600MW火電機組供熱系統改造探討

伍炳迎

摘要：本論文介紹了珠海金灣發電有限公司兩臺600MW超臨界火電機組的供熱改造、供熱運行方式、機組供熱經濟效益。

關鍵詞：600MW超臨界火電機組；供熱改造；經濟效益

引言：

金灣火力發電廠自投產以來，為廣東省電力的穩定做出了卓越的貢獻。隨著經濟的發展，本地區企業用熱的需求越來越大，因此金灣公司相繼對兩臺600MW火電機組進行了供熱改造。通過改造后，兩臺機組的能耗降低，提高在電力市場中的競爭力。

機組的概況：珠海金灣發電有限公司采用的鍋爐是上海鍋爐廠制造的超臨界螺旋管圈、一次中間再熱、平衡通風、四角切圓燃煤直流爐，機組采用定-滑-定運行方式。共有兩臺600MW超臨界機組，每臺機組鍋爐的再熱器參數（在BMCR運行工況下）：進口壓力4.398Mpa；出口壓力4.2Mpa，再熱器蒸汽的進口溫度312℃，出口溫度569℃。另外每臺機組配置兩臺汽泵前置泵，前置泵電機的額定電流為62.1A。

第一次供熱改造：金灣公司2009年進行了第一次供熱改造，此次改造從兩臺爐膛高溫再熱蒸汽管道出口各引出一條蒸汽管道，通過減壓閥與減溫器的配合，使高溫再熱蒸汽管道中抽出的蒸汽通過減溫減壓后達到用戶參數所要求的蒸汽，即將3.562MPa，566℃（100%THA時）的蒸汽降至1.8MPa，320℃，這樣兩臺機組的供熱抽汽通過上面的處理后匯集至供熱蒸汽聯箱，最后由供熱蒸汽聯箱引出蒸汽進入供熱母管以及熱網管線，再給用熱用戶。從高溫再熱蒸汽管道供熱蒸汽抽汽接口至供熱蒸汽聯箱管道上按介質流向依次設置電動隔離閥、氣動止回閥、氣動調節閥組及其旁路、減溫器、流量計、電動隔離閥。減溫器的作用是將抽汽的溫度由566℃降為320℃（如圖1），實際供熱溫度控制在275℃左右。

改造后，經過調試確定了供熱的運行方式。即機組負荷在35%（210MW）及以上時，可投入供熱系統，可選擇單機供熱或雙機供熱。同時根據供熱抽汽對汽機軸向位移、給水系統運行情況、除鹽水系統等參數的影響，確認了供熱與負荷對應表。

供熱壓力調節閥控制供熱母管減壓減溫后的壓力，當單機抽汽流量大于100t/h，閉鎖該機組壓力控制閥增大，此時供熱由另一臺機組來滿足；若兩臺機組均超出100t/h時，系統報警并將控制切手動保持。改造后的問題：1）供熱投運后給水流量會增加，尤其高負荷給水流量會接近上限，因此要注意汽泵前置泵的電流；2）此次改造從高溫再熱蒸汽管道引出的，因此一臺停運后，另一臺故障停機時，會造成供熱中斷；另外當負荷低于180MW時，機組無法對外抽汽供熱；節假日時，會出現供熱用戶不需要用汽，此時熱網公司維持管道用汽在5t/h左右，減溫減壓器因減溫水少而霧化效果較差，造成減壓器損壞。

第二次供熱改造：針對第一次改造后的問題，為了保證供熱不會由于#3、#4兩臺機組供熱系統故障或者負荷低于180MW滿足不了用戶的需求，或者供熱流量低于15t/h造成減溫減壓損壞，我們于2016年進行了第二次改造。此次改造在#4機再熱蒸汽供供熱蒸汽去供熱蒸汽聯箱的管路上增加了一路輔助蒸汽，因為輔汽壓力、溫度可以滿足供熱的要求，又解決了上面的問題（如圖2）。我廠輔汽來至機組四抽、冷再以及珠海發電廠。

改造后又出現的問題：由于我們兩臺機的輔助蒸汽主要來至冷再供輔汽供汽，因此進入再熱器的蒸汽量減少，易造成管壁溫度升高，嚴重時再熱器會爆管。另外溫度升高對再熱器減溫水用量增大，機組的煤耗增加。

現在我廠供熱一般在120t/h左右，而化學制水系統制水能力在100t/h左右，再加上機組其它損耗，制水能力跟不上供熱需求，因此經常得向珠海電廠借水，嚴重的話得限制供熱量，制水能力限制了增大供熱量以及提高電廠經濟效益。

金灣發電廠兩臺機組供熱量最大出力約200/h（輔汽投運下更多），而高欄港區規劃總用汽量約為414t/h，隨著經濟的發展，供熱的需求越來越高。現在正常運行一般供熱母管壓力維持在1.3Mpa，溫度在265度左右。但是新的化工工藝的要求，高欄港工業區需要大量小于1Mpa的低壓蒸汽，現有的供熱方式無法兼顧低壓蒸汽。

后續第三次供熱改造：熱網公司經過對港區內較大型的在建用熱企業進行調研，預估2018年港區用熱需求峰值將超過200t/h（約達到260t/h），為了滿足工業區供熱尤其大量的低壓蒸汽的需求，金灣發電公司啟動低壓增量供熱以鍋爐補給水擴容項目，改造的方案通過切除1、2高加，利用其抽汽來提供低壓汽源。但是是否可行還需進一步論證，研究院已經在進行核算。#3機組2018年03月23號進行了#1、#2高加退出運行試驗，當時#3機組負荷550MW，退出#1、#2高加，退出#4機供熱及輔汽供熱，做#3機單機供熱大流量試運，最高流量140t/h。后面減負荷到300MW，最高流量135t/h，SCR入口煙溫最低304℃/307℃。試驗工程中機組的參數，軸承的振動都正常，尤其SCR煙溫正常。因為環保的要求越來越嚴格，機組運行時SCR要確保運行以控制Nox排放的含量達標。從這次試驗我們看出#1、#2退出時機組能保持運行，SCR不會退出（我廠SCR退出溫度為293度，此參數跟硫份也有關）。新改建供熱項目投運后預計投入供熱流量增至300t/h，制水量需求增大，因此公司新增一套制水系統，滿足機組供熱的要求。

供熱經濟前景：在嚴格要求節能減排的當下，熱電聯產的機組可以節約能源、改善環境、提高供熱質量。火電機組供熱改造以實現熱電聯產是電力企業實現自己價值的又一項轉變，即能輸送電力又保證了工廠的供熱需求。我廠向高欄港區供熱售價140元每噸，制水成本很低。2017年累計向高欄港區供熱45萬噸，因此全年產生的效益為140*45000=6300萬元，金灣公司供熱的純利潤為（實際效益的10%）=6300*10=630萬元。由計算可知供熱帶給我們的利潤是可觀的，預計新的供熱管道改造后對公司的效益又將是一個很大的提升。金灣發電廠的改造也給同類型的機組提供了很好的借鑒。

參考文獻：

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