某超临界600 MW可调整式双抽供热机组供热经济性分析

曾广斌

(江苏南热发电有限责任公司，江苏南京210035)

江苏南热发电有限责任公司响应国家 “上大压小”的要求，于2007年将总装机容量405 MW的6台小机组全部拆除，原址重建2×600 MW超临界供热机组。2007年5月份开始主、辅机设备招标，2008年2月份开工建设。分别于2010年1月、8月通过电网168 h考核，脱硫、脱硝同步投入商业运行。2号机组直到2012年9月26日才核准，在此之前仅在电网缺电时随时投入发电。2010年6月，1号机组开始对外供热，主要热用户为南京帝斯曼东方化工有限公司。经过多方努力和南京市环保部门的大力支持，东方公司2台75 t/h锅炉先后于2011年5月16日、2011年7月4日停役，供热量由原来的30 t/h提高到150 t/h，同时减少污染物的排放。通过机组供热，机组煤耗降低 3～8 g/（kW·h），年节约标煤约 2～3 万 t。

1主要设备及技术规范

江苏南热发电有限责任公司2×600 MW超临界机组的主要设备及技术规范如表1、表2、表3所示。DCS系统主、辅控均采用艾默生OVATION系统，DEH/ETS采用日立HIACS-5000M系统。

2中压供热现状

江苏南热2×600 MW机组是目前中国首台600 MW超临界燃煤双抽调整式供热机组，机组供热参数：中压蒸汽 3.8～4.2 MPa，380～430℃；低压蒸汽0.8～1.2 MPa，300～330℃。机组供热抽汽流量按照额定中压100 t/h和低压100 t/h设计，最大可满足中压150 t/h和低压150 t/h的抽汽供热能力。其双抽调整式供热机组系统图如图1所示。

由图1可见，双抽机组有2个抽汽口，一个在中压缸下部排汽口处，靠联通管碟阀控制低压抽汽压力。一个在再热器和中压调节阀之间，靠中压调节阀来控制中压抽汽压力。目前，南热600 MW超临界汽轮机为国内外最大的双抽调整式供热机组，因此在供热调试期间尚无成熟的技术经验可借鉴。2010年5月31日，完成对东方公司中压供热管线冲管。2010年6月7日，首次进行试供调试。2010年7月22日，1号机组正式供热。2010年7月23日，1号机组在做中压供热负荷底限试验过程中中调门关闭被迫停机，经东汽厂将1号汽轮机油动机油压由11.2 MPa升高到14 MPa，中调门

表1锅炉参数

表2汽轮机参数

表3发电机参数

参调安全系数在原有基础上可增加1.27倍，中调门前后最大压差可由1.5 MPa提高到1.7 MPa；增加再热压力与中调门后压差监控值；供热工况下采用中调门顺序阀运行模式。

经改造调整后1号机中压供热调试采用中调门顺序阀调节方式是可行的，能够提供合格的中压蒸汽产品，即中压供热压力达3.80 MPa以上，但惟一遗憾的就是AGC必须在420～600 MW之间变化，不能达到省调要求的360 MW低限运行。造成中压供热不能在360 MW负荷运行原因为中调门实际提升力不足，与理论计算有一定的误差。

2.1调节情况

（1）机组在启动、带负荷和纯冷凝工况，左、右中联阀同时开启，机组采用纯冷凝常规运行方式。

（2）当机组达到一定负荷开始准备再热热段工业抽汽时，中调门将采用顺序阀调节方式。

（3）接受供热指令后，再热供热压力不能满足要求时，按阀门曲线逐渐关闭中压调节阀，关闭的同时注意监测再热热段压力。

（4）阀门关闭过程中注意监测中压调节阀前后压差，当压差大于1.5 MPa（a）时停止关闭阀门，当压差超过1.7 MPa（a）时减小或停止供热。

2.2调节特点

在汽轮机中压供热工况下，出力范围在400～550 MW之间，采用顺序阀运行方式后，在此区间内可将中调门开度整体提高5%，从而避开阀门在小开度参调时关闭的可能；同时阀门可调范围明显增加，调节性能得以明显改善。而其安全性已经得到东方汽轮机厂相关技术部门的认可。

南热发电责任有限公司的主要热用户南京帝斯曼东方化工有限公司，其2台75 t/h锅炉，经多方努力和南京市环保部门的大力支持，先后于2011年5月16日、2011年7月4日停役，供热量由原来的30 t/h提高到150 t/h。2012年4月份公司又针对中压供热管道压损大的问题，优化热网管线结构、增大热网通流面积，目的是降低压损。1号机组中压热网经技术改造后，中压热网压损减小 0.28 MPa，热耗减少 63 kJ/（kW·h）。

图1南热双抽调整式供热机组系统图

目前中压供热量平均在125 t/h左右，低压供热几乎没有。采用的正常中压供热方式：1号机组单独供中压供热，2号机组的中压供热系统处于热备用状态，可在需要时进行快速切换。

3中压供热经济性分析

3.1中调门的节流损失

南热发电责任有限公司机组在480 MW负荷时供中压供热130 t/h，根据计算与不供热时比节流损失达到 60 kJ/kg左右，折算成热耗 100 kJ/（kW·h）左右，只有当负荷大于520 MW时节流损失才很小，因此负荷低供中压供热损失较大。

中调门的节流损失计算的思路。把中调门的节流过程看着绝热过程，节流前后焓值不变，熵增加，而熵增加就意味着可做功能力的下降。通过将熵增加的数值乘上节流点的绝对温度来计算节流损失。一组1号机组节流损失计算数据对照表如表4、表5、表6所示。

表4中调门在不同负荷下的固有节流损失

从表5数据可以看出，当负荷大于520 MW时节流损失才很小，负荷低供中压供热损失增加幅度也越大。同时相同负荷下，供热量越大中调门的节流损失也越大。2011年至2012年1号机组平均负荷率在80%左右，平均中压供热流量在125 t/h左右，从表4和表6的数据表，通过插入法可以算出因中压供热中调门节流增加的节流损失55 kJ/kg左右。

3.2中压供热对机组指标的影响

2011年12月和2012年3月，分别做了1号机组纯凝工况和供热工况的对照性能试验。试验结果如表7所示 （供热工况试验时仅供中压供热，供热流量112～122 t/h）。

表5大流量中压供热时中调门在不同负荷下的节流损失

表6相同负荷下中压供热不同流量时中调门在的节流损失

从表7中可以看出，要供中压供热工况在相同供热流量时，随负荷增加热耗和煤耗下降幅度也随之增加，同时以上数据也反应出随负荷增加节流损失逐渐减少，且在520 MW时是临界点。

表7纯凝/供热工况性能试验数据对照表

4提高中压供热经济性的措施

通过以上数据分析可以得出相同供热量下负荷越低中压调门节流损失越大，同负荷下供热量越大中压调门节流损失越大，中压缸效率下降越多。负荷越高、供热量越大机组经济性越好，煤耗降低越多。从供热的安全性要求两台机组并供更安全，但由于中压供热需要减温，这样在两台机组并供时两台机组负荷不同且变化时，每台机组的供热抽汽流量波动较大，造成中压供热温度波动太大；同时从经济性的角度来说单机大流量供热的会更好，所以目前公司采用单机供热，另一台机组的中压供热系统处于热备用状态，在事故情况下可快速切换到邻机供热，最大程度地减少对热用户的影响。

在上述运行方式下，要尽可能提高供热的经济性，最好是稳定供热机组负荷在520 MW以上运行，但江苏省电力调度中心要求所有600 MW机组都必须投AGC运行。可以设法向市政府争取供热机组的优惠政策，要求用全厂负荷作为总量调整，将供热机组的负荷相对稳定，用另一台机组参与AGC调整。加大低压热用户的扩展，增加低压供热量，进一步提高机组的经济性。

5结束语

超临界或超超临界大机组供热是个新课题，但却是大势所趋，也是随着环保节能要求的提高，新建大机组所要面临的一个共性问题。超临界600 MW机组供热在设计时考虑到热用户参数要求，尽量采用高排蒸汽作为中压供热汽源，温度不够可以利用压力匹配器来抽吸少量压力低但温度高的蒸汽混合，或是利用汽－汽交换器的方式来提高温度。同时也要考虑到机组运行时可能遇到的煤种变化对锅炉过热器和再热器的温度的影响；还需要考虑供热量变化对各级抽汽压力和温度的影响、对汽缸效率的影响。