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        200MW機(jī)組高背壓供熱改造技術(shù)探討

        2016-12-27 23:07:04孟繁江
        科學(xué)與財(cái)富 2016年29期
        關(guān)鍵詞:效益

        孟繁江

        摘要:通過對某熱電廠200MW供熱機(jī)組高背壓改造分析,探討高背壓改造技術(shù)在200MW供熱機(jī)組上的應(yīng)用。證實(shí)改造后不僅增加熱電廠的供熱能力,還達(dá)到了節(jié)能減排,創(chuàng)造社會(huì)效益的目的。

        關(guān)鍵詞:高背壓改造;供熱能力;效益

        0 引言

        隨著城市的不斷擴(kuò)張,供熱需求也不斷增加,原有的熱電廠已經(jīng)不能滿足城市對供熱的需求,一些小供熱鍋爐應(yīng)運(yùn)而生,但由于環(huán)保設(shè)備的高昂,這些小供熱鍋爐的很多環(huán)保參數(shù)都不達(dá)標(biāo),并且存在供熱效果差、熱源損失嚴(yán)重等諸多缺點(diǎn)。同時(shí)由于受到電網(wǎng)電量的限制,熱電廠的建設(shè)受限,所以通過改造增加原有熱電廠的供熱能力就非常迫切,而高背壓供熱改造技術(shù)就可以較好的解決這一問題。

        1 改造方案

        1.1 改造原理

        某熱電廠200MW供熱機(jī)組原設(shè)計(jì)是在冬季采暖過程中,利用中排抽汽作為熱網(wǎng)循環(huán)水的加熱熱源。原有的設(shè)計(jì)方式中熱網(wǎng)循環(huán)水與凝汽器冷卻水分屬不同的系統(tǒng),即機(jī)組只要運(yùn)行就必須有冷水塔參與凝汽器的冷卻工作,有一定的冷源損失。

        高背壓供熱改造后,在冬季采暖期間,機(jī)組高背壓運(yùn)行,將凝汽器改為供熱系統(tǒng)的熱網(wǎng)基本加熱器,而冷卻水直接用作熱網(wǎng)循環(huán)水,充分利用凝汽式機(jī)組排汽的汽化潛熱加熱熱網(wǎng)循環(huán)水,將冷源損失降低為零,提高機(jī)組循環(huán)熱效率;同時(shí)本機(jī)熱網(wǎng)加熱器作為尖峰加熱器對熱網(wǎng)循環(huán)水進(jìn)行二次加熱,將熱網(wǎng)循環(huán)水溫度提高到能夠滿足二次網(wǎng)熱網(wǎng)所需的供水溫度,向用戶供熱,此改造方案可實(shí)現(xiàn)其供熱能力得到較大的提升。

        1.2 改造設(shè)備

        1.2.1 汽輪機(jī)本體

        重新設(shè)計(jì)制作一個(gè)低壓轉(zhuǎn)子,以滿足低壓缸高背壓運(yùn)行的要求。同時(shí)對低壓缸前后軸承的安裝標(biāo)高進(jìn)行預(yù)調(diào)整,并采用比較適合、經(jīng)濟(jì)的對輪連接形式,其對應(yīng)的隔板、汽封也應(yīng)改造為能夠滿足新型低壓轉(zhuǎn)子的要求。新設(shè)計(jì)加工的轉(zhuǎn)子能夠滿足機(jī)組在供熱期高背壓運(yùn)行,且能夠保證機(jī)組運(yùn)行的安全性,夏季非采暖期更換為原純凝轉(zhuǎn)子,兩根互換的轉(zhuǎn)子兩端的半聯(lián)軸器,無論在對中心或兩半聯(lián)軸器螺栓孔的精度等方面都要做到完全一致。即:采暖供熱期間使用動(dòng)靜葉片級數(shù)相對減少的低壓轉(zhuǎn)子,凝汽器在高背壓下運(yùn)行;非采暖期使用原設(shè)計(jì)純凝轉(zhuǎn)子,凝汽器在低背壓運(yùn)行。

        1.2.2 凝汽器

        機(jī)組改造后,汽輪機(jī)維持在高背壓下運(yùn)行,排汽溫度較高,對凝汽器熱膨脹會(huì)發(fā)生變化,對低壓缸和軸系的運(yùn)行安全性有一定影響。因此改造后應(yīng)設(shè)置補(bǔ)償裝置,用來吸收因溫度變化引起凝汽器膨脹量的變化。由于采暖期凝汽器循環(huán)冷卻水更換為熱網(wǎng)循環(huán)水,凝汽器殼側(cè)、水側(cè)壓力及換熱溫度提高,對凝汽器強(qiáng)度提出了更高的要求,需根據(jù)改造后熱網(wǎng)循環(huán)水的參數(shù)來核算凝汽器冷卻面積等相關(guān)參數(shù),管束需更換為耐壓抗腐蝕性能更強(qiáng)的管材,同時(shí)需進(jìn)行脹板加固,管板加厚,水室、殼體加強(qiáng)等一系列加固或更換措施。

        鑒于熱網(wǎng)循環(huán)水水質(zhì)及熱網(wǎng)加熱器實(shí)際運(yùn)行情況,為滿足供暖期機(jī)組供熱可靠性,非采暖期安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,加強(qiáng)除垢、防垢、防腐效果,提高換熱效率,在進(jìn)行凝汽器改造的同時(shí)增設(shè)USP 超聲波除垢裝置。USP 除垢裝置具有除垢、阻垢、防止氧化腐蝕、提高換熱效率和殺菌滅藻、凈化水質(zhì)等作用。

        1.2.3 凝汽器抽氣系統(tǒng)

        原有機(jī)組的凝汽器抽真空系統(tǒng)采用水環(huán)式真空泵,水環(huán)真空泵的性能與所抽吸氣體的狀態(tài)(壓力、溫度)和工作液的溫度等有關(guān)。同時(shí)運(yùn)行中受到"極限抽吸壓力"的影響,容易在葉輪表面發(fā)生局部水錘現(xiàn)象,運(yùn)行噪音很大且會(huì)使葉片產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力,長時(shí)間運(yùn)行易導(dǎo)致葉片的斷裂,威脅機(jī)組的安全運(yùn)行。本次機(jī)組高背壓供熱改造后凝汽器排汽溫度達(dá)70~80℃,水環(huán)式真空泵工作條件更惡劣,故在本次機(jī)組改造過程中增設(shè)高效節(jié)能的多級羅茨變頻泵組,即保證機(jī)組高背壓供熱改造后凝汽器抽氣系統(tǒng)正常運(yùn)行,同時(shí)節(jié)能。

        1.2.4 熱網(wǎng)系統(tǒng)

        在熱網(wǎng)回水和高背壓機(jī)組凝汽器循環(huán)水間增設(shè)聯(lián)絡(luò)管,將熱網(wǎng)循環(huán)水先引入高背壓機(jī)組凝汽器進(jìn)行一次加熱,經(jīng)乏汽一次加熱后再送至熱網(wǎng)加熱器進(jìn)行二次加熱。

        1.2.5 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)

        機(jī)組改造后,采暖期間機(jī)組循環(huán)水泵停用,原有系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)氫冷卻器和冷油器均無冷卻水。為此,增設(shè)兩臺冷卻水泵,水源取自本機(jī)前池,經(jīng)發(fā)電機(jī)氫冷卻器和冷油器的冷卻水回水排至凝汽器出口電動(dòng)門后管道,進(jìn)入冷卻塔水池。此方式簡化了冷卻水系統(tǒng),同時(shí)解決了本機(jī)前池和水塔水池防凍問題。

        1.2.6 低壓缸噴水系統(tǒng)

        機(jī)組改造后,汽輪機(jī)低壓缸排汽溫度升高,相應(yīng)的凝結(jié)水溫度也升高,不再適合作為低壓缸噴水系統(tǒng)的水源,故將其改為除鹽水,對低壓缸進(jìn)行噴水減溫。

        1.2.7 軸封冷卻器系統(tǒng)

        機(jī)組改造后,排汽壓力升高,凝汽器出水溫度達(dá)到70~80℃,遠(yuǎn)高于純凝運(yùn)行的30~40℃。因此采用了換熱面積更大的軸封冷卻器,回收進(jìn)入軸冷的熱量至凝結(jié)水。

        1.2.8 低壓加熱器系統(tǒng)

        機(jī)組高背壓供熱工況下,末級低壓加熱器的進(jìn)水溫度接近80℃,低加進(jìn)出口已沒有溫升,回?zé)岢槠麩o法正常投入,因此供熱運(yùn)行時(shí)末級低加停運(yùn)。

        2 供熱能力分析

        2.1 改造前的供熱能力

        因冬季電負(fù)荷受限,以160MW負(fù)荷為例進(jìn)行分析,根據(jù)汽輪機(jī)廠提供的原設(shè)計(jì)熱平衡圖可以查出160MW負(fù)荷時(shí),主汽流量593t/h,采暖抽汽焓值2994.34 kj/kg,飽和水焓值532.53 kj/kg,最大疏水量為350t/h。

        根據(jù)熱量公式:

        可以計(jì)算出供熱量為861.6GJ/h,按加熱器效率為0.98,管道效率(含散熱損失)為0.99計(jì)算,改造前160MW負(fù)荷時(shí),最大供熱量為835.9GJ/h。

        2.2 改造后的供熱能力

        根據(jù)汽輪機(jī)廠提供的改造后的熱平衡圖可以查出160MW負(fù)荷時(shí),主汽流量593t/h,采暖抽汽焓值2985.4 kj/kg,對應(yīng)的飽和水焓值532.53kj/kg,最大疏水量為220t/h;低壓缸排汽焓值2636 .5kj/kg,對應(yīng)的飽和水焓值289.4 kj/kg,低壓缸蒸汽流量為232.96t/h。根據(jù)公式(1)可以計(jì)算出采暖抽汽供熱量為539.6 GJ/h,低壓缸排汽供熱量為546.8 GJ/h,按加熱器效率為0.98,管道效率(含散熱損失)為0.99計(jì)算,改造后160MW負(fù)荷時(shí),最大供熱量為1054GJ/h。

        通過對比可以看出,在160MW負(fù)荷時(shí),高背壓改造后可以增加218GJ/h的熱量。整個(gè)供暖期按168天計(jì)算,可增加供熱量87.9萬吉焦。按照《城市熱力網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)范》(CJJ34-2010)中對供熱的要求,長春市供熱區(qū)域內(nèi)建筑綜合熱指標(biāo)為50W/m2,可增加供熱面積121萬平方米。

        機(jī)組高背壓供熱改造后,在增加集中供熱能力的同時(shí),可以減少供熱鍋爐的數(shù)量,二氧化碳、二氧化硫、煙塵等污染物的排放量也大為減少,具有極大的環(huán)保效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

        3 結(jié)束語

        通過對200MW供熱機(jī)組的高背壓供熱改造探討,證實(shí)此技術(shù)是可行的,而且可以明顯提高機(jī)組的供熱能力,不僅為供熱企業(yè)增加經(jīng)濟(jì)效益,同時(shí)還有很好的社會(huì)效益,值得大力推廣。

        參考文獻(xiàn)

        [1]沈維道,蔣智敏,童鈞耕.工程熱力學(xué).高等教育出版社,2001,6:212-227;

        [2]付振春,王鳳良,張貴強(qiáng)等.長春熱電發(fā)展有限公司4號機(jī)組高背壓供熱改造工程可行性研究報(bào)告.大唐東北電力試驗(yàn)研究所有限公司,2014.9。

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