供熱機(jī)組高背壓技術(shù)改造分析

李　凱，王亞梅，張海峰，蔡　磊，韋存海

(河北華電石家莊裕華熱電有限公司，石家莊　051430)

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供熱機(jī)組高背壓技術(shù)改造分析

李凱，王亞梅，張海峰，蔡磊，韋存海

(河北華電石家莊裕華熱電有限公司，石家莊051430)

摘要：為降低機(jī)組冷源損失，介紹河北華電石家莊裕華熱電有限公司2號(hào)機(jī)組高背壓改造，從低壓通流及軸瓦、凝汽器、給水泵汽輪機(jī)、熱網(wǎng)管道、潤(rùn)滑油系統(tǒng)、化學(xué)精處理、冷卻水系統(tǒng)等方面分析改造方案和措施，由改造效果可知該技術(shù)改造可保證高背壓機(jī)組的安全運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：高背壓；供熱；機(jī)組改造；經(jīng)濟(jì)調(diào)整

1改造前存在的問(wèn)題

河北華電裕華熱電有限公司(以下簡(jiǎn)稱“裕華公司”)設(shè)計(jì)安裝2臺(tái)汽輪機(jī)，型號(hào)為亞臨界、一次中間再熱、凝汽式、雙抽供熱汽輪機(jī)，機(jī)組容量300 MW，于2009年初投產(chǎn)，單機(jī)額定供熱抽汽流量為480 t/h，2臺(tái)機(jī)組額定供熱能力為640 MW。供熱能力由640 MW提高到800 MW，初步解決供熱能力不足的問(wèn)題。

為了進(jìn)一步提高裕華公司供熱的安全可靠性，同時(shí)提高公司的經(jīng)濟(jì)效益，于2014年結(jié)合2號(hào)機(jī)組檢修，進(jìn)行了雙背壓雙轉(zhuǎn)子互換循環(huán)水供熱改造，改造后2號(hào)機(jī)組凝汽器供熱工況下背壓升至45 kPa，低壓缸排汽溫度升至78 ℃，凝汽器冷卻水采用熱網(wǎng)循環(huán)水，流量為13 000 t/h左右，經(jīng)過(guò)凝汽器加熱，熱網(wǎng)循環(huán)水溫度由48 ℃提升至75 ℃，供熱能力由640 MW提高到800 MW，初步解決供熱能力不足的問(wèn)題。

2高背壓改造方案的確定

2.1低壓缸雙背壓雙轉(zhuǎn)子互換

供熱期間使用動(dòng)靜葉片級(jí)數(shù)相對(duì)減少，效率較高的低壓轉(zhuǎn)子，機(jī)組高背壓運(yùn)行；非供熱期恢復(fù)至原純凝工況運(yùn)行，安全性較高。如果不換轉(zhuǎn)子效率下降很多，電熱比差，發(fā)電量少，排汽溫度上升很多，葉片容易產(chǎn)生顫振，影響機(jī)組安全運(yùn)行。

2.2凝汽器改造

適當(dāng)增大換熱面積以滿足高背壓條件下的換熱需求，同時(shí)解決凝汽器水室承壓、溫度升高造成管束與殼體膨脹不均勻以及與低壓缸之間的應(yīng)力過(guò)大的問(wèn)題。

2.3給水泵汽輪機(jī)改造

為能滿足純凝和高背壓2種工況下安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，進(jìn)行通流部分改造，更換全部高低壓噴嘴、調(diào)整汽門、轉(zhuǎn)子、隔板，增加排汽噴水減溫系統(tǒng)。

2.4化學(xué)精處理改造

由于凝結(jié)水溫度提高，更換適應(yīng)高溫的樹脂，提高配套設(shè)施的冗余量和耐高溫能力。

2.5熱網(wǎng)循環(huán)水系統(tǒng)改造

滿足熱網(wǎng)改造后兩級(jí)加熱、流量、流速及管道膨脹要求。

2.6循環(huán)開式冷卻水系統(tǒng)改造

由于原有的循環(huán)水系統(tǒng)停止運(yùn)行，本機(jī)無(wú)法提供輔機(jī)設(shè)備所需的冷卻水源，需要從鄰機(jī)接引過(guò)來(lái)，為提高冷卻系統(tǒng)安全性，另增加一路備用冷卻水源。

2.7軸加系統(tǒng)與凝結(jié)水系統(tǒng)改造

保證采用熱網(wǎng)循環(huán)水回水作為冷卻水源后，大小機(jī)軸封供、回汽正常。從鄰機(jī)凝結(jié)水系統(tǒng)接引增加備用噴淋減溫水，防止超溫。

2.8更改相應(yīng)熱工相關(guān)邏輯

低壓缸排汽壓力高報(bào)警供熱期運(yùn)行時(shí)更改定值為50 kPa。低壓缸排汽壓力高二報(bào)警供熱期運(yùn)行時(shí)更改定值為55 kPa。低壓缸排汽壓力高三報(bào)警供熱期運(yùn)行時(shí)更改定值為60 kPa。低壓缸排汽壓力供熱期運(yùn)行時(shí)更改定值為65 kPa，汽輪機(jī)跳閘。低壓缸排汽溫度高報(bào)警供熱期運(yùn)行時(shí)更改定值為84 ℃。

3機(jī)組改造效果

機(jī)組改造后運(yùn)行參數(shù)見(jiàn)表1。

根據(jù)裕華公司以往供熱期機(jī)組運(yùn)行參數(shù)，熱網(wǎng)供水溫度最低為72 ℃，最高為94 ℃，平均回水溫度為48 ℃，有利于高背壓改造的安全性和經(jīng)濟(jì)性，凝汽器背壓設(shè)計(jì)45 kPa，發(fā)電量最大可以達(dá)到270 MW，在鍋爐蒸發(fā)量為980 t/h情況下，2號(hào)機(jī)組發(fā)電煤耗降低到150 g/kWh左右，熱耗達(dá)到3 850 kJ/kWh以下，排汽冷源損失降至為零。

機(jī)組改造后典型工況的運(yùn)行方式：2號(hào)機(jī)組蒸發(fā)量980 t/h、供熱抽汽為零，熱網(wǎng)水流量12 500 t/h、凝汽器循環(huán)水進(jìn)水溫度48 ℃，出水溫度為75.7 ℃，供熱量達(dá)到413.6 MW，發(fā)電功率為272 MW。此時(shí)當(dāng)1號(hào)機(jī)組供熱抽汽量為480 t/h時(shí)，熱網(wǎng)供水溫度可達(dá)到98.4 ℃，可以滿足較冷氣候條件下的供熱需求。當(dāng)天氣極冷時(shí)，2號(hào)機(jī)組通過(guò)增大供熱抽汽量，減少低壓缸的排汽量，同時(shí)配合減小熱網(wǎng)水流量的方法，提高熱網(wǎng)水溫度加大熱網(wǎng)供熱量。此時(shí)熱網(wǎng)水流量從12 500 t/h減小到9 500 t/h時(shí)，2號(hào)機(jī)組在鍋爐蒸發(fā)量不變的情況下，抽汽量為420 t/h，凝汽器供熱量為195.56 MW，供熱量會(huì)從413.6 MW提高到480.7 MW，增加67.1 MW，出水溫度可達(dá)到103.2 ℃，發(fā)電功率從272 MW減少到205 MW。當(dāng)1號(hào)機(jī)組抽汽480 t/h時(shí)，此時(shí)供水溫度進(jìn)一步提高到130 ℃，完全可以滿足極冷氣候條件對(duì)供熱的需求，總供熱負(fù)荷達(dá)到800 MW。

表1機(jī)組改造后運(yùn)行參數(shù)

名稱設(shè)計(jì)工況1設(shè)計(jì)工況2實(shí)際工況1實(shí)際工況2電負(fù)荷/MW273.598240.053250230主蒸汽流量/(t·h-1)980.004980.004980980主蒸汽壓力/MPa(a)16.716.716.716.7主蒸汽溫度/℃537537537537再熱蒸汽壓力/MPa(a)3.4153.323.123.22再熱蒸汽溫度/℃537537537537中壓排汽壓力/MPa(a)0.7070.430.70.43中低壓聯(lián)通管調(diào)整抽汽量/(t·h-1)03000300低壓缸排汽量/(t·h-1)619.925331.755——排汽壓力/kPa(a)454541.8819.55排汽溫度/℃78.7478.747660.5調(diào)節(jié)級(jí)壓力/MPa(a)12.0311.991211.7調(diào)節(jié)級(jí)溫度/℃516.6516.05452443一段抽汽壓力/MPa(a)6.386.3046.495.96一段抽汽溫度/℃392.9391.3392388二段抽汽壓力/MPa(a)3.7943.6893.713.22二段抽汽溫度/℃325.3322321310三段抽汽壓力/MPa(a)1.8251.6841.881.59三段抽汽溫度/℃441.1433.7450450

4改造后注意事項(xiàng)

4.1設(shè)備啟停

啟動(dòng)掛閘前確認(rèn)低壓缸噴水兩路全部開啟(該公司低壓缸排汽處新增一路凝結(jié)水供水的低壓缸噴水)。更換轉(zhuǎn)子后，整個(gè)軸系臨界轉(zhuǎn)速可能有變化，注意監(jiān)視振動(dòng)、瓦溫；并網(wǎng)、帶負(fù)荷至正常期間注意事項(xiàng)：高背壓機(jī)組在掛閘、沖轉(zhuǎn)期間真空不應(yīng)高于20 kPa，隨著機(jī)組電負(fù)荷的增加，低壓缸進(jìn)汽流量增大，機(jī)組凝汽器真空才會(huì)跟著逐漸降低，雖然真空數(shù)值不超限，但由于流量低也應(yīng)注意按防顫振軟件提示內(nèi)容及時(shí)進(jìn)行調(diào)整；主蒸汽流量達(dá)到580 t/h時(shí)方能投運(yùn)中壓缸抽汽供熱。

4.2經(jīng)濟(jì)安全調(diào)整

供熱初期及末期：2號(hào)機(jī)組高背壓運(yùn)行供熱，1號(hào)機(jī)組純凝運(yùn)行；隨著供熱量增大，2號(hào)機(jī)組高背壓運(yùn)行不能滿足熱網(wǎng)需求，1號(hào)機(jī)組熱網(wǎng)再投入抽汽；如果供熱不足需要增加供熱量(發(fā)電會(huì)減少，效益降低)，可以適當(dāng)減少熱網(wǎng)循環(huán)水量，增加2號(hào)機(jī)組熱網(wǎng)抽汽量，以達(dá)到要求的供水溫度，達(dá)到增加供熱量的目的。2號(hào)機(jī)組按照以熱定電的原則，機(jī)組協(xié)調(diào)控制方式高背壓運(yùn)行，正常運(yùn)行負(fù)荷在250～260 MW，除供熱初末期外，基本滿負(fù)荷運(yùn)行。根據(jù)機(jī)組運(yùn)行情況及回水溫度情況進(jìn)行調(diào)整，要有一定的預(yù)見(jiàn)性，盡量保持回水溫度不大于50 ℃，否則影響電負(fù)荷，降低經(jīng)濟(jì)效益。

若1號(hào)機(jī)組故障停機(jī)時(shí)，2號(hào)機(jī)組及時(shí)投入熱網(wǎng)抽汽，保證單機(jī)運(yùn)行最大供熱量；可減少熱網(wǎng)循環(huán)水量(關(guān)小進(jìn)低壓缸進(jìn)汽調(diào)門)，增大中壓缸排汽至熱網(wǎng)加熱器抽汽量。若2號(hào)機(jī)組故障停機(jī)時(shí)，維持凝汽器水側(cè)正常運(yùn)行，值長(zhǎng)及時(shí)聯(lián)系省調(diào)，1號(hào)機(jī)組帶最大抽汽量運(yùn)行，確保單機(jī)運(yùn)行最大供熱量；若2號(hào)機(jī)組凝汽器水側(cè)發(fā)生故障不能投入凝汽器水側(cè)，應(yīng)及時(shí)打開循環(huán)水供熱總切換閥，回水通過(guò)5臺(tái)熱網(wǎng)循環(huán)水泵升壓后進(jìn)入2號(hào)機(jī)組、1號(hào)機(jī)組熱網(wǎng)加熱器，供水至熱網(wǎng)系統(tǒng)。

4.3設(shè)備運(yùn)行

必須保證外網(wǎng)有充足的換熱能力，充分體現(xiàn)高背壓供熱工況的經(jīng)濟(jì)效益；必須保證回水溫度可控，才能保證機(jī)組高背壓安全穩(wěn)定運(yùn)行。低壓缸在強(qiáng)擾動(dòng)氣流中長(zhǎng)期運(yùn)行，會(huì)產(chǎn)生疲勞破壞。所以在運(yùn)行中進(jìn)行監(jiān)測(cè)盡量躲避機(jī)組進(jìn)入顫振工況，安裝防顫振軟件，在機(jī)組啟停、運(yùn)行時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)督，保證低壓葉片的安全，低壓缸進(jìn)汽表壓力與真空關(guān)系見(jiàn)圖1。

圖1　變負(fù)荷動(dòng)應(yīng)力曲線

調(diào)整熱網(wǎng)管網(wǎng)閥門操作時(shí)要緩慢操作，以保證供、回水壓力不出現(xiàn)大幅波動(dòng)，保證熱網(wǎng)循環(huán)水回水壓力不得低于0.25 MPa，不得超過(guò)0.35 MPa。 真空泵由于壓差增大，抽氣量明顯增大，雖然溢流管道進(jìn)行加粗，但仍存在分離器水位高的現(xiàn)象，且由于持續(xù)溢流造成了少量熱量和工質(zhì)損失，需要進(jìn)一步進(jìn)行技術(shù)改造。 高背壓方式投入運(yùn)行后，隨著電負(fù)荷的增加，低壓缸進(jìn)汽流量增大，機(jī)組凝汽器真空也會(huì)跟著逐漸降低，應(yīng)注意在加負(fù)荷過(guò)程中，若出現(xiàn)“背壓超限”報(bào)警應(yīng)及時(shí)啟動(dòng)備用真空泵提高機(jī)組真空，必要時(shí)手動(dòng)開大低壓缸噴水減溫調(diào)閥，控制低壓排汽溫度<79 ℃來(lái)保護(hù)汽輪機(jī)末級(jí)葉片安全。雙轉(zhuǎn)子雙背壓改造投資偏大，變工況時(shí)，溫度略有增加(85 ℃左右)，有的機(jī)組，本身抽汽量達(dá)不到要求的溫度，天氣極冷時(shí)仍需要其它機(jī)組抽汽提高供水溫度。每年需要例行更換低壓轉(zhuǎn)子2次(檢修工期每次約22天)。如果需要其他機(jī)組抽汽時(shí)，熱電比變差。

5結(jié)束語(yǔ)

在保證外網(wǎng)有充足的換熱能力，且保證外網(wǎng)回水溫度、壓力可控的前提下，可以保證高背壓機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行，發(fā)電煤耗降低到150 g/kWh左右，熱耗達(dá)到3 850 kJ/kWh以下，排汽冷源損失降至為零，明顯提高了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性；總供熱負(fù)荷達(dá)到800 MW，有效的提高了供熱能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙常興.汽輪機(jī)組技術(shù)手冊(cè)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2007.

[2]鄭體寬.熱力發(fā)電廠[M].北京：水利電力出版社，2001.

本文責(zé)任編輯：丁力

Reformation Analysis on High Back Pressure Technology of Thermal Power Plant

Li Kai,Wang Yamei,Zhang Haifeng,Cai Lei,Wei Cunhai

(Hebei Huadian Shijiazhuang Yuhua Thermal Power Co.Ltd.,Shijiazhuang,051430,China)

Abstract:For reducing unit cold energy loss,this paper introduces high back pressure reformation of No.2 Unit in Hebei Huadian Shijiazhuang Yuhua Thermal Company, analyzes the reformation project and measures from low pressure flow-through and bearing bush,condenser,feed-water turbine,heat supply network, lubricating oil system,and so on,the reformation result knows that this reformation can ensure safe operation of high back pressure.

Key words:high back pressure;heat-supply;unit reformation;economic adjustment

收稿日期：2016-03-12

作者簡(jiǎn)介：李凱(1974-)，男，工程師，主要從事電廠檢修及管理工作。

中圖分類號(hào)：TM621.4

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號(hào)：1001-9898(2016)03-0033-03