矸石热电厂循环水余热供暖改造技术及效益分析

2014-04-13李永生

中国煤炭工业 2014年5期

文/李永生

矸石热电厂汽轮机组发电的生产过程,实际上是一个能量转换过程，能量在转换过程中存在着种种损失，特别是凝汽器的冷源损失最大，约占总损失的60%左右。如果能将循环冷却水余热用于供热(采暖、生活热水等)，不仅能够减少电厂冷却水散热造成的水蒸发损失和环境的热污染，而且能够缓解采暖带来燃气和电力资源的紧张局面。同时，还可实现能源的梯级利用，节约大量燃料，提高能源综合利用率。

冀中能源股份有限公司下属邢东矸石热电厂在汽轮机循环水余热供暖技术方面做了大胆尝试，其总装机容量24MW，即2Χ12MW抽气机组配4Χ75t/h循环流化床锅炉。技术改造后，循环水系统由原有开放式系统改为闭合式循环系统，既节约了电厂冷却塔蒸发散失掉的水资源，又使余热得到充分合理的利用。可实现在锅炉蒸发量不变的工况下，提高汽轮机的供热能力，大幅提高热电厂的综合热效率。仅冬季，邢东矸石热电厂向邢台市区新增112万平方米供热面积，机组运行安全稳定，居民供暖效果良好，实现了企业节能减排目的，社会经济效益十分显著。

一、循环水余热供暖技术改造的注意事项

采用低真空运行后，汽轮机排汽压力将会提高，同等质量和流量下，排汽比容将大幅降低，从而对末级，特别是最末级叶片造成危害。当容积小于叶片最小流量值时，汽动特性将急剧恶化，降低工作效率，产生涡流，并引起鼓风及其他损失,从而使排汽缸温度升高，影响轴承温度，危及轴系的振动安全性。同时，末级叶片在小容积流量下工作时，极易出现汽动弹性失稳，发生失速颤振，使叶片受力大幅增加，从而损坏叶片，发生断裂。

因此，要求汽轮机组运行过程中，末级叶片容积流量不得过小，排汽缸温度不得大于机组真空所对应的蒸汽压力下的饱和温度，并保证推力瓦块温度在原机组规定安全数值以内。此外，低压缸流量属于质量流量，不等同于容积流量，对于不同的真空情况下的汽轮机，工作运行人员还要严格执行厂家低真空工况的计算数据。

1.确保机组在超出原设计工况下的安全、经济运行

将汽轮机组由抽凝运行改为低真空运行方式，真空将会下降，汽轮机轴向推力随之增加。一般情况下,汽轮机真空不低于75kPa，排汽温度不大于65℃，推力瓦块温度不超过厂家规定数值，即可满足汽轮机循环水供热系统低真空运行工况的需求。同时，还要避免出现低压缸流量过小而引起排汽温度升高的状况，防止损伤汽轮机末级叶片。当轴向推力过大时，可将前汽封的高压漏汽引到低压加热器上，以此平衡轴向推力。

2.解决供热管网运行参数与汽轮机安全运行参数相匹配的问题

将居民采暖原设计的高水温、大温差、小流量、间歇式供暖变为低水温、小温差、大流量、24小时连续供暖，既解决居民室内采暖温度的要求，又满足了汽轮机安全运行的系统参数要求。在对供热管网进行改扩建时，要以满足汽轮机安全运行为原则，并要解决好供热管网的近、远期规划，厂内热源及机组供热能力相互匹配等问题。

3.解决凝汽器在供热管网系统中的安全运行问题

汽轮机凝汽器的水泵扬程为20~30m，改为循环水供热低真空运行后，水泵扬程将达到100m左右，一旦水泵失电停运，必将使凝汽器超压爆裂，造成重大的安全事故，故需要对凝汽器进行加固改造，适当提高其抗压能力，在供热回水管道进凝汽器之前加装2个730型持压泄压安全阀，同时，完善运行水泵电源的可靠性，加装备用泵的自动投入装置，最大程度减轻凝汽器超压、爆裂的安全隐患。

4.解决供暖水质对凝汽器换热管的影响

改造前循环冷却水冬季水温不超过20℃左右，而改造后凝汽器循环水水温高达60℃，极易在换热管内产生结垢，增大端差，同时还要添加化学阻垢剂来减轻凝汽器结垢的可能。因此，生产运行人员应将端差控制在10℃左右，以达到安全运行要求。

5.确保用户系统及散热器安全

为防止居民暖气片爆片，应设计科学合理的供热管网，并在配水站供水管设置压力调节阀和持压泄压安全阀，以及供水系统超参数报警系统等，从而保证用户供暖系统和散热器不超参数，在安全承压状态下运行。

6.保证冷油器和空冷器的冷却效果

汽轮机机组改为循环水供热之后,循环水温度将大幅提高,不可再作为冷油器和空冷器冷却水使用。因此，为确保冷油器出口油温和空冷器入口风温在运行规范内,应在原有循环水泵房新增2台冷却水泵，为空冷器和冷油器提供冷却水，以确保其在规定温度内安全运行。

7.增设尖峰加热装置

应在调峰站增设一套调峰加热器，其实质就是将汽轮机一部分抽气给供用户的循环水进一步加热，达到提高供热温度的目的。当机组停运或极度严寒期，不能满足用户供暖温度要求时，可投入调峰加热器运行供暖。