小面積工況下的供熱首站設備優化研究

路 珂

大唐三門峽發電有限責任公司 河南 三門峽 472143

引言：隨著國家能源產業政策向著節能、環保方向的調整,300 MW 等級 純凝機組紛紛改為供熱機組,熱源多從抽汽管道開口直接進入熱網加熱器,汽輪機級間壓差導致節流損失,蒸汽未能實現理想焓降和梯級利用,加之熱力公司從節約企業成本角度出發,對用戶實施溫度檢測和節流,熱網回水溫度偏高,用戶室內溫度低,熱循環初期熱網用戶大量放水成為普遍現象,如何提高機組循環熱效率,是提高企業競爭力的有效途徑。

1 機組及地區熱用戶概況

大唐三門峽發電公司城市供熱首站2016年建設,當年冬季投運,設計供熱面積1200萬平方米,與法電大唐熱力公司合作,目前負責市商務中心區、陜州區、產業集聚區及老城區(湖濱區、開發區)青龍澗河以南、宋會路以東320萬平方米區域的集中供熱。

首站由＃1、＃2兩臺320 MW 機組中壓排汽提供汽源,＃5機1000 MW機組輔汽作為備用汽源。額定供熱工況抽汽壓力為0.8 MPa,抽汽溫度為340.8℃。單臺機組額定抽汽量為330 t/h,最大采暖抽汽量為400t/h。熱網設計供/回水溫度為130/70℃,熱網供水設計壓力為1.6 MPa,熱網回水壓力為0.1 Mpa,熱網循環水量為8305t/h。

站內設3臺高壓加熱器、2臺低壓加熱器、6臺熱網疏水泵和4臺熱網循環水泵,循環水泵進、出口均采用母管制,采用并聯布置的方式,小汽輪機與循環水泵同軸布置。主機汽源一路進入高加,一路為小機提供動力汽源,小機排汽進入低加,小機排汽母管上設置有臨時排空管道。系統主要是將熱網循環水回水升壓送入熱網加熱器加熱供至廠外熱網。

熱網補水系統設置1臺熱網除氧器和2臺熱網補水泵。正常補水取自供熱首站配套軟化水車間,經熱網除氧器加熱除氧后。通過熱網補水泵提升壓力后對熱網循環水系統進行補水,熱網正常補水量設計為80t/h。

2 疏水系統優化

熱網加熱器疏水系統分為熱網高壓加熱器疏水段和熱網低壓加熱器疏水段,均為母管制設計。供熱期間,合格疏水經變頻疏水泵疏至主機3號低加出口母管,疏水品質的高低直接影響入爐蒸汽品質。

8個月的非供熱季造成管道內部存在鐵銹等雜質,硬度、濁度嚴重超標。冷態循環前期,無法進行主機低加凝結水至首站的反沖洗;熱態循環初期,熱網高、低加不合格疏水分別經過各自危急疏水電動門排至雨水井,不能正沖洗高、低壓疏水泵和疏水母管,也不能回收利用不合格疏水。因此,冷態循環前需加裝臨時沖洗管,這樣既造成檢修維護工作量大,又影響熱網加熱器疏水母管的沖洗效率。

該公司在加熱器疏水母管上加裝一路疏水管道反沖洗管和疏水至除氧器管,在主機機房12米熱網加熱器疏水母管上加裝正沖洗管。

冷態循環前期,主機低加凝結水經過疏水母管、反沖洗管、沖洗總門和反沖洗門進行反沖洗,外排至雨水井;熱態循環初期,熱網高、低加疏水分別經過各自疏水泵升壓后,部分疏水經過除氧器補水管進入除氧器回收利用;部分疏水經過正沖洗管排至主機凝汽器循環水回水母管上,排至水塔,實現疏水母管正沖洗;主機側疏水調門參與調節疏水母管壓力,維持疏水母管壓力在0.25至0.35 MPa。

正沖洗管實現了供熱初期將熱網加熱器不合格疏水回收至主機循環水;疏水至除氧器管可將部分沖洗熱水回收至熱網除氧器,進一步回收啟動初期熱量。改造后,經運行人員監視,供熱前的熱態循環階段,小機排汽基本回收至除氧器,未再出現臨時排空。

3 放空氣閥組優化

11月15日前后,由于城市管網面積大,廠外熱網循環水系統空氣含量大,熱網循環泵內積存空氣,造成熱網循環泵振動大,甚至發生汽蝕。熱網循環泵泵體上的連續排空氣門及排空氣管,實現熱網循環泵運行期間保持連續排汽。另外,熱網循環水回水母管上設計有一路放空氣,該放空氣門保持開啟,將熱網循環水回水母管內的部分空氣排出,但排空氣效果差且熱水損失大。

因此,為保證熱網循環泵運行平穩高效,在熱網循環水回水母管原放空氣管處加裝長度300 mm,DN300的無縫鋼管,鋼管上加異徑大小頭,變徑至DN100,上方加裝DN100的截止閥和自動排汽閥,原放空氣門(DN20)改成與自動排汽閥并列運行,并加裝二道手動門(DN20),實現連續排空氣。

加裝排汽閥P41 W-16P DN100,排汽閥前加裝截止閥J41 H-16P DN100,便于排汽閥隔離檢修。改造前后對比發現,相同工況下,循環水泵振動顯著降低。

4 加熱器進汽量優化

熱網系統主要依靠高加進汽蝶閥節流來調節高加進汽量,目前供熱設備未能在設計工況上運行,在2017-2018年供熱季,該蝶閥開度主要在10%～30%之間,在供熱末期,甚至出現蝶閥關小至10%,無法再關小時,熱網供水溫度仍超溫的情況,只能開啟小汽機臨時排空門,將部分蒸汽排掉,造成汽源損失。加之,閥門節流較多,節流聲音大。對蝶閥閥體、閥芯及管道沖刷嚴重,曾出現過一小時內吹漏蝶閥后溫度測點套筒的現象;同時,蝶閥調節性能差,調節范圍小,不能有效控制熱網循環水供水溫度,無法滿足熱力公司調度要求,也不能實時監視閥門開度,運行值班員頻繁現場查看,也增加了人身傷害風險。

因此,在首站高加進汽旁路管道上,新加裝調門前截門,在旁路管道上新加裝調門和調門后截門,調門為焊接型,熱網高加調門前、后電動蝶閥型號為D943 H-16C DN500,旁路汽動調門為PN25 DN400。

在熱網高加進汽管道上加裝調門,實現熱網供水溫度的準確調節,既減少高加進汽蝶閥的沖刷損壞,又保證高加安全運行,防止高加換熱管泄漏,尤其在天汽溫度高,供熱負荷低時,有效降低熱網循環水溫,節能降耗。

5 結語

通過對在供熱設備改造、供熱管道保溫、換熱設施性能、熱網管道與加熱器疏水等設備設施改善等方面,在供熱首站啟動初期,有效減少了化學除鹽水的補充,減少了熱耗,在管道沿程阻力損失和局部阻力損失一定,管道保溫良好,管道熱損失一定的前提下,提高了機組熱利用率,降低了供電煤耗和供熱損失,為進一步節約成本提供了有效途徑。