崔永軍 吳國瑞 楊君君 李長華

華能北京熱電有限責任公司

0 引言

隨著我國能源結構的調(diào)整、節(jié)能降耗政策的日益嚴格，各發(fā)電廠節(jié)能對標競爭工作日趨嚴峻，節(jié)能降耗改造需求越來越大，而其中供熱改造是重點工作［1］。供熱機組供熱期分供暖季及非供暖季。冬季供暖季結束后，部分熱電廠仍要承擔少量供熱，而此時期熱負荷少，熱網(wǎng)流量低，對多臺機組供熱的電廠，需啟動多臺熱網(wǎng)泵，大大增加了廠用電，經(jīng)濟效益降低，故對多臺供熱機組熱網(wǎng)水系統(tǒng)進行改造，以降低非供暖季的廠用電率，提高全廠經(jīng)濟效益。

1 水水換熱器系統(tǒng)及功能

1.1 廠內(nèi)供熱情況

該廠配置兩套三菱M701F型燃機組成的燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)二拖一供熱機組。汽輪機配置3S離合器，可實現(xiàn)背壓和抽凝、純凝運行方式的轉換。供熱機組利用汽機中壓缸排汽經(jīng)供熱調(diào)節(jié)門進入熱網(wǎng)加熱器對外供熱，同時每套機組分別配備4臺一級熱網(wǎng)泵、4臺二級熱網(wǎng)泵來提高熱網(wǎng)供水壓力。此外，每套燃機余熱鍋爐還另設置2臺水水換熱器對外供熱。

1.2 凝結水-熱網(wǎng)水換熱器（水水換熱器）

水水換熱器是利用余熱鍋爐煙氣加熱后的凝結水來加熱熱網(wǎng)循環(huán)水。凝結水側設置凝結水再循環(huán)泵，通過調(diào)節(jié)再循環(huán)泵的頻率來控制流經(jīng)水水換熱器的凝結水量，進而控制熱網(wǎng)水供水溫度。熱網(wǎng)水側通過一級熱網(wǎng)泵升壓后再經(jīng)水水換熱器加熱進入機組熱網(wǎng)水系統(tǒng)。調(diào)整熱網(wǎng)泵勺管開度控制熱網(wǎng)水量，調(diào)節(jié)凝結水再循環(huán)流量控制凝結水加熱器入口溫度，使之不低于50℃，避免受熱面低溫腐蝕。通過水水換熱器加熱熱網(wǎng)水可進一步降低余熱鍋爐排煙溫度，提高聯(lián)合循環(huán)機組效率［2］。系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 單臺機組水水換熱器系統(tǒng)圖

2 水水換熱器參數(shù)

二期機組凝結水-熱網(wǎng)水換熱器參數(shù)：

熱網(wǎng)水，入口溫度50℃，單臺熱網(wǎng)水水換熱器額定總流量466 t/h，壓力1.6 MPa，出口溫度105℃；

凝結水，入口溫度150℃，額定流量342 t/h，壓力4 MPa。2臺凝結水-熱網(wǎng)水換熱器并列運行，單臺凝結水-熱網(wǎng)水換熱器額定熱負荷30 MW。

三期機組凝結水-熱網(wǎng)水換熱器參數(shù)：

熱網(wǎng)水，入口溫度55℃，單臺熱網(wǎng)水水換熱器額定總流量840 t/h，壓力2.6 MPa，出口溫度105℃；

凝結水，入口溫度130℃，額定流量600 t/h，壓力2.8 MPa，出口溫度60℃。2臺凝結水-熱網(wǎng)水換熱器并列運行，單臺凝結水-熱網(wǎng)水換熱器額定熱負荷49.4 MW。

非采暖季熱網(wǎng)水供水流量為1 000～3 000 t/h，而二期、三期水水換熱器額定流量分別為2×840 t/h、2×466 t/h，每臺機組單獨投入無法滿足城市供熱需求，且啟停機調(diào)峰或機組群一拖一方式運行時，單臺機組通流量嚴重低于熱網(wǎng)泵設計最小流量1 100 t/h，長期運行在最小流量處會發(fā)生汽蝕和過熱現(xiàn)象，不利于設備安全，且會消耗大量廠用電，不利于節(jié)能降耗。

3 水水換熱器熱網(wǎng)水系統(tǒng)連通改造

3.1 改造背景

經(jīng)上述分析可看出，兩臺機組對外供熱時需啟動兩臺熱網(wǎng)泵，造成廠用電浪費、設備損耗及維護成本增加，且設備長時間運行在低負荷，經(jīng)濟效益較差［3］，為此，提出了熱網(wǎng)水系統(tǒng)的改造。

3.2 改造方案

改造前單臺機組熱網(wǎng)供水流程如圖2：城市熱網(wǎng)回水經(jīng)一級熱網(wǎng)泵升壓后進入余熱鍋爐水水換熱器及機組熱網(wǎng)加熱器，加熱后進入二級熱網(wǎng)泵，進一步升壓后至城市熱網(wǎng)。

圖2 單臺機組熱網(wǎng)供水流程

改造后兩臺機組熱網(wǎng)供水流程如圖3所示（帶編號手動門為改造后加裝的閥門）。以二期熱網(wǎng)泵帶三期機組水水換熱器為例：關閉三期水水換熱器進出口母管手動門5、6，開啟二期、三期水水換熱器連通管路三期側手動門7、8，關閉二期、三期水水換熱器連通管路二期側手動門3、4，關閉三期一級熱網(wǎng)泵出口至連通管路手動門11，關閉連通管路至三期二級熱網(wǎng)泵入口手動門12，開啟二期一級熱網(wǎng)泵出口至連通管路手動門9，開啟連通管路至二期二級熱網(wǎng)泵入口手動門10，二期熱網(wǎng)水經(jīng)一級熱網(wǎng)泵升壓后進入二期水水換熱器，同時經(jīng)手動門9進入二期、三期水水換熱器連通入口母管，經(jīng)三期水水換熱器換熱后到二期、三期水水換熱器連通出口管路，再通過二期二級熱網(wǎng)泵入口進入市政管網(wǎng)供熱。同理三期熱網(wǎng)泵帶二期、三期水水換熱器。

圖3 改造后兩套機組熱網(wǎng)供水流程及水水換熱器連通圖

本改造將兩臺機組水水換熱器供回水母管分別連接，設置隔斷門，實現(xiàn)任一機組的一臺熱網(wǎng)泵帶兩臺機組四臺水水換熱器運行，達到了安全運行、節(jié)能降耗的目的。

兩臺機組水水換熱器連通運行時，因被連通的機組群水水換熱器的換熱量計入到鄰機，會影響機組群聯(lián)合循環(huán)效率計算，因此，在兩臺機組水水換熱器側增加熱網(wǎng)水流量計，通過SIS通信至原機組。

3.3 注意事項

由于連通管路較長，故設計了多道放水、排空門［4］，使投運退出時方便放水、排空。另外需注意，部分連通管路布置在廠房外，冬季如果停用，需稍開連通管路聯(lián)絡門使管路內(nèi)有少量熱網(wǎng)水流動，達到防寒防凍目的。

4 經(jīng)濟分析

1)通過將二期和三期熱網(wǎng)水管道連通，達到二期和三期共用一臺一級熱網(wǎng)泵和一臺二級熱網(wǎng)泵運行即滿足非供暖期的供熱需求，解決了原兩臺機組熱網(wǎng)系統(tǒng)分別運行而導致能耗高、廠用電高的問題。

2)當共用一臺一級熱網(wǎng)泵和一臺二級熱網(wǎng)泵時，熱網(wǎng)泵避開了低負荷區(qū)間，解決了低負荷運行影響設備的問題。

3)熱網(wǎng)泵的共用，使停運的熱網(wǎng)泵可隨時檢修，提高了系統(tǒng)安全性和穩(wěn)定性。

4)二期、三期熱網(wǎng)水側連通后，可減少一臺一級熱網(wǎng)泵的運行。二期一級熱網(wǎng)泵電機額定功率為900 kW，三期為1 900 kW，按二期熱網(wǎng)泵連通三期水水換熱器運行方式、三期一級熱網(wǎng)泵運行功率60%額定功率1 140 kW、非采暖季按7個月計算，可節(jié)約廠用電1 140×24×210（天）=5 745 600 kWh，每年可節(jié)約電費約350萬元［5］。

5 結語

通過改造降低了多臺機組供熱廠用電率，增強了運行方式靈活性，提高了經(jīng)濟效益。本廠改造后系統(tǒng)運行穩(wěn)定，節(jié)能降耗效果顯著，值得借鑒和推廣。