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(1.佛山恒益發(fā)電有限公司，廣東 佛山 528131;2.華西能源工業(yè)集團(tuán)有限公司,四川 自貢 643001；3.西安熱工研究院有限公司,陜西 西安 710032)

超臨界600 MW機(jī)組熱力系統(tǒng)優(yōu)化及節(jié)能改造

蘇升文1,陳昕燦2,王智微3

(1.佛山恒益發(fā)電有限公司，廣東 佛山 528131;2.華西能源工業(yè)集團(tuán)有限公司,四川 自貢 643001；3.西安熱工研究院有限公司,陜西 西安 710032)

通過(guò)深入的分析某電廠(chǎng)兩臺(tái)超臨界600 MW機(jī)組熱力系統(tǒng)存在的問(wèn)題，對(duì)不合理的熱力系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化及節(jié)能改造。優(yōu)化及節(jié)能改造后，可以看到兩臺(tái)機(jī)組的安全性、經(jīng)濟(jì)性得到明顯的提高。

超臨界600 MW機(jī)組;熱力系統(tǒng)；優(yōu)化；節(jié)能改造

0 引言

某電廠(chǎng)兩臺(tái)超臨界600 MW機(jī)組分別在2011年6月份及10月份投產(chǎn)。其三大動(dòng)力設(shè)備由上海電氣集團(tuán)生產(chǎn)。

汽輪機(jī)為上海汽輪機(jī)有限公司生產(chǎn)制造的N600-24.2/566/566型超臨界、一次中間再熱、單軸、三缸四排汽，八級(jí)回?zé)岢槠?，雙背壓、凝汽式汽輪機(jī)。汽輪機(jī)設(shè)有8段非調(diào)整抽汽，分別由三臺(tái)高壓加熱器、除氧器、四臺(tái)低壓加熱器及小汽輪機(jī)等供汽[1]。

鍋爐為上海鍋爐廠(chǎng)有限公司制造的超臨界直流鍋爐。型號(hào)為SG-1913/25.4，單爐膛、一次中間再熱、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、露天布置、全鋼構(gòu)架、全懸吊Π型布置燃煤鍋爐。采用四角切圓燃燒方式，運(yùn)行方式為定-滑-定[2]。

1 存在的問(wèn)題

該電廠(chǎng)兩臺(tái)機(jī)組投產(chǎn)運(yùn)行一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)，相關(guān)熱力系統(tǒng)較為繁復(fù)，冗余過(guò)多，造成系統(tǒng)內(nèi)漏、外漏及余熱得不到充分利用，導(dǎo)致機(jī)組排水槽長(zhǎng)期大量冒汽，機(jī)組補(bǔ)水率居高不下。另外，與汽輪機(jī)真空系統(tǒng)相連的多個(gè)疏水管路受到?jīng)_刷泄漏，導(dǎo)致兩機(jī)凝汽器的真空偏低。

疏水系統(tǒng)閥門(mén)內(nèi)漏后又加快了疏水管路沖刷減薄的速度。如不加以控制，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引發(fā)爆管，導(dǎo)致機(jī)組非計(jì)劃停運(yùn)。此外，由于泄漏蒸汽對(duì)閥體的長(zhǎng)時(shí)間沖刷，使得部份閥門(mén)損壞嚴(yán)重，失去修復(fù)的價(jià)值[3]。而更換一個(gè)進(jìn)口的高壓疏水門(mén)價(jià)格在5～8萬(wàn)元，國(guó)產(chǎn)的高壓疏水門(mén)也要1～2萬(wàn)元，而且采購(gòu)周期長(zhǎng)。故疏水閥的內(nèi)漏或外漏問(wèn)題還增加機(jī)組的檢修成本。

另外，兩臺(tái)機(jī)組的熱力系統(tǒng)部分的余熱還沒(méi)有充分利用；凝汽器補(bǔ)水流量計(jì)安裝位置不合適，不能準(zhǔn)確反映到一臺(tái)機(jī)組的真實(shí)補(bǔ)水情況；凝汽器的補(bǔ)給水系統(tǒng)還存在可以?xún)?yōu)化的空間。

通過(guò)實(shí)際調(diào)研及理論分析，發(fā)現(xiàn)目前有相當(dāng)多的大型火電機(jī)組不同程度存在熱力系統(tǒng)不合理的情況，可通過(guò)熱力系統(tǒng)優(yōu)化及節(jié)能改造來(lái)進(jìn)行完善[4]。

2 具體的優(yōu)化及節(jié)能改造措施

針對(duì)以上問(wèn)題，該電廠(chǎng)通過(guò)與相關(guān)單位合作，在2014年3月、4月的兩臺(tái)機(jī)組C級(jí)檢修(以下簡(jiǎn)稱(chēng)C修)期間實(shí)施了熱力系統(tǒng)優(yōu)化及節(jié)能改造。其具體情況介紹如下：

2.1 疏水管道優(yōu)化改造

熱力系統(tǒng)的疏水管道合并原則是應(yīng)做到可合并的疏水管盡量合并，并要求合并前的疏水管道應(yīng)盡量使其阻力一致(合并點(diǎn)前的疏水管長(zhǎng)應(yīng)盡可能一致)，以避免左右疏水相互排擠。合并后的截面積不能小于原來(lái)面積之和，合并后的疏水管道應(yīng)適當(dāng)加粗。 整個(gè)疏水改造，應(yīng)檢查并盡量使合疏水管有一定坡度方向，減少管道低點(diǎn)以減少疏水點(diǎn)；疏水管道的安裝應(yīng)保證在各不同工況下都有朝終點(diǎn)方向連續(xù)的疏水坡度，不應(yīng)有低位點(diǎn)或比排出端接口標(biāo)高還要低的管段。如管道不能滿(mǎn)足管道熱補(bǔ)償要求，還需設(shè)置補(bǔ)償管段，該管段應(yīng)位于水平方向或垂直方向有坡度的平面內(nèi)[5]。

管道布置應(yīng)考慮疏水點(diǎn)的設(shè)計(jì)要求，優(yōu)化管道布置方案，盡可能減少低點(diǎn)以達(dá)到減少疏水點(diǎn)的目的[6]。

小管與大管或與剛度較大的管子連接時(shí)，小管應(yīng)有較高的應(yīng)力；局部縮小管道斷面尺寸或局部采用性能較差的材料；管系中應(yīng)力分布不均勻性大時(shí)，小部分管段的應(yīng)力值顯著大于其余部分[7]。改造后啟機(jī)暖管時(shí)要管壁的溫升速度可達(dá)到1.5℃/min，以證明疏水暢通[8]。

按照以上原則，進(jìn)行了如下疏水管道合并：

(1)主蒸汽管道疏水合并

圖1 主蒸汽管道疏水系統(tǒng)圖(改造前后)

(2)合并高壓導(dǎo)汽管疏水

圖2 高壓導(dǎo)汽管疏水系統(tǒng)圖(改造前后)

(3)再熱蒸汽管道疏水合并

圖3 再熱蒸汽管道疏水系統(tǒng)圖(改造前后)

(4)合并中壓導(dǎo)汽管疏水

圖4 中壓導(dǎo)汽管疏水系統(tǒng)圖(改造前后)

2.2 其他熱力系統(tǒng)的節(jié)能改造

為充分利用熱力系統(tǒng)的余熱，本次C修期間，對(duì)兩臺(tái)機(jī)組的熱力系統(tǒng)改造情況如下

(1)將軸封溢流接入8#低壓加熱器。

(2)將1#、2#、3#高壓加熱器連續(xù)排空氣改為逐級(jí)自流，并加裝節(jié)流孔板，將3#高加連續(xù)排汽至除氧器手動(dòng)門(mén)改為逆止門(mén)以回收余熱。

(5)合并軸封供汽母管疏水

圖5 軸封供汽母管疏水系統(tǒng)圖(改造前后)

圖6 軸封溢流系統(tǒng)圖(改造前后)

(3)吹灰汽源的節(jié)能改造

鍋爐本體吹灰汽源由屏式過(guò)熱器汽源改為低參數(shù)的蒸汽汽源(低溫再熱器出口蒸汽)。兩臺(tái)機(jī)組投運(yùn)后，對(duì)再熱器吹灰汽源進(jìn)行了調(diào)試，現(xiàn)已投用良好。

圖8 吹灰系統(tǒng)圖(改造前后)

2.3 準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)機(jī)組補(bǔ)水率，完善節(jié)能管理的技術(shù)改造

原電廠(chǎng)單臺(tái)機(jī)組的補(bǔ)水流量計(jì)安裝位置太靠近管道的大小頭，導(dǎo)致流量計(jì)計(jì)量不準(zhǔn)，使機(jī)組補(bǔ)水率統(tǒng)計(jì)考核無(wú)法實(shí)施，不利于閥門(mén)檢修質(zhì)量管理。因此利用本次機(jī)組C修，機(jī)組補(bǔ)水流量計(jì)移置在長(zhǎng)直管段。

2.4 主汽、高溫再熱汽疏水閥的控制優(yōu)化及節(jié)能改造

機(jī)組原啟機(jī)后10%負(fù)荷時(shí)才關(guān)閉主汽、高溫再熱汽疏水閥，這時(shí)管道內(nèi)早已無(wú)疏水存在。這樣不僅損失熱量，還增加疏水?dāng)U容器的負(fù)擔(dān)，并且容易使疏水?dāng)U容器變形。根據(jù)蒸汽管道疏水的原理，蒸汽管道已無(wú)疏水時(shí)就可關(guān)閉疏水交閥[9]。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確認(rèn)，發(fā)現(xiàn)機(jī)側(cè)主蒸汽溫度與汽水分離器出口的蒸汽溫度之差超過(guò)50℃時(shí)，主蒸汽管道已無(wú)疏水。因此，現(xiàn)改為當(dāng)機(jī)側(cè)主蒸汽溫度與汽水分離器出口的蒸汽溫度之差大于50℃時(shí)，即關(guān)閉主汽、高溫再熱汽疏水閥。

同理，原來(lái)機(jī)組停機(jī)10%負(fù)荷時(shí)打開(kāi)主汽、高溫再熱汽疏水閥。造成大量蒸汽進(jìn)入疏水?dāng)U容器，增加疏水?dāng)U容器的負(fù)擔(dān)，容易使疏水?dāng)U容器變形(在緊急停機(jī)條件下，此問(wèn)題更突出)。現(xiàn)改為當(dāng)機(jī)側(cè)主蒸汽溫度與汽水分離器出口的蒸汽溫度之差小于50℃時(shí)，才打開(kāi)主汽、高溫再熱汽疏水閥。

2.5 取消高壓導(dǎo)汽管通風(fēng)導(dǎo)汽管道

參照同類(lèi)電廠(chǎng)的經(jīng)驗(yàn)，可將高壓導(dǎo)汽管通風(fēng)閥設(shè)為常關(guān)閥或取消該閥，以減少系統(tǒng)內(nèi)漏。這是由于設(shè)計(jì)高壓導(dǎo)汽管通風(fēng)閥的作用為：當(dāng)汽輪機(jī)緊急停機(jī)時(shí)，自動(dòng)主汽閥迅速關(guān)閉，會(huì)在高壓缸內(nèi)截留大量高密度蒸汽，使高壓缸的溫度迅速升高，此時(shí)可將通風(fēng)閥打開(kāi)，產(chǎn)生從高壓缸向凝汽器的反向冷卻流，使高壓缸葉片和轉(zhuǎn)子受到冷卻，防止過(guò)熱出現(xiàn)[10]。

實(shí)際上，導(dǎo)汽管通風(fēng)閥與導(dǎo)汽管疏水均從導(dǎo)汽管疏水匯合處接至本體疏水?dāng)U容器，而且通風(fēng)閥與導(dǎo)汽管疏水閥動(dòng)作邏輯相同，當(dāng)汽輪機(jī)緊急跳閘時(shí)，導(dǎo)汽管疏水完全可以代替通風(fēng)閥，又由于高壓導(dǎo)汽管通風(fēng)閥是氣動(dòng)門(mén)，在機(jī)組啟停過(guò)程中動(dòng)作頻繁，容易泄漏，其使用次數(shù)極少。

本次C修改造取消了高壓導(dǎo)汽管通風(fēng)閥。

2.6 凝結(jié)水補(bǔ)給泵運(yùn)行優(yōu)化

原采用凝結(jié)水補(bǔ)給泵(以下簡(jiǎn)稱(chēng)凝補(bǔ)泵)向凝汽器補(bǔ)水。當(dāng)補(bǔ)水量不多的時(shí)候，凝補(bǔ)泵只能再循環(huán)運(yùn)行，不僅消耗了不必要的廠(chǎng)用電，還增加了凝補(bǔ)泵設(shè)備的維護(hù)工作。經(jīng)調(diào)整試驗(yàn)，正常運(yùn)行時(shí)利用凝汽器負(fù)壓，通過(guò)凝補(bǔ)水泵旁路補(bǔ)水，取消用凝補(bǔ)泵補(bǔ)水，從而降低了廠(chǎng)用電消耗。

3 效果評(píng)價(jià)

從改造投運(yùn)后的第一個(gè)月節(jié)能月度分析報(bào)告中可看到：#1機(jī)組的鍋爐補(bǔ)水率由改造前一個(gè)月的2.05%下降到0.73%，汽耗率由2.95 kg/kW·h下降到2.47 kg/kW·h，廠(chǎng)用電率由5.81%下降到5.30%，#2機(jī)組的鍋爐補(bǔ)水率由改造前一個(gè)月的2.16%下降到0.85%，汽耗率由2.98 kg/kW·h下降到2.51 kg/kW·h，廠(chǎng)用電率由5.70%下降到5.21%。

4 結(jié)論

某電廠(chǎng)充分把握機(jī)組C修機(jī)會(huì)對(duì)兩臺(tái)機(jī)組熱力系統(tǒng)同時(shí)進(jìn)行了優(yōu)化及節(jié)能改造，解決了機(jī)組熱力系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行中所存在的問(wèn)題，大幅度提高了機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性及安全性。

實(shí)踐證明本次的超臨界600 MW機(jī)組熱力系統(tǒng)優(yōu)化及節(jié)能改造的成效顯著。

[1]上海汽輪機(jī)廠(chǎng).N600-24.2/566/566型600 MW中間再熱凝汽式汽輪機(jī)使用說(shuō)明書(shū)[R].

[2]上海鍋爐廠(chǎng).SG-1913/25.4-M983型鍋爐使用說(shuō)明書(shū)[R].

[3]陳喬偉,王俊啟,李文波,等.大型火電機(jī)組汽機(jī)疏水系統(tǒng) 優(yōu)化管理探討[J].華中電力,2007，20(6)：8-11.

[4]周懷春.等.熱力系統(tǒng)節(jié)能[M].北京:中國(guó)電力出版社,2008.

[5]中華人民共和國(guó)國(guó)家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會(huì).DL/T 834-2003:火力發(fā)電廠(chǎng)汽輪機(jī)防進(jìn)水和冷蒸汽導(dǎo)則[S].2003.

[6]劉立成,馬欣強(qiáng),黃興宇.火力發(fā)電廠(chǎng)蒸汽管道疏水系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化[J].火力發(fā)電技術(shù).2011，23(6)：23-26.

[7]中華人民共和國(guó)電力工業(yè)部.DL/T 5054-1996:火力發(fā)電廠(chǎng)汽水管道設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定[S].1996.

[8]汪祖鑫．超臨界壓力600 MW機(jī)組的啟動(dòng)和運(yùn)行[M].北京:中國(guó)電力出版社，1996.

[9]施晶.熱力系統(tǒng)及運(yùn)行[M].北京:中國(guó)電力出版社,2011.

[10]高彥庭,徐貴林,史青玉,等.300 MW汽輪機(jī)組的熱力系統(tǒng)優(yōu)化[J].熱電技術(shù),2011，20(5)：12-15.

OptimizationandEnergySavingRenovationof600MWSupercriticalUnitThermodynamicSystem

SU Sheng-wen1,CHEN Xin-can2,WANG Zhi-wei3

(1.Foshan Ever Plofit Power Plant Co.,Lltd,Foshan 528131,China;2.Huaxi Energy Industry Group,Zigong 643001,China;3.Xi'an Thermal Power Research Institute,Xi'an 710032,China)

Through a profourd analysis of the existing problems existed in the thermodynamic system of a power plant of two sets of Supercritical 600MW units, optincization and reformation have been made on the unreasonable heat sysam.The result shows that the security and economy of the two units are obviously improved.

supercritical 600MW units; thermodynamic system；optimization；energy saving renovation

2014-05-05修訂稿日期2014-06-19

蘇升文(1969～)，男，學(xué)士，工程師，從事熱能動(dòng)力研究及火力發(fā)電廠(chǎng)生產(chǎn)技術(shù)管理工作。

TM611

A

1002-6339 (2014) 05-0478-04