哈發公司#4機組低真空供熱改造經濟性分析

吳強

摘要：通過哈爾濱發電有限公司#4汽輪機低真空供熱運行前、后的數據記錄與經濟性計算分析，得出結論：經改造后的機組明顯提高能源的綜合利用率，具有顯著的節能減排效應。

關鍵詞：哈發公司;凝汽器;低真空供熱;經濟性;節能

一、#4機組低真空供熱可行性分析以及主要數據核定

哈發#4機組為武漢汽輪機廠生產，N12—10/1.2型中溫中壓單缸沖動凝汽式機組，低真空改造前為凝汽式機組，額定負荷12MW，用0.8-1.3Mpa工業抽汽作為加熱汽源。#4機組低真空供熱改造方案選用熱網首站回水作為#4機組凝汽器冷卻水，在保證#4機組凝汽器真空不低于-0.073Mpa，排汽溫度不超過70℃的情況下運行;供熱循環水流量2400-2600t/h，用#4機組排汽加熱熱網首站回水，即減少了工業抽汽用量，又降低了循環水泵耗電量，是非常成功的設備改造。

冬季供暖期，哈發#4機組第一種運行方式在供熱初末期;低真空第二種運行方式在冬季供熱大負荷階段，下面分別就兩種供熱方式討論其經濟性：

（一）#4機組第一種低真空運行方式經濟數據核算

1. #4機組低真空經濟進汽量核算

一般在10月下旬至11月中旬供熱初期，以及次年3月中旬至4月下旬供熱末期，運營期在50天左右。此時室外氣溫高于零下12攝氏度，熱網首站回水溫度相對較低，因此熱網首站回水在凝汽器中換熱溫升相對來說可以高一些。熱網首站的供熱面積為130—140萬平米，按照供水流量有2400-2600T/H，按照供熱初末期供熱量計算，每平方米的供熱量為 50kcal

（1）核算首戰熱網熱值Q

按供熱面積130-140取值中間值，則計算值取面積為135，首戰熱網熱值Q=135×50×106=6.75×107? kcal

（2）核算熱網首站的供回水流量為G

熱網首站的供回水溫差按照26℃計算，熱網首站的供回水流量為G=2596T/H，取整數G為2600T/H

（3） #4汽輪機的進汽量M計算如下：

采用低真空供熱初末期，首戰熱網回水經過#4機凝汽器后的溫升按照12℃計算，此時#4機凝汽器的真空為-0.073MPa，在這個壓力下的飽和蒸汽值為2621.3 kj/kg，飽和水溫度為68.7℃，飽和水焓值為279.24 kj/kg，考慮有6%的濕度，凝結水溫度有2℃的過冷度為66.7℃，#4汽輪機的進汽量為M，凝汽器的換熱效率為0.9，M=60.1T/H

2.#4機發電量P的計算

#4汽輪機進汽為工業抽汽，壓力為0.98Mpa，焓值為720kcal/kg，排汽焓值為2480.772kj/kg，汽輪機的效率為0.92，發電機效率為0.98，機組軸端功率W如下

W=（720×4.1868-2480.772）×60.1×1000=32.12GJ/h

P=32.12×0.92×0.98÷3600=8.0MW

（二）#4機組第二種低真空運行方式經濟性計算

1.#4機組低真空經濟進汽量核算

一般在11月中下旬至次年3月中旬，運行期在120天左右。此時室外氣溫低于零下12攝氏度，熱網首站回水溫度相對較高，因此熱網首站回水在凝汽器中換熱溫升相對低一些。熱網首站的供熱面積為130—140萬平米，按照供水流量有2400-2600T/H，按照供熱大負荷期間供熱量計算，每平方米的供熱量為 60kcal

（1）核算首戰熱網熱值Q=135×60×106=8.1×107? kcal

（2）核算熱網首站的供回水流量，據Q=8.1×107 kcal=G×34 推算出? G=2352T/H，取整數G為2400T/H

（3） #4汽輪機的進汽量M=36.99 T/H

2. #4機發電量P的計算

W=（720×4.1868-2480.772）×36.99×1000=19.77GJ/H

P=19.77×0.92×0.98÷3600=4.95MW取整數約為5.0MW

二、#4機組低真空供熱前、后運行參數及經濟性分析

1. #4機組第一種低真空運行方式經濟性分析

低真空初末期運行，由于熱網首站回水溫度相對較低，上面已核算出熱網首站循環水流量2600T/H，第一種低真空運行方式實際運行中凝汽器中的溫升12℃，則計算如下，

Q=2.5×106×12×4.1868=75.36×106KJ/H=75.36GJ/H，供熱熱費若按32.71元/GJ來收取話，75.36×32.71×24=59，160.61元，低真空初末期共計運營50天，則節約費用人民幣F1=295.8萬元，僅第一種低真空運營方式50天就節省成本295.5萬元。

2. #4機組第二種低真空運行方式經濟性分析

低真空運行中期為供熱高峰期，熱網首站回水溫度相對偏高，上面已核算出熱網首站循環水流量2400T/H，第二種低真空運行方式實際運行中凝汽器中的溫升8℃，則計算如下，

Q=2.5×106×8×4.1868=50.24×106KJ/H=50.24GJ/H，供熱熱費若按32.71元/GJ來收取話，則一天節約費用：50.24×32.71× 24 =39，440.40元，低真空中期共計運營120天，則節約費用人民幣F2 =473.28萬元，第二種低真空運營方式120天就節省成本473.28萬元。由于實際運行中熱網溫差、流量是在不斷變化的（與室外溫度有關），與理論計算數值有一定的偏差，但基本與實際是吻合的。

改為低真空運行后，兩臺循環水泵均停止，節約了廠用電，僅此一頂就節約成本45.696萬元人民幣。

而由于低真空運行，低于正常方式下的真空，相同進汽量的情況下，機組出力有所降低，則170天減少發電損失折合人民幣728.8萬元，效益顯著。

三、低真空改造后運行中應注意的問題

1.哈發#4機組出廠時是經過低真空設計的，汽缸尾部以及凝汽器經過加固設計制造的，但低真空方式還是對機組運營安全性有一定影響，為保安全必須嚴格控制機組低真空方式下的真空，以及機組排氣溫度不得超標。如超參數，必須依據規程規定及時將機組負荷減到適當，以滿足規程對參數的要求，從而保證機組安全運行。

2.低真空方式是以犧牲低真空運營機組的經濟壽命為前提，會對機組造成一定隱性損失，所以在收益中必須考慮設備折舊提取。

3.熱網首站的線路水泵的運行穩定性直接影響#4機組低真空方式運行的安全性。所以在汽機零米控制室內加裝了熱網首站#8、9、10線路水泵之間互為聯動的聯鎖裝置。以后最好是能引到#4機八米控制盤上。

四、結論

通過對哈發電廠4號機組低真空供熱改造可行性和實際運營經濟性分析，證明這種方案是完全可行的，且投資少見效快，經過十多年的運行實踐證明，汽輪機低真空供熱是改造小機組，減少環境污染，降低電廠耗水量，節約能源的有效途徑，值得在中小型熱電聯產企業廣泛推廣。

參考文獻：

[1]李青，公維平.火力發電廠節能和指標管理技術（M）.北京：中國電力出版社，2006

[2]DL/T904—2004，火力發電廠技術經濟指標計算方法（S）