基于提高背壓參數(shù)增加供熱能力的分析

張鴻儒

摘 要：通過分析某項(xiàng)目高背壓機(jī)組方案的設(shè)計(jì)和實(shí)際運(yùn)行過程以及改造后的經(jīng)濟(jì)效益，明確高背壓供熱改造的節(jié)能降耗效果良好。

關(guān)鍵詞：發(fā)電廠；高背壓；節(jié)能降耗；供熱能力

中圖分類號(hào)：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.06.044

隨著人們生活品質(zhì)的提高和城鎮(zhèn)化速度的加快，城市對(duì)供熱的需求急劇增加，很多城市原有的熱源點(diǎn)供熱能力已經(jīng)不能滿足實(shí)際需求，集中供熱是大勢(shì)所趨。為了減少空氣污染，防治霧霾天氣，為了適應(yīng)節(jié)能降耗的經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)律，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)全面協(xié)調(diào)和可持續(xù)發(fā)展，對(duì)城市周邊的電廠進(jìn)行供熱改造成為了現(xiàn)階段解決這個(gè)問題的合理方法之一。基于此，很多城市周邊的300 MW、600 MW等級(jí)純凝機(jī)組已經(jīng)陸續(xù)改造為熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組。本文簡(jiǎn)要闡述了供熱改造創(chuàng)新技術(shù)——空冷機(jī)組凝汽器背壓機(jī)改造的相關(guān)內(nèi)容，以期為日后的工作提供參考。該設(shè)備同時(shí)兼?zhèn)淅鋮s汽輪機(jī)乏汽和利用機(jī)組排汽的汽化潛熱加熱熱網(wǎng)循環(huán)水的功能。

1 項(xiàng)目改造方案

1.1 高背壓供熱原理

按照汽輪機(jī)的排汽壓力，可將其分為凝汽式汽輪機(jī)和背壓式汽輪機(jī)。抽凝機(jī)組高背壓供熱改造是在不改變機(jī)組的抽汽方式和主機(jī)結(jié)構(gòu)的同時(shí)提高機(jī)組的排汽壓力，提高排汽飽和溫度，增設(shè)空冷汽輪機(jī)排汽管旁路系統(tǒng)。在供熱期，將凝汽器作為熱網(wǎng)循環(huán)水的基本加熱器，充分利用凝汽式機(jī)組排汽的汽化潛熱來加熱熱網(wǎng)循環(huán)水，再將本機(jī)或鄰機(jī)的抽汽作為熱網(wǎng)循環(huán)水的二次加熱汽源，將熱網(wǎng)循環(huán)水引入抽凝機(jī)組的循環(huán)水系統(tǒng)，再接至外網(wǎng)供熱系統(tǒng)。循環(huán)水溫度不足的部分可用本機(jī)或鄰機(jī)抽汽補(bǔ)足。在夏季非供熱期間，機(jī)組仍舊純凝工況運(yùn)行，背壓恢復(fù)至純凝供熱設(shè)計(jì)值。這樣機(jī)組的排汽熱得以回收利用，對(duì)外供熱，使蒸汽得到更加高效和全面的利用。這種做法的不足之處是，高背壓供熱凝汽器殼側(cè)、管側(cè)的運(yùn)行溫度、壓力遠(yuǎn)高于常規(guī)凝汽器，換熱面積和設(shè)計(jì)流量也遠(yuǎn)大于常規(guī)的熱網(wǎng)加熱器。另外，由于背壓提高，發(fā)電煤耗相應(yīng)增加。高背壓供熱系統(tǒng)如圖1所示。

1.2 工程概況

主要?dú)庀髼l件是：多年月平均大氣壓為930.6 kPa，多年極端最高氣溫為39.9 ℃，多年極端最低氣溫為－27.4 ℃，

多年平均氣溫為10 ℃，多年平均相對(duì)濕度為59.9%，多年平均風(fēng)速為2.2 m/s，50年一遇10 m高10 min平均最大風(fēng)速為26.5 m/s。

該工程的主要設(shè)備是一臺(tái)高背壓乏汽凝汽器，布置在空冷平臺(tái)附近。對(duì)于300 MW機(jī)組，凝結(jié)水精處理樹脂要求凝結(jié)水溫度不超過73 ℃左右。所以，主機(jī)背壓的提高應(yīng)在一定限度內(nèi)，一般運(yùn)行背壓不超過34 kPa。機(jī)組乏汽成為熱量的主要來源，當(dāng)熱負(fù)荷達(dá)到一定程度時(shí)，全部乏汽都用來供熱，空冷平臺(tái)關(guān)閉。因此，要求空冷平臺(tái)每一列都裝設(shè)關(guān)斷閥，且每個(gè)采暖季前都要嚴(yán)格檢修，以免閥門不嚴(yán)導(dǎo)致空冷凝汽器冰凍。在夏季非供熱期間，機(jī)組仍舊保持純凝工況運(yùn)行，背壓恢復(fù)至純凝供熱設(shè)計(jì)值。

汽輪機(jī)排汽進(jìn)入空冷系統(tǒng)后，在原空冷系統(tǒng)主排汽管道豎直部分側(cè)面開孔，接入乏汽管道（供熱管道），其上設(shè)置電動(dòng)蝶閥。蝶閥位于新增乏汽管道與原空冷系統(tǒng)主管道垂直段的接口處。在冬季采暖季時(shí)，將乏汽管的電動(dòng)蝶閥和凝結(jié)水管道電動(dòng)蝶閥打開，乏汽通過乏汽管道進(jìn)入凝汽器系統(tǒng)進(jìn)行冷凝供熱，通過凝汽器管束中循環(huán)水將熱量帶走，乏汽冷凝后形成的水回至排汽裝置下部的凝結(jié)水箱中。在夏季非采暖季，要關(guān)閉蒸汽隔離閥和凝結(jié)水管道閥門，使凝汽器系統(tǒng)隔絕，汽機(jī)排出的所有蒸汽由原空冷系統(tǒng)冷卻。

當(dāng)機(jī)組在冬季高背壓34 kPa供熱運(yùn)行時(shí)，原空冷系統(tǒng)排汽管道上乏汽抽汽量約284 t/h，從汽輪機(jī)中壓缸抽汽量約210 t/h，凝汽器投入運(yùn)行后，進(jìn)入空冷凝汽器的蒸汽量約為160 t/h，對(duì)原空冷系統(tǒng)不造成過冷危險(xiǎn)。當(dāng)機(jī)組在冬季高背壓34 kPa供熱運(yùn)行時(shí)，從原空冷系統(tǒng)排汽管道上乏汽抽汽量約為183 t/h，從汽輪機(jī)中壓缸抽汽量約為417 t/h，凝汽器投入運(yùn)行后，進(jìn)入空冷凝汽器的蒸汽量約為62 t/h。因?yàn)槭歉弑硥哼\(yùn)行，所以，不會(huì)對(duì)原空冷系統(tǒng)造成過冷危險(xiǎn)。

在供熱期間，當(dāng)熱網(wǎng)循環(huán)水供水溫度要求低于63 ℃時(shí)，僅利用汽輪機(jī)排汽通過熱網(wǎng)凝汽器加熱循環(huán)水即可滿足供熱要求；在供熱高峰期，當(dāng)供水溫度要求高于70 ℃時(shí)，除了利用汽輪機(jī)排汽通過熱網(wǎng)凝汽器加熱循環(huán)水作為基本加熱手段外，還需利用原供熱抽汽系統(tǒng)提供蒸汽作為尖峰加熱手段，繼續(xù)加熱循環(huán)水，從而達(dá)到外網(wǎng)要求的供水溫度。

2 改造后的經(jīng)濟(jì)效益

2.1 節(jié)能降耗

改造后，一方面，大幅降低了供熱期的發(fā)電煤耗（預(yù)計(jì)近期年均下降31 g/kW·h）；另一方面，增加了機(jī)組供熱能力，約44%，而且大幅提高了熱電轉(zhuǎn)換比。

2.2 經(jīng)濟(jì)效益

采用空冷汽輪機(jī)排汽加熱熱網(wǎng)循環(huán)水供熱，與采用原高品質(zhì)抽汽供熱相比，在1 033.6 t/h的進(jìn)汽量下，一臺(tái)機(jī)組每個(gè)采暖季平均發(fā)電量可增加6.164×104 kW·h，額定供熱量可增加到281.6 GJ/年，發(fā)電煤耗在供熱期可下降31 g/kW·h左右。

當(dāng)預(yù)期年供熱量為.2816×106 GJ/年時(shí)，改造前背壓為9 kPa，改造后初、末期背壓為25 kPa，中期背壓為30 kPa，高峰期背壓為34 kPa。

廠用電量由于背壓機(jī)的改造也發(fā)生了一系列變化，一臺(tái)機(jī)組每個(gè)采暖季平均發(fā)電量可多9.500×107 kW·h。由于循環(huán)水量的增加，在設(shè)備運(yùn)行期間，需要增開一臺(tái)循環(huán)水泵，年耗電量為3.336×107 kW·h。按照以上計(jì)算可知，年可增加發(fā)電量6.164×107 kW·h。由于水量增加2 000 t，按照補(bǔ)水0.5%計(jì)算，年需補(bǔ)3.34×104 t軟化水。

3 結(jié)論及總結(jié)

按照2016年預(yù)期，供熱將增加到7.00×106 m2，可實(shí)現(xiàn)供熱需求量約2.816×106 GJ，比改造前單機(jī)增加供熱8.1×105 GJ，增加發(fā)電量6.164×107 kW·h。在供熱期，平均發(fā)電煤耗相對(duì)下降31 g/kW·h，節(jié)煤量為3.145×104 t。

參考文獻(xiàn)

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