濕冷汽輪發(fā)電機(jī)組潤滑油系統(tǒng)熱量回收利用方法探討

（東方汽輪機(jī)有限公司，四川 德陽，618000）

濕冷汽輪發(fā)電機(jī)組潤滑油系統(tǒng)熱量回收利用方法探討

薛軍，史宣平，李芳

（東方汽輪機(jī)有限公司，四川 德陽，618000）

文章主要介紹了一種對(duì)濕冷汽輪發(fā)電機(jī)組潤滑油系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的廢熱進(jìn)行利用的方法。本方法節(jié)約了電廠運(yùn)行成本，延長了冷油器使用壽命，提高了機(jī)組經(jīng)濟(jì)性。

濕冷，冷油器，熱量，利用

0 引言

汽輪發(fā)電機(jī)組的潤滑油系統(tǒng)是強(qiáng)制循環(huán)潤滑系統(tǒng)，該系統(tǒng)的回油需要用一定量的冷卻水通過冷油器對(duì)其進(jìn)行冷卻，冷卻水源通常來自電廠開式或閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，常規(guī)需水量約為300～1 000 t/h（根據(jù)潤滑油系統(tǒng)所需潤滑油量確定冷卻水流量）。通過冷油器與潤滑油的熱交換，由通過冷油器的冷卻水將潤滑油系統(tǒng)熱量傳給外部環(huán)境，該熱量并未被回收利用就被排放到外部環(huán)境中，這些散失的熱量會(huì)對(duì)外部環(huán)境產(chǎn)生熱污染。通常情況下通過冷油器的冷卻水水質(zhì)較差，冷油器容易結(jié)垢，嚴(yán)重影響換熱，需定期清除，增大了該設(shè)備的維護(hù)工作量及運(yùn)行維護(hù)成本。

常規(guī)濕冷汽輪機(jī)組運(yùn)行背壓較低，其乏汽冷卻后對(duì)應(yīng)的凝結(jié)水溫度較低，例如：凝汽器背壓為4.9 kPa.a時(shí)，其凝結(jié)水對(duì)應(yīng)的溫度為32.5℃，比常規(guī)濕冷機(jī)組冷油器要求的冷卻水溫（38℃）低5.5℃，在凝汽器凝結(jié)水溫度低于38℃時(shí)是完全可作為冷油器的冷卻介質(zhì)的?；诖耍疚奶岢鲆环N濕冷汽輪發(fā)電機(jī)組潤滑油熱量回收利用方法，該方法既可回收利用潤滑油系統(tǒng)產(chǎn)生的廢熱，又可減輕冷油器結(jié)垢，還可減少末級(jí)低加抽汽量，增大機(jī)組發(fā)電功率，降低機(jī)組熱耗，節(jié)約部分或全部進(jìn)入冷油器的冷卻水，減少對(duì)環(huán)境的熱污染。

1 具體原理及實(shí)施方案

由圖1可知，汽輪機(jī)乏汽經(jīng)凝汽器進(jìn)行熱交換后形成的凝結(jié)水要通過回?zé)嵯到y(tǒng)重返鍋爐產(chǎn)生蒸汽，其熱源主要來自汽輪機(jī)各級(jí)回?zé)岢槠湾仩t自身加熱系統(tǒng)。通過將潤滑油系統(tǒng)冷油器與汽封加熱器并聯(lián)的方式，將濕冷機(jī)組冷油器冷卻水來源改至凝結(jié)水泵出水口，當(dāng)凝汽器凝結(jié)水溫低于冷油器設(shè)計(jì)最高水溫，則部分或全部凝結(jié)水充當(dāng)冷油器的冷卻水，這樣就充分利用了潤滑油系統(tǒng)產(chǎn)生的廢熱，使回?zé)嵯到y(tǒng)增加一個(gè)額外的熱源輸入點(diǎn)，增加回?zé)嵯到y(tǒng)吸收熱量的同時(shí)降低了末級(jí)低加的抽汽量，從而增大機(jī)組發(fā)電功率，降低機(jī)組熱耗。

圖1 冷卻原理圖

2 系統(tǒng)工作原理

如圖2所示，循環(huán)潤滑油系統(tǒng)通常配有兩臺(tái)冷油器5，一用一備，通過切換閥6切換，擇一使用。冷油器冷卻水來自凝結(jié)水泵后，其水側(cè)入口壓力較高，建議采用管式冷油器。

右邊的冷油器5B為未改造的冷油系統(tǒng)，潤滑油的回油溫度通常在60～65℃，經(jīng)循環(huán)冷卻水冷卻至40～45℃，常規(guī)需水量約為300～1 000 t/h。

左邊的冷油器5A為改造的冷油系統(tǒng)，包括濕冷凝汽器1、凝結(jié)水泵2、汽封加熱器3、末級(jí)低壓加熱器4。

從凝結(jié)水泵2的出口引一支路，將濕冷凝汽器1中的凝結(jié)水部分或全部引入冷油器5A，替代常規(guī)的循環(huán)冷卻水，凝結(jié)水溫度通常被控制在39℃以下，通過調(diào)整調(diào)節(jié)閥W3的開度來調(diào)節(jié)通過冷油器凝結(jié)水的流量，將潤滑油的溫度冷卻至～45℃，同時(shí)，凝結(jié)水也會(huì)被加熱至～45℃，升高了～6℃，這樣，即可減少末級(jí)低壓加抽汽量，降低機(jī)組熱耗，增加發(fā)電功率，又可節(jié)約閉式循環(huán)用水量。

圖2 濕冷機(jī)組潤滑油熱量回收利用系統(tǒng)圖

3 系統(tǒng)的運(yùn)行過程

機(jī)組投入運(yùn)行后，當(dāng)背壓低于7 kPa.a時(shí)，此時(shí)凝汽器凝結(jié)水對(duì)應(yīng)的溫度～39℃，全開W1、W2閥，關(guān)閉V1、V2閥，切換至冷油器A投入運(yùn)行，根據(jù)潤滑油出口溫度控制W3閥開度，滿足冷油器出口油溫要求。機(jī)組凝結(jié)水溫低于冷油器設(shè)計(jì)最高水溫如38℃時(shí)，由部分或全部凝結(jié)水充當(dāng)冷油器的冷卻水。

當(dāng)背壓高于7 kPa.a時(shí)，全開V1、V2、W3閥，關(guān)閉W1、W2閥，切換至冷油器B投入運(yùn)行。

待機(jī)組背壓降到低于7 kPa.a時(shí)，再切回冷油器A運(yùn)行。

4 具體實(shí)施方案

采集濕冷機(jī)組潤滑油系統(tǒng)運(yùn)行情況，分析進(jìn)、回油溫度及流量數(shù)據(jù)。

按濕冷機(jī)組潤滑油熱量回收利用系統(tǒng)圖（見圖2）進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，主要由閥門（W1、W2、W3）及相關(guān)管道組成。

冷油器進(jìn)行熱力計(jì)算，對(duì)其換熱能力進(jìn)行校核。

閥門（W1、W2、W3）及管道設(shè)計(jì)選型，相關(guān)閥門控制邏輯制定修改。

濕冷機(jī)組在冷油器切換后的機(jī)組熱平衡需重新核算。

按圖2進(jìn)行相關(guān)系統(tǒng)改造。

5 經(jīng)濟(jì)投入和收益分析

以東汽600 MW亞臨界濕冷機(jī)組為例，分析機(jī)組出力收益及經(jīng)濟(jì)收益。

（1）機(jī)組出力收益分析

計(jì)算冷油器吸熱量：Q=Go×Cp×（T1-T2）

式中：

Q—冷油器的吸熱量（kJ/h）；

Go—潤滑油量（L/min）；

Cp—比熱（kcal/kg·℃）；

T1—進(jìn)油溫度（℃）；

T2—出油溫度（℃）。

汽輪機(jī)在THA工況下運(yùn)行，潤滑油系統(tǒng)需油量為5 700 L/min（包含發(fā)電機(jī)需油量），比熱取1.97 kJ/kg·℃，冷油器入口油溫為65℃，出口油溫為45℃，由此計(jì)算冷油器吸熱量為：Q=5 700 L/min×1.97 kJ/kg·℃×20℃=3 278.8 kW。

將冷油器吸收的熱量帶入汽輪機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)，經(jīng)核算得知機(jī)組熱耗將降低約3～5 kJ/kW·h，同時(shí)機(jī)組出力增加～240 kW。

（2）機(jī)組經(jīng)濟(jì)收益分析

A.發(fā)電量增加的收益：按照上網(wǎng)電價(jià)0.35元/ kW·h、年利用小時(shí)數(shù)按4 000 h（扣除夏季高背壓工況）計(jì)算，全年發(fā)電收益為：0.35元/kW·h× 4 000 h/y×240 kW=33.6（萬元）

B.節(jié)約標(biāo)煤的收益：按熱耗收益4 kJ/kW· h、年利用小時(shí)數(shù)4 000 h（扣除夏季高背壓工況）計(jì)算，全年節(jié)約標(biāo)煤約343 t；標(biāo)煤價(jià)格按照500元/t考慮，節(jié)約煤炭消耗資金約17.14萬元。

（3）成本分析

實(shí)現(xiàn)該方案僅需增加少量與冷油器連接的冷卻水管道和普通截止閥，總投資不超過10萬元。

6 結(jié)束語

通過使用上述方法可使電廠減小對(duì)外部環(huán)境熱污染，同時(shí)對(duì)機(jī)組具有節(jié)能降耗效果；采用凝結(jié)水作為冷油器冷卻水，其水質(zhì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于開式冷卻水或閉式冷卻水，可有效降低冷油器的污染、結(jié)垢，使冷油器長期處于高效運(yùn)行狀態(tài)，節(jié)約冷油器運(yùn)行、維護(hù)成本。

[1]中國動(dòng)力工程學(xué)會(huì).火力發(fā)電設(shè)備技術(shù)手冊(cè):第4卷:火電站系統(tǒng)與輔機(jī)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2007.

[2]蔡頤年.蒸汽輪機(jī)裝置[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1982.

[3]傅秦生,何雅玲,趙小明.熱工基礎(chǔ)與應(yīng)用[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2001.

[4]朱明善.工程熱力學(xué)[M].北京:清華大學(xué)出版社,1995.

東汽要聞

公司中標(biāo)國內(nèi)首臺(tái)垃圾發(fā)電再熱機(jī)組

2016年9月18日，公司正式中標(biāo)光大環(huán)保（中國）有限公司投資的“江陰三期垃圾發(fā)電1× 25 MW中溫次高壓一次再熱汽輪發(fā)電機(jī)組”項(xiàng)目，該項(xiàng)目于9月13日簽訂技術(shù)協(xié)議。

該項(xiàng)目為國內(nèi)在垃圾發(fā)電領(lǐng)域的第一臺(tái)再熱機(jī)組，是東汽再熱機(jī)組的又一次市場突破。經(jīng)測算，再熱技術(shù)在垃圾發(fā)電工程的應(yīng)用將會(huì)為用戶每年多增加千余萬的利潤。

該項(xiàng)目是再熱機(jī)組在垃圾發(fā)電領(lǐng)域的首次應(yīng)用，市場前景看好。

Discussion on Heat Recovery and Utilization Method of Water Cooling Steam Turbine Lubricating Oil System

Xue Jun，Shi Xuanping，Li Fang
（Dongfang Turbine Co.,Ltd.,Deyang Sichuan,618000）

This paper mainly introduces the utilization method of waste heat generated by the water cooling steam turbine lubricating oil system at runtime.The method saves operating cost of power plant,prolongs the service life of the oil cooler，improves the economy of the unit.

water cooling，oil cooler，heat，use

TK263

：A

：1674-9987（2016）04-0005-03

10.13808/j.cnki.issn1674-9987.2016.04.002

薛軍（1979-），男，工程師，工學(xué)學(xué)士，主要從事汽輪機(jī)系統(tǒng)和工程設(shè)計(jì)工作。