發電廠技改工程熱機專業的優化設計及關鍵技術分析

劉騫,徐慎之,朱靜,王磊

(1.中機國能電力工程有限公司,上海 200061;2.中國海誠工程科技股份有限公司,上海 200031)

發電廠技改工程熱機專業的優化設計及關鍵技術分析

劉騫1,徐慎之2,朱靜1,王磊1

(1.中機國能電力工程有限公司,上海 200061;2.中國海誠工程科技股份有限公司,上海 200031)

科技的發展帶動了熱力發電廠的技術革新,對火電廠熱機設計的技術要求也越來越多.為提高發電廠的工作效率,同時也為了獲得更有效的環保節能效果,電力企業也加強了對發電廠技改工程熱機專業設計的改進工作,使相關設計具有更強的科學性和合理性.本文就發電廠技改工程熱機專業的優化設計提出了一些看法,并對相關技術進行了分析.

火電廠;電站熱機設計;優化;技術分析

科學合理的工程熱機專業優化設計可以有效預防發電廠技術事故的發生,提高能量動力效率,減少財力物力的浪費,在發電廠技改中一直占有重要地位,由于相關工作涉及到的專業技術支持需求較多,因此已成為發電廠技改的重點研究課題.

1 發電廠熱機的工作原理

本文不考慮燃氣輪機發電機組,常規火力發電廠基本的生產過程是燃料在鍋爐中燃燒加熱水轉化成水蒸汽,蒸汽壓力推動汽輪機旋轉,然后汽輪機帶動發電機轉動,將機械能轉變成電能.而如何將燃料充分燃燒釋放的能量盡可能多的通過做功獲得最大的機械能,是發電廠熱機優化設計及技術應用的重點.另外,在加強熱機性能的同時,還需要減少對環境的不良影響.

2 發電廠熱機專業設計的內容分析

隨著電力能源在人們生產、生活中的應用范圍越來越大,發電廠承擔起的供電壓力也隨之增加.我國雖然擁有豐富的水力、風力資源,但目前依然以燃煤火力發電形式為主.因此,加強以燃煤發電的熱力系統的研究,基于技術改造的基本理論,提高熱力系統的優化設計,使相關技術提升設備的經濟運行是具有非常重要的現實意義的.在發電廠熱機專業設計中,應從傳統的常規熱平衡理念出發,通過建立構建熱力系統的數學模型獲得相關系統的分析方程,就可以理清提高熱力系統工作效率的技術要素,同時結合發電廠自身的運行狀況和特點,包括原有的系統設備和熱機系統、電廠方位布局等因素,在專業設計中予以體現,最終以科學的設計、實用的技術應用降低熱機的工作強度、提高工作效率.

3 發電廠熱機專業優化設計及關鍵技術分析

本文以某發電廠的技術改造工程為例,就其在新增2臺100MW供熱機組工作中,對其熱機專業主廠房、熱力系統、燃燒制粉系統的優化設計及其關鍵技術進行了分析.

3.1 廠房優化設計

在發電廠技改中,由于廠房場地的限制,常常需要根據熱機優化設計的需求對廠房進行改造.在該發電廠的熱機優化改造中,為配合技改工作,對廠房進行了相應的改造工作.主廠房改造后,依次為汽機房、除氧器-煤倉間、鍋爐、靜電除塵器、引風機室、煙囪.

汽機廠房跨度.一般情況下,100MW的高壓機組需要廠房跨度滿足27m的要求.該廠原有的機組為200MW,這種機組需要廠房跨度滿足30～33m的要求.由于其回熱系統所需的設備較多,并增加了大管徑低壓供熱管道和安全閥排汽管道,因此,原有的廠房跨度設計定為30m.為適應新的機組,該發電廠將廠房跨度由原來的30m改為27m,一方面節省了廠房體積(約為10853m3),使得成本節省148.9萬元;另一方面由于廠房跨度的縮小,使得管道安裝的費用節省了約50萬元,同時在一定程度上緩解了廠區占工緊張的問題.

汽機廠房高度.該廠原汽機廠房設計高度為24.1m,目的是為了滿足高加設備的高度要求以及維修問題.但結合以往的經驗發現,高加設備的使用率并不高,而且采用20T的小鉤及卷揚機配合使用,也能達到維修起吊的要求.因此,將汽機房高度降為22.245m,使廠房在不影響正常使用的前提下,體積減少了7331m3,節省成本達179.5萬元.

3.2 熱力系統的優化設計

回熱系統.根據原設計中存在的投資高、耗能高、對啟停調峰適應性差等問題,該廠采用了兩級高加、一級除氧、四級低加、兩級蒸汽冷卻器、一級疏水冷卻器共同組成的quot;2高4低1除氧quot;系統對回熱系統進行優化.該系統的純凝工部分熱耗為8223kJ/(kW.h),不僅能夠減少能耗,在后期的使用過程中證實了該設計能使每年在熱耗方面節省約19.38萬元的運營費用,同時也表現出了更好的適應啟停調峰的能力.

加熱器疏水系統.針對加熱器疏水系統的設計,一般采用的液位調節器都是浮球式或電動式兩種控制系統.這兩種控制系統都存在一定的缺陷,如易磨損腐蝕,而液位調節器又是較常使用的設備,頻繁的操作動作會使調節器出現液位失控、卡澀等故障,對于發電廠的正常生產會造成一定的負面影響.針對以上問題,在設計時該廠放棄了傳統的液位調節器,而采用了汽液兩相流自調節水位控制器,這種控制器在牡丹江第二發電廠疏水系統中的應用取得了不錯的應用效果,在該廠后期的系統應用中,汽液兩相流自調節水位控制器也表現出了較強的性能,不僅有效地解決了上述問題,同時也起到了較好的節能作用.

加熱器空氣系統.常規的設計對于加熱器空氣系統都會采用以一根母管將加熱系統的空氣管路進行合并,再接入凝汽器.這種設計在實際使用中已暴露出很多問題,比如由于不同壓力使得高加排擠低加抽汽、降低加熱器的換熱效果等.該廠結合以往的經驗,在進行這一部分的設計時,采用了將高、低加系統空氣管路進行分開設計、單獨接進凝汽器的處理方法,有效避免了常規設計的缺陷.

汽封系統.國產機組的汽封系統普遍存在汽封抽汽口與汽封冷卻器之間的壓差過小的問題,這使得在抽汽管處于高流速的狀態下,常常會加大流動的阻力,使抽汽口無法形成負壓,造成汽封漏汽,通過擋油環進行軸承箱,使得油質受到嚴重影響,機組的安全性也難以保障.該廠在設計汽封系統時,通過加大汽管徑,使抽汽管內的流速得到了有效降低,減少了流動阻力,更保證了汽封的密封效果.

3.3 燃燒制粉系統優化設計

低負荷穩燃.該廠在設計燃燒制粉系統時,在鍋爐爐膛的兩個一次風口采用的是雙通道自穩式燃燒器,主要目的是為了滿足低負荷穩燃要求.但燃燒器是通過預燃室內偏置射流形成的高溫煙氣回流區,以保證穩定的煤粉氣流所需的高溫熱源,使煤粉穩定著火.這樣不僅可以保證煤質的燃燒穩定性,同時也增加了燃燒制粉系統對不同種類的煤的適應性,大大提高了機組的運行性能.

制粉系統.針對制粉系統的設計優化主要體現在節能設計、采用新型鎖氣器和防磨措施三個方面.通過在同一臺爐的兩個細粉分離器之間設置落粉交叉管,不僅使磨煤機的啟停次數減少,還可以縮短輸粉機的長度,節省設備的投資成本,并取得較好的節能效果.在制粉管道的設計中采用具有更好密閉性、更佳調節性的新型球式鎖氣器,基本可以杜絕由傳統的錐式鎖氣器造成的漏氣問題,可以更好地防止粉塵泄漏,在文明生產、環境保護方面的作用非常明顯.而防磨措施主要是為了應對劣質煙煤的灰分對設備的強力磨蝕破壞.這一部分的設計工作主要體現在對制粉管道關鍵部分如漸縮管、再循環管、回粉管等的部位的改造安裝,該廠采用粘貼耐磨陶瓷材料加強管理的防磨性能,使制粉管道的壽命得到到了明顯的延長.

送粉管道.該廠在進行送粉管道的設計時,放棄了傳統的雙托板混合器,采用新型的單托板全負壓煤粉混合器.這種混合器可以保證混合器始終處于負壓狀態,從而消除托粉問題,使給粉的均勻度得到提高,確保系統運行的安全性和穩定性,同時降低系統運行的能耗,提高機組的經濟效益.

[1]李青.發電廠熱機部分安全性研究及相關工程設計--以神華神東電力重慶萬州發電廠為例[J].科技創新與應用,2017,16:125.

[2]王建軍,于黎明,劉甲錕,趙建波.某熱電廠改造機組選型節能分析[J].區域供熱,2016,03:16-25.(2016-06-13).

[3]王曉鵬,喬承龍.淺析中小型熱電站熱機專業設計的關鍵環節[J].中國新技術新產品,2014,15:78-79.

[4]李新家.中小型熱電站熱機專業設計的關鍵環節[J].中國科技信息,2015(11):90.

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