国电濮阳210MW机组高中压工业抽汽供热节能改造

毛小鹏 蒋全球 魏军伟

（国电濮阳热电有限公司，河南 濮阳，457000）

1 改造背景

国电濮阳热电有限公司 （以下简称濮阳公司）现装机容量为2×210MW供热机组，分别于2006年4月和2006年9月投产。汽轮机为由东方汽轮机厂制造的C210/150-12.75/0.325/535/535型凝汽式供热汽轮机；发电机为由东方电机股份有限公司制造的QFSN-210-2型发电机；锅炉为由东方锅炉厂生产的DG670/13.7-19型超高压汽包炉。濮阳公司原设计为凝汽式供热汽轮机，额定采暖供热工况下，采暖供热抽汽压力为0.325MPa，采暖供热蒸汽流量为350t/h。2007年～2009年濮阳公司进行了中压工业抽汽改造，从再热热段抽汽经减温减压后对外供汽，设计参数为：压力为1.6MPa，温度为320℃，抽汽流量为90t/h。

濮阳公司地处濮阳市西部工业区，周围化工业发达，对供热用汽的需求越来越大。根据中原乙烯及永龙化工等用户的用汽需求，2011年濮阳公司各等级工业抽汽总流量为150～260t/h，正常供汽流量为150t/h，现有机组已无法满足工业用户需要。为进一步开拓工业抽汽供热市场，优化公司机组指标，增强公司市场竞争能力，濮阳公司实施了高中压工业抽汽供热节能改造 （以下简称供热改造）工作。

2 供热改造实施

2.1 供热改造方案论证

濮阳公司积极主动和国电科学技术研究院北京分院开展合作，对供热改造方案进行优化，委托东方汽轮机厂和东方锅炉厂对供热改造进行了可行性分析，结合工业抽汽供热市场制定了供热改造方案。通过利用 “中压调节阀参调”和 “蒸汽压力匹配”技术对汽轮机本体及系统进行改造，实现80t/h高压抽汽供热能力和250t/h中压抽汽供热能力，满足日益增长的工业蒸汽热负荷需要，具体改造方案如下。

2.1.1 高压工业抽汽改造方案

高压工业抽汽供热改造采用主蒸汽引射再热热段蒸汽的方案，将主蒸汽和再热蒸汽两种不同参数蒸汽匹配减温后，实现参数4.2MPa/420℃、抽汽量为80t/h的供汽能力。抽汽管道上安装抽汽逆止阀、抽汽快关阀及安全阀等，具体系统见图1。

2.1.2 中压工业抽汽改造方案

中压工业抽汽供热改造由再热热段抽汽，在中压调门参调下配合减温减压装置，实现参数1.6MPa/320℃、抽汽量250t/h的供汽能力。抽汽管道上安装抽汽逆止阀、抽汽快关阀及安全阀等，具体系统见图1。

图1 供热改造方案示意图

2.1.3 汽轮机本体改造及安全校核

2.1.3.1 推力轴承改造及轴向推力校核

原设计额定工况下，汽轮机轴向推力为正向推力约为+10000kgf。供热抽汽后，通流级反动度及部分轮毂上承受的压力发生变化，从而引起机组轴向推力发生变化。经核算，抽汽后轴向推力有明显的下降趋势，总轴向推力有负向增大的趋势，各工况轴向推力详见表1。机组原推力轴承只能承受正向轴向推力，供热改造后汽轮机推力轴承需重新设计可承受双向轴向推力。改造后，可以满足各纯凝工况和抽汽工况下汽机本体的安全运行。

表1 汽轮机组各工况轴向推力

2.1.3.2 中压调节阀参调改造及高压转子强度校核

在大流量的高中压工业抽汽工况下，一方面要保证汽轮机高压部分特别是高压转子末两级叶片的安全，另一方面要保证中压供汽压力。这样就要求中压调节阀随机组运行工况参与调整，将原设计功能为常开常闭的中压调节阀改为随机调节阀，改造后的中压调节阀能够随机组工况进行调整。经对中压调节阀及油动机强度进行安全校核，需对每台机组两套中调阀的阀杆、阀芯和阀座进行改造以增强其机械强度和调节性能。增加相应的测点，修改控制逻辑，实现中调门参调的功能，实现中压供热参数的可调。

2.1.3.3 汽轮机通流、汽缸及抽汽口校核

东方汽轮机厂对机组通流、汽缸及汽轮机回热抽汽口进行校核满足要求。

2.1.3.4 转子临界转速校核

经核算，临界转速基本不变，能满足机组安全运行的要求。

2.1.4 锅炉受热面全面校核

改造后，再热器流量降低，给水温度下降10℃，锅炉受热面强度、壁温及减温水已委托东锅进行校核满足要求，运行期间需加强过热器壁温监视。

2.1.5 高中压工业抽汽热工逻辑改造

对汽轮机中压调节阀控制逻辑和供热调节控制逻辑进行改造实现全程自动化过程控制，实现双抽可调供热。

2.1.6 机组补水系统改造

高中压工业抽汽供热节能改造后机组补水约为360t/h，利用雾化除氧技术优化机组补水系统改造确保给水和凝结水的含氧量合格。

2.1.7 配套建设高中压工业抽汽管网

2.2 供热改造实施

2011年4月，濮阳公司开始实施供热改造；#2机组供热改造于7月上旬完工并投入运行；#1机组供热改造于11月15日前完工；#2机供热本体改造计划于2012年4月实施。供热改造主要包括前期论证、方案审查、厂内管网建设、厂外管网建设及主机本体改造等工作，供热改造实施分以下几个阶段：

（1）2010年7月至2011年7月，由东汽和东锅对供热改造进行可行性分析。

（2）2010年11月至2011年1月，由华北电力设计院工程有限公司对供热改造进行可行性研究。

（3）2011年1月25日，河南分公司组织审查改造方案。

（4）2011年3月10日，集团公司安生部组织对改造方案进行审查。

（5）#2机组供热改造于7月上旬完工并投入运行。

（6）#1机组供热改造于11月15日前完工。

（7）#2机供热本体改造计划于2012年4月实施。

3 供热改造节能效果分析

供热改造后，每年节约标煤量为2.31×104t。在非采暖期，供电煤耗下降52.8g/kWh，利用小时数以2500h计算，改造后供电量为2.756×108kWh，可节约标煤14556t；在采暖期，供电煤耗下降36.3g/kWh，利用小时数以1000h计算，改造后供电量为2.3745×108kWh，可节约标煤8608t； 具体见表2。

表2 供热改造节能效果分析一览表

4 工业抽汽供热改造经济性分析

4.1 工业抽汽供热改造投资

供热改造主要包括主机本体改造费用662万元；管网建设费用1100万元；高压蒸汽压力匹配器及减温减压器设备费用432万元；热工控制系统改造费用275万元；机组补水系统改造费用172万元等；供热改造费用合计为3638万元，具体见表3。

表3 供热改造投资一览表

4.2 工业抽汽供热改造收益核算

4.2.1 节煤量收益

供热改造后，每年节标煤量为2.31×104t，按照每吨标煤为1000元，则每年收益为2310万元。

4.2.2 供热收益

供热改造后，每年对外供热为450×104GJ，按照供热利润4元/GJ，则每年供热收益为1800万元。

4.2.3 供热总收益

供热改造后，每年供热总收益为4110万元。

4.3 工业抽汽供热改造经济性评价

供热改造后，每年供热收益为4110万元，投资回收期约为0.88年，工业抽汽供热改造效益显著。

5 结束语

濮阳公司通过供热改造抢占了工业抽汽供热市场，优化了公司机组指标，增强了公司市场竞争能力和盈利水平，供热改造效益显著，2011年11月份实现投产6年来首次盈利。2011年濮阳公司供电煤耗降至294.81g/kWh，#1、#2机组供电煤耗在集团公司同类机组中稳居第一、第二位，达到了全国同类型机组先进水平。濮阳公司始终把开拓工业抽汽供热市场作为企业发展转型的第一要务，全力争取2012年实现扭亏为盈的目标，为创新电厂经营模式，加快建设 “综合经营型、节能环保型、安全和谐型”电厂奠定坚实基础。

[1]翦天聪.汽轮机原理.水利电力出版社,1992

[2]李青,张兴营,徐先照.火力发电厂生产指标管理手册.中国电力出版社,2007