陳建縣

(浙江北侖電廠，浙江省寧波市，315800)

0 引言

國電北侖電廠現(xiàn)有2臺1 000 MW超超臨界機組和5臺600 MW亞臨界機組，承擔(dān)著北侖區(qū)域的對外工業(yè)供熱任務(wù)。根據(jù)供熱系統(tǒng)的設(shè)計［1-4］，其中低壓供熱汽源由2臺1 000 MW 超超臨界機組提供，設(shè)計汽源為4段抽汽和高壓缸排汽(對應(yīng)2段抽汽)2路。機組高負荷運行時，由4段抽汽對外供熱，機組低負荷運行時，4段抽汽壓力無法滿足供熱壓力要求，由高壓缸排汽對外供熱。由于目前機組平均負荷較低，大部分運行時間由高壓缸排汽經(jīng)降壓后對外供熱，存在能量節(jié)流損失。

該機組鍋爐引風(fēng)機在基建設(shè)計時均采用電動機驅(qū)動，由于引風(fēng)機為靜葉可調(diào)結(jié)構(gòu)，存在很大的節(jié)流損失。同時，引風(fēng)機電機功率是根據(jù)流量和壓頭裕量的最大工況點確定的，電機在額定工況和低負荷工況下效率低。

在國電北侖電廠2×1 000 MW超超臨界機組的汽動引風(fēng)機的技改工程中，采用了回?zé)崾?、背壓汽輪機驅(qū)動引風(fēng)機的設(shè)計方案，實施效果良好。

1 系統(tǒng)方案設(shè)計

1.1 常規(guī)背壓式小機驅(qū)動引風(fēng)機方案存在的問題

北侖電廠2×1 000 MW機組是純凝汽式發(fā)電機組，與常規(guī)背壓式供熱機組以熱定電的運行方式不同，機組首先需要滿足電網(wǎng)供電要求，在此前提下對外供熱。

如果采用常規(guī)背壓式小機驅(qū)動引風(fēng)機技術(shù)，將小機排汽僅排至熱網(wǎng)，則背壓式小機排汽量與熱網(wǎng)供汽量無法平衡，無法同時滿足電網(wǎng)電量調(diào)節(jié)和熱網(wǎng)汽量調(diào)節(jié)要求。

1.2 回?zé)崾奖硥浩啓C驅(qū)動引風(fēng)機的優(yōu)點

基于回?zé)峄驹?，將?qū)動設(shè)備的小汽輪機的排汽引到熱力循環(huán)中，在回收工質(zhì)的同時，將排汽的熱量回收到熱力循環(huán)的工質(zhì)中，或?qū)⑴牌凛o汽或熱網(wǎng)，減少冷源損失，從而提高熱循環(huán)效率［5-7］。

結(jié)合北侖電廠工程實際，采用回?zé)崾狡麆右L(fēng)機技術(shù)，除將背壓機排汽接至供熱網(wǎng)外，還將排汽接到除氧器及輔助蒸汽系統(tǒng)。

回?zé)崾叫∑啓C系統(tǒng)的典型流程見圖1。

1.3 蒸汽系統(tǒng)

根據(jù)對外供熱要求(低壓額定供汽流量300 t/h，壓力0.7～1.2 MPa，溫度250～300℃)，基于回?zé)崾叫C驅(qū)動引風(fēng)機技術(shù)，小機供汽汽源采用鍋爐一級再熱器出口蒸汽。該處蒸汽壓力為5.8 MPa，溫度為510℃，焓值為3 460 kJ/kg，可提供足夠背壓機所需的焓降。

圖1 發(fā)電廠回?zé)崾叫∑啓C系統(tǒng)的典型流程Fig.1 Typical flowchart of reheated steam turbine system in power plants

低負荷工況下，排汽溫度高時，采用冷段(5.9 MPa、360℃)混汽到小機正常進汽，調(diào)節(jié)熱網(wǎng)供汽溫度。

2臺機組通過輔汽系統(tǒng)對外供熱，引風(fēng)機背壓機的排汽可充分利用主機系統(tǒng)，接入輔汽系統(tǒng)對外供熱。另外增加背壓機排汽至除氧器的管路，滿足啟動、熱網(wǎng)供汽參數(shù)與背壓機排汽匹配的要求。

1.4 煙氣系統(tǒng)

為達到深度節(jié)能的目的，在引風(fēng)機采用回?zé)崾奖硥簷C驅(qū)動的同時，將引風(fēng)機和增壓風(fēng)機合并設(shè)置，將原有脫硫增壓風(fēng)機拆除。根據(jù)北侖電廠鍋爐性能試驗的結(jié)果，鍋爐本體煙氣系統(tǒng)運行阻力比鍋爐廠原來提供的設(shè)計數(shù)據(jù)小了約1 kPa。同時，考慮引風(fēng)機選型時有1.3倍的壓頭余量，經(jīng)過分析核算，滿足系統(tǒng)要求?；谝陨戏治觯竟こ堂颗_機組采用現(xiàn)有的2臺50%容量汽動引風(fēng)機。為增加機組啟動的靈活性和運行可靠性，每臺機組配置1臺與現(xiàn)有引風(fēng)機規(guī)范相同的50%容量電動啟動引風(fēng)機。

1.5 整套系統(tǒng)方案特點

(1)利用回?zé)崾狡麆右L(fēng)機技術(shù)，有效地協(xié)調(diào)解決了機組供熱與發(fā)電之間的矛盾。使機組在各種供熱工況下均能帶各種負荷。

(2)充分利用熱網(wǎng)供熱蒸汽的做功能力，減少節(jié)流能量損失，提高經(jīng)濟性。

(3)取消鍋爐大功率的引風(fēng)機及增壓風(fēng)機電動機，降低了廠用電率，增加了上網(wǎng)電量，提高了企業(yè)效益。

(4)采用可調(diào)速背壓機替代定速電動機，提高引風(fēng)機在各種工況下的運行經(jīng)濟性。從而降低機組的供電煤耗，提高機組的經(jīng)濟效益。

(5)解決了大功率電機進行變頻改造難度大的問題。

2 經(jīng)濟性分析

2.1 采用汽動引風(fēng)機方案總收益

取消引風(fēng)機和增壓風(fēng)機電動機，降低廠用電率，最終體現(xiàn)為對外多供電的收益。

2.1.1 增加煤耗成本

采用該技術(shù)方案，需要將低溫再熱蒸汽經(jīng)鍋爐一次再熱器加熱。按每臺機組供熱115 t/h(即背壓機耗汽量)，低溫再熱蒸汽(5.9 MPa、360℃)焓值為3 074 kJ/kg，一次再熱器出口蒸汽(5.8 MPa、510℃)焓值為3 460 kJ/kg，鍋爐效率為94%，2臺機組供熱230 t/h相應(yīng)多用標煤3.22 t/h。如標煤按850元/t計，則年增加的供熱煤耗成本約為1 505萬元。

2.1.2 多供電收益

利用背壓機代替電動機驅(qū)動引風(fēng)機，廠用電率相應(yīng)降低。同時對引風(fēng)機進行技改，增加出力，替代脫硫增壓風(fēng)機出力，廠用電率將進一步相應(yīng)降低，如表1所示。

隨著廠用電率降低，對外供電相應(yīng)增加，電廠相應(yīng)增加了售電，如表2所示。

2.1.3 工程總收益

采用汽動引風(fēng)機技改方案，節(jié)能效益和增加的煤耗，總的表現(xiàn)為對電網(wǎng)的售電收益，每年2臺機組凈收益為4 447萬元。

表1 廠用電率分析Tab.1 Analysis for auxiliary power consumption rate

表2 收益分析Tab.2 Cost-benefit analysis

2.2 工程總投資及投資回收年限

工程總投資情況如表3所示，每臺機組總投資約4 570萬元，2臺機組總投資約9 140萬元，投資回收期約為2.1年。

表3 工程總投資Tab.3 Total investment of project

3 節(jié)能分析

額定工況下，按煤耗290 g/(kW·h)計算，每臺機組發(fā)電煤耗增加(因背壓機用汽吸熱增加及汽源損耗)為1.61 t/h(參見第2.1.1);風(fēng)機電功率折算的標煤收益為3.48 t/h;供電煤耗減少量(風(fēng)機電功率折算的標煤量-發(fā)電煤耗增加量)為1.87 t/h;供電煤耗率減少為1.87 g/(kW·h);其他各負荷工況的供電煤耗率減少也以此類推。由此可見，供電煤耗減少也相當可觀。

4 結(jié)論

(1)按照100%、75%、50%額定負荷段的年運行小時數(shù)，汽動引風(fēng)機改造后現(xiàn)有的供熱方式下與原有供熱方式對比，2臺機組年節(jié)電約13 000萬kW·h，年收益4 500萬元，約2年可收回初投資。

(2)加權(quán)平均供電煤耗率減少約1.81 g/(kW·h);每臺機組每年可節(jié)省標煤約9 815 t，2臺機組每年可節(jié)省標煤約19 630 t。相當于年減排CO2約54 208 t，SO2約27 t(95%脫硫后)，NOx約25 t(60%脫硝后)。

(3)消除了原來存在由再熱器冷段供熱存在的噪音大、節(jié)流損失大等不利因素。同時，在汽源方面，相當于增加了另外1路汽源，提高了機組對外供熱的可靠性。

(4)改造后廠用電率下降約1.2%，機組額定工況廠用電率小于2.3%，創(chuàng)造了國內(nèi)同類型機組新的紀錄。

2011年5月23日，國電北侖電廠2×1 000 MW機組國內(nèi)首創(chuàng)的回?zé)崾狡麆右L(fēng)機節(jié)能技改工程完成了調(diào)試及1 000 MW滿負荷試運行，并順利通過RB等試驗，現(xiàn)已投入正常運行。汽動引風(fēng)機軸系振動等指標優(yōu)良，回?zé)嵯到y(tǒng)控制靈活，改造工程效益顯著。

［1］華東電力設(shè)計院.國電浙江北侖電廠三期工程初步設(shè)計［R］.上海:華東電力設(shè)計院，2006.

［2］JB/T 4362—1999電站軸流式通風(fēng)機［S］.北京:國家機械工業(yè)局，2000.

［3］JB/T 6764—1993一般用途工業(yè)汽輪機技術(shù)條件［S］.北京:中華人民共和國機械工業(yè)部，1993.

［4］JB/T 6765—1993特種用途工業(yè)汽輪機技術(shù)條件［S］.北京:中華人民共和國機械工業(yè)部，1993.

［5］DL 5000—2000火力發(fā)電廠設(shè)計技術(shù)規(guī)程［S］.北京:中國電力出版社，2000.

［6］孫月亮，劉金園，董澤.三種鍋爐引風(fēng)機設(shè)置方案的技術(shù)經(jīng)濟分析［J］.華北電力技術(shù)，2010(10):27-29.

［7］丁彰雄，趙先銀，曾志龍.燃煤鍋爐引風(fēng)機葉片再制造應(yīng)用研究［J］.中國電力，2010，43(7):48-52.