淄博电厂汽水系统设计特点总结

2014-03-08张亚鹏杨文泽宋景明

应用能源技术 2014年7期

张亚鹏，杨文泽，宋景明

（国核电力规划设计研究院北京 100095）

0 引言

华电淄博热电位于山东省淄博市张店区。按照国家节能减排上大压小政策要求，企业计划关停现有小机组，另外，华电淄博热电有限公司与山东省发展改革委员会、淄博市人民政府、山东电力集团公司及不同热电企业签署的关于拆除小火电机组协议，关停100 MW以下小火电机组。根据产业政策要求:华电淄博热电有限公司2×330 MW级热电机组扩建工程，完全符合目前国家节能减排上大压小的热电联产发展政策装机规模［1－2］。

华电淄博热电厂经过关停小机组后，保留2×145 MW抽凝供热(供工业用汽)机组，额定供热能力100 t/h，最大供热能力360 t/h。新建2×330 MW级双抽凝汽式供热机组，对外提供的供采暖用汽满足城市发展中长期需求，对外提供的工业用汽为工业生产企业扩大再生产提供保障。

5号机组于2012年12月10日完成168 h满负荷试运移交生产。6号机组于2013年11月9日完成168 h满负荷试运移交生产。各项试运指标优良。文中对淄博电厂扩建工程汽水系统设计特点进行简要的介绍，供同类型工程参考［3－4］。

1 主机设备选择

1.1 锅炉

型式:亚临界、一次中间再热、单炉膛平衡通风、自然循环汽包炉、四角切圆燃烧、全钢架构、运转层以上露天布置、∏型炉，固态排渣。

主蒸汽流量: 1109.5 t/h

主蒸汽压力: 17.4 MPa

过热/再热蒸汽温度: 541/541℃

给水温度: 279.1℃

锅炉效率: 92.29%

生产厂家: 东方锅炉厂

1.2 汽轮机

型式:亚临界、中间一次再热、两级抽汽、三缸两排汽、凝汽式汽轮机。

额定功率: 330 MW

额定主蒸汽压力: 16.67 MPa

主蒸汽/再热蒸汽温度: 537/537℃

抽汽压力(工业/采暖):0.981/0.5 MPa

生产厂家: 东方汽轮机厂

1.3 发电机

型式:QFSN－330－2－20水氢氢、自并励静止励磁系统的汽轮发电机。

额定容量: 388 MVA

额定功率: 330 MW

额定功率因数: 0.85(滞后)

额定电压: 20 kV

额定转速: 3000 r/min

额定频率: 50 Hz

保证效率: 98.9%

相数: 3

定子绕组连接方式: YY

励磁方式: 自并励静止励磁

冷却方式: 水氢氢

生产厂家: 东方汽轮发电机厂

2 汽水系统主要设计特点

2.1 锅炉采用5%BMCR启动疏水旁路

亚临界电站锅炉传统设计均设有5%BMCR容量的过热器启动小旁路和100%BMCR排量的安全阀，国内大部分机组汽机同时均设计汽轮机旁路。工程无单独设计汽机旁路，通过考虑利用5%BMCR容量的过热器路和100%BMCR排量的安全阀进行启动和甩负荷，使工程机组投资少，系统和运行简单等特点。

锅炉启动时，通过5%BMCR启动疏水旁路控制过热蒸汽压力和温度，以缩短启动时间。在锅炉尾部后烟井下部环形集箱上布置4根疏水管，前后集箱各2根，每根疏水管上串联布置两只DN50电动截止阀，4根管道汇总后由一根总管分别接至定排扩容器和汽轮机凝汽器。锅炉冷态启动时，该系统内介质温度为4.12 MPa压力下的饱和温度，疏水阀全开，通过增加炉膛燃烧率来提高过热蒸汽温度，以加快启动速度。热态启动时，为排除过热器中的冷凝水，疏水阀也需打开，启动过程中过热蒸汽温度由炉膛燃烧率控制，过热蒸汽压力由疏水阀控制，当汽机并网后关闭该疏水阀。

2.1.1 汽轮机采用高压缸启动

汽轮机启动方式分为高压缸启动、中压缸启动和高中压缸联合启动。启动方式也受限于系统配置。工程锅炉采用5%BMCR启动疏水小旁路，汽轮机取消旁路设计。中压缸启动和高中压缸联合启动方式对汽轮机旁路具有很大的依耐性，而高压缸启动对汽轮机旁路无要求，仅需主蒸汽满足冲转参数要求即可，而锅炉采用5%BMCR启动疏水小旁路便可满足。故工程不设置汽轮机旁路，汽轮机采用高压缸启动也可实现机组正常启动。目前成功运行电厂莱芜电厂、蓬莱电厂等。

2.1.2 机组停机

机组计划正常停机分两步:机跟炉方式滑压将负荷，汽轮机关闭主汽门，采用手控动力释放阀对空排汽，直至完全停机。

机组甩负荷时，高压主汽门和中压主汽门同时关闭，炉内压力将升高，此时锅炉通过过热器出口和再热器出口的安全阀排除工质，释放压力，防止过热器和再热器超压，达到安全停机，另外，过热器和再热器出口还设有动力释放阀(PCV阀)，可通过动力释放阀减小安全阀动作的次数，以便更好控制过热器和再热器压力。

2.2 启动汽源采用老厂工业抽汽

新建机组启动所需启动汽源要求:除氧器启动除氧，锅炉启动邻炉加热，启动给水泵调试、启动驱动蒸汽，轴封启动汽源、暖风器加热用蒸汽和化学生水加热等所需蒸汽约为50 t/h，这个工程为扩建工程，老机组抽凝式机组，具有100 t/h额定抽汽，其最大抽汽能力为360 t/h，正常运行抽汽的富裕量足以满足新建机组的启动所需汽源。

故工程无设启动锅炉房，采用老厂工业抽汽作为新建机组的启动汽源。

2.2.1 给水泵汽轮机取消高压汽源

机组启动，给水泵汽轮机启动汽源通常先采用辅助蒸汽，待汽轮机高压缸排汽满足给水泵汽轮机进汽参数要求时，将给水泵汽轮机进汽切换至汽轮机冷段，随着机组负荷增加，四级抽汽满足给水泵汽轮机进汽参数要求时，将给水泵汽轮机进汽切换至四级抽汽，此时给水泵汽轮机完成启动过程;停机与启动逆向进行即可。此种启停方式主要是为了减少辅助蒸汽用汽，减小启动锅炉容量。本期工程为扩建工程，老厂提供的启动汽源参数和流量，均能满足新机组启动所需，故新建机组取消给水泵汽轮机高压启动汽源，使启动系统简化，节省投资和能耗。

2.2.2 辅助蒸汽系统取消高压汽源

辅助蒸汽系统投运，辅助蒸汽汽源来自老厂(邻炉辅汽)，待机组冷段参数达到辅汽参数要求时，将辅助蒸汽汽源切换至冷段，待机组四级抽汽参数达到辅汽参书要求时，将辅汽汽源切换至四级抽汽，达到最终汽源切换。本期工程取消辅助蒸汽冷段汽源，简化系统，节省投资和能耗。

2.3 采用2×50%汽动给水泵，取消启动/备用电动给水泵

随着电力设备设计水平制造工艺的提高，设备的运行可靠性也随之提高，合理减少设备的备用量成为降低造价的有效手段。根据国内电厂调研(潍坊电厂、衡水电厂、华能营口电厂等)，汽动给水泵组故障率极低，在启动汽源可靠的情况下，均可实现不采用启动电动给水泵，汽动给水泵独立启动的运行。

本期工程考虑为扩建工程，有充足的启动汽源，故考虑取消电动启动/备用给水泵。其优点:减少电动给水泵投资、简化给水系统、降低厂变容量、提高厂变利用率、优化主厂房布置等。

随着汽泵可靠性的不断提高，电动给水泵的备用功能越来越弱化，启动汽源可靠的情况下，可通过电厂自身的功能要求，考虑取消电动给水泵具有可行性。

2.4 真空泵冷却水系统优化

水环式真空泵在运行时，为保持抽吸能力，其密封用水必须保持一定的过冷度，如水温度升高，则真空泵密封水发生汽化，其极限抽真空值就是该温度对应的饱和压力，通常真空泵工作液冷却水采用冷凝器冷却水。因此冷凝器的工作压力实际受两个因素制约:循环水温度及冷凝器端差和真空泵的抽吸压力。

根据真空泵运行和冷凝器运行原理:真空泵工作液和冷凝器采用相同冷却水时，凝汽器的工作压力会因真空泵的极限抽吸压力的增大而提高，凝汽器的真空度达不到循环水对应的理想真空。根据汽轮机背压修正曲线:真空度每降低1 kPa，汽轮机的出力将降低0.5%，即1.65 MW。为了使凝汽器背压能达到循环水对应的理想背压，真空泵冷却水温度需适当合理的降低。

本期新建机组真空泵工作液冷却水采用循环冷却水(同冷凝器冷却水)，并考虑采用工业水掺凉，同时，还考虑了空调制冷回水备用，以确保真空泵的抽吸大道循环水对应的凝汽器理想的真空度，提高效率。