300MW機組超高背壓供熱分析

張華

【摘 要】通過300MW機組超高背壓供熱分析，在不同負荷和中壓缸抽汽工況下調整乏汽與抽汽占比降低機組熱耗率，提高機組熱效率保證機組安全經濟運行滿足晉城市供熱需求。

【關鍵詞】熱耗率；熱效率；乏汽；抽汽

根據環保部門加強環境保護、加快取締小鍋爐的進展情況，恒光熱電、熱力公司鍋爐目前承擔的約1000萬平方米的供熱面積就出現缺口，晉城市政府希望國投晉城公司熱電廠開展供熱改造，以填補晉城市近期供熱缺口、滿足供熱需求，屆時國投晉城公司熱電廠將承擔約2200萬平方米的供熱面積。

1 機組設備概況

某2×300MW空冷供熱機組鍋爐采用北京巴布科克·威爾科克斯有限公司生產的B&WB-1065/ 17.5-M型單爐膛、平衡通風、中間一次再熱、亞臨界參數、自然循環單汽包鍋爐；采用四臺雙進雙出鋼球磨正壓直吹式制粉系統，“W”形火焰燃燒方式，鍋爐燃用煤質屬于低揮發分、高熱值無煙煤。汽輪機采用上海汽輪機有限公司生產的CZK300-16.7/0.4/538/538型亞臨界、一次再熱、雙缸雙排汽、直接空冷、抽汽凝汽式汽輪機。

高背壓供熱機組，使用熱網循環水作為熱網凝汽器的冷卻水，由于熱網循環水代替了空冷風機，所以機組背壓對熱網循環水回水溫度和流量的變化比較明顯。機組背壓上升時有效的處理辦法，迅速啟動備用空冷風機運行同時降低機組負荷。背壓較高且低壓缸排汽量較少時，會造成容積流量減少葉片動應力增加，造成效率的大幅下降并產生鼓風，使排汽溫度過高，影響機組安全運行。#1機組背壓不允許超過32Pa，低壓缸排汽溫度不允許超過79℃，#2機組背壓不允許超過54KPa，低壓缸排汽溫度不超過93℃。

2 機組超高背壓供熱條件

#1機組汽機本體未進行改造，新增1A、1B熱網凝汽器，#2機組汽機低壓缸進行改造末級葉片對稱減少2級，同時新增2A、2B熱網凝汽器。

#1、#2熱網站熱網循環水回水分別先經過#1機1A、1B熱網凝汽器，利用汽輪機排汽加熱，水溫由57℃加熱至72℃，再經過#2機2A、2B熱網凝汽器，利用汽輪機排汽加熱，水溫由72℃加熱至82℃，然后分別進入#1、#2熱網站經熱網循環泵升壓，分別送至四臺熱網加熱器入口母管，進入熱網加熱器，利用機組五段抽汽繼續加熱提高溫度，滿足供熱要求。

#1、#2機高背壓供熱系統熱網凝汽器的蒸汽分別由#1、#2機低壓缸排汽至空冷島排汽管道抽出，接帶1A、1B、2A、2B 凝汽器，通過調整空冷島背壓和進汽隔離閥，調節熱網凝汽器進汽量。#1機汽輪機排汽口背壓最高可提升至34KPa，排汽溫度最高72℃。#2機汽輪機排汽口背壓最高可提升至54KPa，排汽溫度最高82℃。1A、1B凝汽器的凝結水通過自流排入#1機組排汽裝置。2A、2B凝汽器的凝結水通過自流排入#2機組排汽裝置。

#1、#2機高背壓供熱系統四臺凝汽器分別設置一套檢漏裝置，運行中監視熱網凝汽器管束泄露情況。

#2機組背壓提高后，凝結水溫度升高，為了防止對精處理樹脂造成損壞，在#2機組凝結水泵后增加凝結水冷卻器，利用熱網循環水回水冷卻凝結水。

#2熱網站#8、#9熱網循環泵電源分別取自#2熱網6KV A段、B段，采用變頻調節，#6、#7熱網循環泵電源分別取自熱網6KV A段、B段，工頻運行。

高背壓供熱系統直流電源分別取至#1、#2機組直流系統，DCS熱控電源取自#2機組DCS電源；閥門控制配電柜設置在#2熱網站，電源一路取自熱網PCC段，另一路取自熱網PCD段，兩路電源可實現自動切換。

可見，機組實現超高背壓供熱，在保證汽輪機安全穩定運行的前提下，增加供熱能力，降低機組能耗水平，進一步滿足晉城市居民供熱及環境保護要求。

3 #2機組超高背壓供熱分析

通過上表相關參數對比，得出如下結論：

1）#2機在熱網凝汽器進口溫度51-53℃時，熱網循環水流量11629-12851 t/h時，背壓由25KPa上升至30KPa時，乏汽供熱量增加1574GJ；背壓繼續由30KPa上升至35KPa時，乏汽供熱量增加5663GJ；背壓繼續由35KPa上升至40KPa時，乏汽供熱量增加928GJ；背壓繼續由40KPa上升至45KPa時，乏汽供熱量增加1955GJ；

2）熱網循環水回水量下降、回水溫度升高和低壓缸蒸汽流量增大均會導致高背壓機組背壓升高，因此背壓升高的處理原則即讓上述參數反向變化。但由于熱網循環水回水參數與熱力公司一級管網和設備的運行方式及換熱量有關，不可能成為電廠完全可控的因素，因此機組背壓快速上升時有效的處理原則啟動備用空冷風機運行，同時降低機組負荷。

3）如何維持超高背壓機組運行的最經濟工況

機組帶采暖抽汽工況，由采暖抽汽和乏汽同時供熱，隨抽汽量增加，低壓缸通流量降低，機組凝汽器背壓降低，高背壓供熱量減小，因此機組熱耗率反而上升、熱效率下降，同時在相同的主蒸汽流量情況下，機組發電出力也降低。為保證機組和全廠的經濟效益，應優先采用#2 機組高背壓供熱，其次再投用壓力逐漸增高的供熱抽汽。根據青島公司性能試驗，我公司所采取的的具體控制要求是：帶同樣電負荷時，先要使#2機組熱網凝汽器滿負荷運行，即控制#2 機低壓缸排汽背壓不低于45KPa，再調整抽汽流量控制電負荷；環境溫度降低及循環水量增大時要及時調整#2 機組中壓缸抽汽流量及#1機組背壓來滿足#2機背壓不低于45KPa、同時滿足電負荷的需求。

通過上表相關參數對比，得出如下結論：

機組負荷、回水溫度及流量基本不變的情況下，乏汽占比由49%上升至55.06%，供電煤耗降低3.7g/kwh，折算后乏汽占比每上升1.53%，供電煤耗降低0.93g/kwh.

4）低壓缸排汽溫度的控制和調整

（1）低壓缸排汽溫度和熱網凝汽器真空的關系

熱網凝汽器真空就是低壓缸排汽壓力低于大氣壓力的數值，低壓缸一般處在飽和的工作狀態下，低壓缸排汽壓力與低壓缸排汽溫度為對應飽和關系，因此熱網凝汽器真空也應與低壓缸排汽溫度一一對應，且熱網凝汽器真空越高時低壓缸排汽溫度越低。但實際高背壓供熱機組在運行中，會出現低壓缸排汽溫度不隨背壓變化而獨自異常飛升的情況，這種情況發生在機組負荷較低而背壓較高時，低壓缸蒸汽流通量較少就會產生末級葉片過熱、排汽溫度飛升。

（2）降低低壓缸排汽溫度上升的有效措施

當低壓缸排汽溫度大于對應壓力下的飽和溫度時，降低運行機組背壓或增加運行機組負荷。

4 結語

通過超高背壓供熱分析，提高機組能耗水平最有效的辦法是低壓缸排汽（乏汽）全部利用供熱。

（作者單位：山西中煤華晉晉城熱電有限責任公司）