越來(lái)越弱化，啟動(dòng)汽源可靠的情況下，可通過(guò)電廠自身的功能要求，考慮取消電動(dòng)給水泵具有可行性。

2.4 真空泵冷卻水系統(tǒng)優(yōu)化

水環(huán)式真空泵在運(yùn)行時(shí)，為保持抽吸能力，其密封用水必須保持一定的過(guò)冷度，如水溫度升高，則真空泵密封水發(fā)生汽化，其極限抽真空值就是該溫度對(duì)應(yīng)的飽和壓力，通常真空泵工作液冷卻水采用冷凝器冷卻水。因此冷凝器的工作壓力實(shí)際受兩個(gè)因素制約:循環(huán)水溫度及冷凝器端差和真空泵的抽吸壓力。

根據(jù)真空泵運(yùn)行和冷凝器運(yùn)行原理:真空泵工作液和冷凝器采用相同冷卻水時(shí)，凝汽器的工作壓力會(huì)因真空泵的極限抽吸壓力的增大而提高，凝汽器的真空度達(dá)不到循環(huán)水對(duì)應(yīng)的理想真空。根據(jù)汽輪機(jī)背壓修正曲線:真空度每降低1 kPa，汽輪機(jī)的出力將降低0.5%，即1.65 MW。為了使凝汽器背壓能達(dá)到循環(huán)水對(duì)應(yīng)的理想背壓，真空泵冷卻水溫度需適當(dāng)合理的降低。

本期新建機(jī)組真空泵工作液冷卻水采用循環(huán)冷卻水(同冷凝器冷卻水)，并考慮采用工業(yè)水摻?jīng)觯瑫r(shí)，還考慮了空調(diào)制冷回水備用，以確保真空泵的抽吸大道循環(huán)水對(duì)應(yīng)的凝汽器理想的真空度，提高效率。

3 結(jié)束語(yǔ)

總結(jié)了淄博電廠汽水系統(tǒng)主要的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，包括在保證機(jī)組安全生產(chǎn)基礎(chǔ)上，壓縮工程投資造價(jià)、簡(jiǎn)化和優(yōu)化系統(tǒng)，使電廠生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，希望以上分析總結(jié)能對(duì)以后同類型工程的設(shè)計(jì)運(yùn)行有參考作用。

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