火电厂小背压机非供暖期运行改造应用

2018-12-19高继录刘焕武陈晓利

东北电力技术 2018年9期

王岩，高继录，张敏，刘焕武，陈晓利

(1．辽宁东方发电有限公司，辽宁抚顺 113007；2．中电投东北节能技术有限公司，辽宁沈阳 110179)

某发电厂在供热改造项目中，热网首站安装了2台6 000 kW小背压汽轮机，热网加热蒸汽在进入热网加热器前经过小背压机组回收压力势能后并能满足供热要求。采用小背压汽轮机供热改造的实施，可以有效减少中低压连通管抽汽的压力损失，梯级利用高品质蒸汽，提高供热效率[1-4]。同时，高背压小汽轮机拖动异步发电机，所发电量接入6 kV厂用电系统，可以进一步增加上网电量和降低厂用电率，使全厂发电经济性进一步提高。但是在供暖期结束后背压机组停止运行，为保证公司全年发电量及厂用电率等主要指标，充分挖掘背压机组的运行潜能，提出热网背压机组非供暖期运行改造研究与应用课题，研究非供暖期如何处置背压机组的排汽，保证非供暖期连续运行[5-7]。

1 改造方案研究

1.1 非供暖期加热外售热水

通过改造，实现背压机组非供暖期长期运行，同时出售热水的方案，既可保持背压机组发电降低厂用电率，又可实现外售热水盈利的目的。小背压机组设计参数如表1所示。

1.1.1 利用热网加热器改造加热热水

利用原有旧站1号加热器作为热水加热器，断开与原热网循环水系统或关闭循环水隔离阀门。在隔离阀内热网入口处加装1台热水加热供水泵，出口接引至加热器水侧入口，加热器出口接引至1号炉外侧储水箱。背压机组非供暖期运行排汽加热外售热水方案如图1所示。

表1 小背压机组设计参数

图1 非供暖期排汽加热外售热水方案示意图

1.1.2 经济性分析

每天加热热水1 200 t，冷水温度为20 ℃，加热供水温度为85 ℃，每天需要的热量为326.6 GJ。如果利用四段抽汽进行加热，抽汽量为4.25 t/h，背压机组可以利用的有效焓降为368.83 kJ/kg，占总可用焓降2 992.4 kJ/kg的12.33%。背压机组运行，加热1 200 t/h水的抽汽量为4.85 t/h。小机的发电功率为434.3 kW，负荷率太低，不可行。

1.2 非供暖期加热凝结水

1.2.1 排汽接至低加位置

从冷源损失理论分析，如果不充分利用背压机组的排汽热能，经济性较差。为了回收背压机组排汽热能，利用背压机组排汽加热凝结水，450 MW工况机组低压加热器设计及运行参数如表2所示。600 MW机组全年负荷率为70%左右，故以450 MW工况为基础工况。由表2可见，6号低加进汽温度205.91 ℃、进汽压力0.1 MPa，与背压机组排汽温度180 ℃、排汽压力0.15 MPa接近，所以将背压机组排汽接到6号低加抽汽门后，当背压机组运行时，关闭6号低加抽汽门，开启背压机组排汽门，实现小机运行。系统图如图2所示。

表2 低压加热器设计及运行参数

图2 排汽加热凝结水方案示意图

1.2.2 凝结水出口水温计算

小机进汽67 t/h，排汽温度180 ℃，压力0.15 MPa，其焓值2 832.891 kJ/kg，疏水温度80 ℃，其焓值335.847 kJ/kg，6号加热器实际利用热量为167 301 948 kJ/h。450 MW工况6号低加入口凝结水入口温度78.2 ℃，流量1 060.86 t/h，加热后凝结水温升为37.7 ℃。6号低加凝结水出口温度为115.9 ℃，与额定工况时6号低加凝结水设计出口温度接近。该方案只接引1条蒸汽管路至6号低加蒸汽门，并且不用考虑疏水问题。另外，从参数匹配上也吻合，因为背压机组排汽温度180 ℃，排汽压力0.15 MPa，与6号低加进汽温度205.51 ℃、进汽压力0.1 MPa较接近，因此从技术上分析完全可行。

1.2.3 经济性分析

因为小背压机组排汽热量被凝结水吸收，代替6号低加本身就属于回热系统，6号抽汽的汽源由机组的六抽改为四抽，四抽比六抽高出的焓值正好被背压机组消耗，产生了额外电功率，从这个角度分析，对主机经济性影响不大。因此抽汽部分除了背压机组消耗可利用的焓降12%外，其他热能不在考虑损失之内；背压机组效率为82%，低压缸450 MW工况效率84.41%，下降2.41%，影响不大。

2 改造效果

小背压机排汽接引至六段抽汽改造投运后，最大功率为5 000 kW，直接降低厂用电率0.8个百分点。如果非供暖期7个月全部运行，按4 000 kW计算时均功率，日节约厂用电9.6万kWh，月节省厂用电288万kWh，月创造经济效益103.68万元(按0.36元/kWh计算)，全年非供暖期带来效益725.8万元。