600MW纯凝汽轮机供热改造研究

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【摘 要】随着环保问题日益严重，地方性供暖小锅炉房因其能源利用率低、污染严重，势必将成为环保部分的整治目标，将大型纯凝式火力发电机组改造成抽凝式热电联产机组符合国家节能减排政策，具有改造周期短、技术相对成熟等优越性，而且可以充分利用大型火电机组能源利用率高、环保设施完善等优势，改造后节能减排效果显著。

【关键词】600mw机组；凝汽式汽轮机；供热改造；节能；环保

前言

作为北方特有的季节性供热小型锅炉房，其能源利用率低，而且绝大多数环保设施不完善甚至未安装环保设施，随着环保问题日益严重，关停小型锅炉房成为地方政府完成节能减排的新突破口。新建大型热电联产机组存在着审批难、建设工期长、工程造价高等诸多制约因素，对现有600MW级甚至1000MW级大型发电机组进行供热改造，符合国家节能减排政策[1]，具有审批容易、改造周期短，而且充分利用大型发电机组效率高、环保设施完善等优势，实现地方政府与发电企业的互利共赢，是取缔地方小锅炉房供热，实现节能减排最为快捷和有效的手段[2]。

1 供热改造

1.1系统及改造方案介绍：

某厂两台哈尔滨汽轮机厂生产的N600-16.67/538/538型，亚临界一次中间再热、三缸四排汽式凝汽式汽轮机，其供热改造工程采取当前应用较为普遍的技术，即将电厂2x600MW纯凝机组汽轮机的中、低压缸联通管更换为带有抽汽口的联通管，各引出一根DN600的蒸汽供热母管对距离160米外的供热首站热网进行供汽，将原纯凝汽式汽轮机组改造为热、电联供抽凝式供热机组[3]。供热抽汽为可调整抽汽，通过在联通管上加装蝶阀来实现，同时在新增抽汽管道上增设安全阀、气动逆止阀、快关调节阀（带中停蝶阀）、电动闸阀等阀门以满足供热期间对机组安全的保护要求和对供热参数的控制需要，供热所有阀门的控制进入机组DCS系统。改造后的机组抽汽作为热网首站内加热器的汽源加热供热循环水，加热后热网循环水供给厂外热网，加热后蒸汽凝结水进入机组6号低压加热器出口的凝结水管道，经过高压除氧器除氧后全部回收到热力系统，以保证机组热力系统的汽水平衡[4]。供热抽汽系统、供水、回水系统等均设置流量测量装置，其数据作为回收供热费用的计算依据。

1.2 供热参数介绍

供热改造后可供采暖抽汽压力0.85 MPa，温度335.1℃，每台机组额定抽汽量165t/h ，最大抽汽量350t/h。电厂的年均负荷率是70%，此工况下每台机组额定抽汽量时对应发电功率为420000kW。两台机组全年供热能力为950400GJ，在满足当地海港开发区供热面积200万平方米的需求外，同时可实现能源梯级利用，充分发挥大机组效率高、热耗低的优势，拓展企业经济增长途径，提高企业经济效益，促进经济快速增长的需要。

1.3供热系统控制接入主机DCS控制系统：

供热抽汽联通管上的抽汽压力调节蝶阀采用远动操作功能，远动控制信号均采用标准信号，接入机组DEH控制；快关调节阀（液动）、电动闸阀、疏水系统以远动操作功能、远动控制及热控测点均采用标准信号，接入机组SCS系统控制，供热投切逻辑由主机DCS系统实现。

1.4 强度核算及联锁保护

增加供热抽汽系统的机组通流部分及其它各部件进行强度校核计算，其中由于中压排汽压力可以控制在纯凝水平，高中压通流各级动静部分强度安全；抽汽400t/h后，低压部分流量接近纯凝时的69.1%，根据末级叶片的工作特性，低压部分也可以长期安全运行；供热期间核算抽汽后的胀差、轴位移变化值和轴向推力在允许的范围内。为保证机组在供热状态下有足够的低压缸蒸汽流量，低压缸进汽压力应不低于0.23MPa，抽汽调节蝶阀在最小行程内仍要有足够的通流量不低于375t/h；供热抽汽压力调节蝶阀在最小开度时仍有400t/h的蒸汽流量，以保证低压缸的最小进汽量，防止因鼓风磨擦产生的热量不能被及时带走，而导致低压缸胀差增大；外界热负荷突降导致中压缸排汽压力升高至安全门动作定值时，安全门动作排汽泄压，防止联通管瞬间超压，以保证汽轮机组安全运行。

2 改造后节能减排效果

2.1 供热期间降低机组供电煤耗

改造后初期热用户距离电厂5公里管路散热损失相对较小，同时受暖冬、当地供热温度偏低等因素影响，现阶段对外供热供回水温度70/50℃，即可满足当地冬季采暖室内温度18℃的温度要求，远低于供回水温度120/70℃的设计值，因此改造后初期满足现有供热需要抽汽量为80t/h，根据电厂年均负荷参数（70%）下的机组热耗计算，供热初期阶段降低煤耗7720t/年，近期抽汽量增加至145t/h后降低煤耗15440t/年，初步估算满足开发区入网的供热面积200万O的情况下，年节约标煤量38996.72吨。但现阶段80t/h的抽汽量，相比350t/h的抽汽能力，利用率偏低，该公司正积极与15公里外的乐亭县政府相关部分进行协商，争取早日开发乐亭县的供热面积；同时与驻区企业联系对外进行工业用汽供汽事宜，随热负荷增长，节约能源量将随之增加。

2.2 优化全年发电结构

该企业凝汽器采取海水开式循环水冷却，冬季单机单台循环水泵，甚至双机单台循环水泵即可达到最佳真空，相比夏季双机四台循环水泵，由于全年电负荷电网统筹规划，电量相对比较固定，但在冬季供热期，充分利用电网对供热机组在供热期间"以热定电"的负荷政策，在全年循环水泵电率处于最低值冬季供热期间内多发电，有效的降低机组厂用电率。

2.3 节能减排效果明显

通过由电厂集中供热取缔当地14台效率在60～65%在之间的高煤耗、高污染的供热小锅炉，而大型火力发电厂锅炉的效率在93%，以上，煤燃烧比较充分，并且配备有完备的脱硫、脱硝、电除尘等设备，完全可以满足国家环保的要求，将降低冬季供热的环境污染，根据当地政府官方统计，供热改造后的冬季供暖期，该开发区范围内每年减少标煤消耗23094吨，减少灰渣排放6928吨、粉尘56吨、二氧化硫746吨、氮氧化物373吨以及二氧化碳57735吨，大大减轻城市冬季供热期间的环境污染问题。

结论：将大型纯凝式火力发电机组改造成抽凝式热电联产机组，符合地方政府节能减排规划政策，改造后供热参数稳定，机组运行参数稳定，节能减排效果显著。大型火力发电机组，其机组性能稳定，集中控制的供热参数也就相对稳定，而且供热期间非停次数少，因此由电厂集中供热的第一年，以往因小型锅炉房运行不稳定造成的居民采暖频繁中断或者采暖参数波动大的情况不复存在，提高的群众的生活质量，具有一定的社会效益。

参考文献：

[1] 房立秀.热电联产机组联网供热改造成果分析[J].热电技术 2013.1 6-9

[2] 宁哲 赵毅 杨寿敏等 在役凝汽式汽轮机供热改造[C].中国动力工程学会透平专业委员会2010年学术研讨会论文集 2010.10.01

[3] 胡玉清，马先才.我国热电联产领域现状及发展方向[J].黑龙江电力，2008，30（1）：79-80.

[4] 谭旭东 火力发电厂大型纯凝汽式机组进行供热改造存在的问题与对策[C].山东电机工程学会第七节发电专业学术交流会论文集 2008.09.01