25MW热电联产机组循环水低真空供热改造效益分析

李云

（河北盛华化工有限公司，河北张家口075000）

25MW热电联产机组循环水低真空供热改造效益分析

李云

（河北盛华化工有限公司，河北张家口075000）

阐述了热电联产低真空供热的安全可行性及经济效益。单台机组年实现增加供热面积24万m2，同类机组整个供暖期多发电产生的效益为1 134万元，同时减少了大气污染。

循环水低真空供热改造；供热面积；节能减排；环境保护

1 项目实施前的基本情况及项目建设的意义

盛华热电厂现有2台25MW型号为C25-4.9/ 0.981汽轮机，其中，3#机组已改造为低真空满负荷运行，实现了满负荷循环水集中供热，2009-2010年供暖效果和设备运行效果良好，并能提供稳定的热源。该项目实现了发电系统和供热系统的独立运行和安全运行。汽轮机低真空运行既消除了凝汽器的冷源损失，又提高了整个电厂的热循环效率，是能源的综合利用，省煤、节电、节水，是实现清洁生产的一项技术措施。对热电清洁生产具有重大意义。由于供热面积由2007年的80m2增加到2010年190m2，2011年高新区供热面积继续扩大，另一台机组改造为低真空满负荷运行势在必行。

2 技术来源及成熟情况

汽轮机设备低真空改造技术是成熟的、先进的，并具有制造相同容量机组运行成功的实践经验。该公司结合国内外低真空使用情况，经过研究和考察，自主开发了热电联产-凝汽器循环水低真空供热项目，且自主实践与先期低真空运行工艺已成熟。

汽轮机低真空运行，通过控制进入凝汽器的“原冷却循环水系统”和“供热循环水系统”的流量比例可以方便灵活地调节余热用量，在满足供热量不断变化需求的同时，也实现了对发电系统的“无干扰”运行，通过采用以下供热技术达到了安全、稳定运行的供热要求。

（1）保留原循环冷却水系统，将凝汽器循环水改为双流程，即凝汽器—凉水塔和凝汽器—热网2个流程，利用阀门进行灵活切换。

（2）考虑到改造以后冬季运行时，凉水塔循环水系统的流量变小并需经常进行调节，故新增1台变频水泵（12SH-13）。将原来的大流量泵停运，在不影响发电系统原有发电量的情况下，可控制进入凝汽器冷却水量和热网回水量的比例，实现初寒、严寒、末寒期所需供热温度40~75℃的灵活调节。

（3）改造凝汽器后汽缸喷水降温装置,将原来减温喷水装置，改为喷水雾化装置，并根据设定温度自动减温。使排汽缸温度控制在80℃以下,避免对机组振动及寿命影响。

（4）考虑到低真空运行后对凝汽器的影响，排汽温度升高和循环水压力变化,必将对凝汽器的安全运行产生恶劣的影响，做以下改造。

a.对凝汽器的所有连接螺栓（原材质为Q235）进行更换为45#钢的螺栓。

b.通过计量泵加装加药装置为整个系统加入阻垢剂。为防止循环水在凝汽器内沉积结垢影响传热效果,降低出力,在循环水系统补充水管道中加入阻垢剂,使采暖循环水的pH值控制为7.5~8.0,能达到非常良好的防垢效果。

c.在冷却循环系统新增加变频补水泵。以保证在循环水供热时安全运行,凝汽器内保持稳定的冷却水压,减少对热网冲击,确保整个系统安全经济运行。

d.凝汽器中不锈钢管在60~70℃时更容易结垢，影响换热效果，所以，补水的水质是经水处理工段反渗透处理过的除盐水。

（5）冷油器、空冷器在低真空供热后，原系统的水温已不能使其正常工作，单独引一路低温的冷却水进行冷却。

（6）轴封加热器原使用的凝结水温度升高，不能正常工作，需要从除盐水（冷水）单独引一路到轴封加热器，确保汽轮机的前后轴封漏汽能够通畅到达轴封加热器。

（7）在原循环冷却水的来水和回水总阀上增装旁路电动调节阀，确保供暖期间整个热网系统的压力稳定和供热温度及电负荷的灵活调节。

（8）由热网循环水系统与凝汽器循环冷却水系统通过1个均压管直接连接组成的两级泵系统独立运行，保证了热网、热源的安全性。

（9）针对热网系统水力平衡问题，提出了双静压线的方法，同时采用了分布式变频技术解决了有些用户流量不足的问题。在热量平衡管理上，各热力站通过“现场仪表—PLC—中央监控室”联网方式实现了“现场—PLC—远程”的三级控制，达到了热力站统一管理和调度。

采用汽轮机低真空运行可将凉水塔排入大气的热量用于城市集中供热，背压可以提高到0.04MPa，冷却水出口温度最高可达到75℃，直接用循环水供暖减少了冷源损失，节约电厂耗水量，能显著提高电厂的经济性。单台机组年节约标煤可达25 500 t，减少污染，改善了城市环境。热力站也通过均压管构成了二级泵混水直供方案，方便地实现热力站的质调节和量调节。汽轮机低真空供热如图1所示。

图1 汽轮机低真空供热工艺流程图

3 技术先进性评价

抽凝式汽轮机低真空运行方式是热电厂冷源损失热量的再利用。该项目的应用领域为热电联产、供热为主的中小型热电厂，通过将原来利用一次抽气（参数：0.98MPa、300℃）直接供热改为利用汽轮机凝汽器通过凉水塔排入大气的凝汽余热作为供暖系统热源，利用凝汽器的冷却水作为供暖系统的热网循环水，这种运行方式可节约大量的供暖抽汽，降低电厂的耗水量。

将热电厂凝汽器的冷却循环水系统改建成2套可独立运行的流量可调节的循环水系统，其中，一套是通过凉水塔凉水的原冷却水系统；另一套是用于供热的余热提取系统。通过改变2套水系统的流量比例关系可以实现供热温度45~75℃的灵活调节，并且，机组改造以后不影响发电系统的正常发电工作。在同一种供热系统中综合应用了以下几方面。（1）采用不影响发电系统正常发电，并且能够改变余热使用量的技术，年节约标煤25 500 t；（2）热源采用了二级泵余热提取技术方案；（3）采用了分布变频泵的一次网热能传输方案；（4）热力站采用了二级泵输方案；（5）全网采用了热源—热力站双静压线工艺系统方案；（6）实现了热源—热力站全网计算机统一监控管理的热力站无人值守等6项先进供热技术。通过热电联产-城市汽轮机循环水低真空集中供热项目的改造，热能效率达到80%，标准煤耗为152 g/（kW·h），处于国内先进水平，该技术获得了河北省科技成果奖。该技术适合我国天然气相对匮乏、主要以燃煤为主的国情，既可实现规模型的分布式能源结构，又利于燃煤污染的综合治理，是绿色清洁环保项目，在城镇集中供暖工程采用的技术中处于先进水平。

4 项目建设主要内容

项目建设的改造内容如下。改造汽轮机转子第九级压力级叶轮及全四维叶片；改造汽轮机转子第十级压力级叶轮及全四维叶片；改造汽轮机转子第十一级压力级叶轮及全四维叶片；改造第九级全四维隔板；改造第十级全四维隔板；改造第十一级全四维隔板；后汽缸雾化喷水自动减温控制系统改造。

5 项目投资情况

设计改造费为240万元，安装费为18万元，合计258万元。

本项目只需1个月就可完工，并即可投入满负荷正常运行。

6 效益分析

2011年该公司3#、4#机组投入低真空供热运行，由于3#机已经改造为低真空满负荷运行，4#机没有改造，运行参数不一样，运行参数见表1。

表1 3#、4#机组运行参数

2011年运行情况表明，3#机组比4#机组每小时多发电9MW，多供热12MW。每度电按0.35元计，供暖期为150天，则整个供暖期3#机比4#机多发电产生的效益为：9 000×0.35×24×150=1 134（万元）。

按每平方米需50W热量计算，12MW的供热面积为：24万m2。

从以上计算可知，4#机改造低真空运行后，每年多产生效益1 134万元，可增加供热面积24万m2。

7 推广应用前景分析及对提升行业清洁生产水平的作用和影响

汽轮机冷凝器低真空运行循环水供热属汽机的一种变工况运行，经过改造机组后，汽轮机可在低真空工况下满负荷运行。凝汽器作为热网一级加热器，热网中的热用户相当于冷却塔，利用汽轮机排汽的汽化潜热加热热网循环水进行供暖，循环水在凝汽器中吸收热量送到热用户散热后，再回到凝汽器吸收循环，从而将汽轮机排汽的汽化潜热加以利用，消除了冷源损失，提高了热电厂的能源综合利用效率和经济效益,实现了能源的阶梯利用。

该项目的推广应用的范围为热、电、汽联供的热电联产厂，可实现热、电、汽综合利用，能够有效地解决热电厂综合热效率偏低的问题。

张家口地区没有实现集中供热的居民区还很多，利用分散的小锅炉供热，能耗高、环境污染大。以凝汽器循环水系统改造为重点的低真空供热系统可实现低能级的余热充分利用，来代替供热范围内的小锅炉，逐步实现集中供热，而且随着供热面积的增大，系统的运行稳定性也大大增加。

通过对汽轮机转子末三级叶轮、叶片及隔板改造，可使汽轮机低真空满负荷运行，提高设备的效率。通过对改造成功3#机组低真空供热经济性计算，证明该汽轮机低真空改造是完全可行的，且可实现当年投资当年回收的目的，低真空改造减少了环境污染，提高了电厂经济效益。

25MW cogeneration unit circulatingwater low vacuum heat supply reformation benefitanalysis

LI Yun
(HebeiShenghua ChemicalCo.,Ltd.,Zhangjiakou 075000,China)

The feasibility and economic benefits of the the cogeneration low vacuum heatingwas described. Generating unit increase the heating area of240 000m2,similar units throughout the heating period of power generation efficiency as11.34million yuan,while reducing air pollution.

circulatingwater low vacuum thermal;heating area;energy saving;environmentalprotection

book=34,ebook=45

TK11+5

B

1009－1785(2012)06-0034-03

2012-01-09

李云（1972年—），男，助理工程师，2010年毕业于燕山大学机电一体化专业，现于河北盛华化工有限公司热电二分厂工作。