湿冷汽轮发电机组润滑油系统热量回收利用方法探讨

（东方汽轮机有限公司，四川 德阳，618000）

湿冷汽轮发电机组润滑油系统热量回收利用方法探讨

薛军，史宣平，李芳

（东方汽轮机有限公司，四川 德阳，618000）

文章主要介绍了一种对湿冷汽轮发电机组润滑油系统在运行时产生的废热进行利用的方法。本方法节约了电厂运行成本，延长了冷油器使用寿命，提高了机组经济性。

湿冷，冷油器，热量，利用

0 引言

汽轮发电机组的润滑油系统是强制循环润滑系统，该系统的回油需要用一定量的冷却水通过冷油器对其进行冷却，冷却水源通常来自电厂开式或闭式循环冷却水系统，常规需水量约为300～1 000 t/h（根据润滑油系统所需润滑油量确定冷却水流量）。通过冷油器与润滑油的热交换，由通过冷油器的冷却水将润滑油系统热量传给外部环境，该热量并未被回收利用就被排放到外部环境中，这些散失的热量会对外部环境产生热污染。通常情况下通过冷油器的冷却水水质较差，冷油器容易结垢，严重影响换热，需定期清除，增大了该设备的维护工作量及运行维护成本。

常规湿冷汽轮机组运行背压较低，其乏汽冷却后对应的凝结水温度较低，例如：凝汽器背压为4.9 kPa.a时，其凝结水对应的温度为32.5℃，比常规湿冷机组冷油器要求的冷却水温（38℃）低5.5℃，在凝汽器凝结水温度低于38℃时是完全可作为冷油器的冷却介质的。基于此，本文提出一种湿冷汽轮发电机组润滑油热量回收利用方法，该方法既可回收利用润滑油系统产生的废热，又可减轻冷油器结垢，还可减少末级低加抽汽量，增大机组发电功率，降低机组热耗，节约部分或全部进入冷油器的冷却水，减少对环境的热污染。

1 具体原理及实施方案

由图1可知，汽轮机乏汽经凝汽器进行热交换后形成的凝结水要通过回热系统重返锅炉产生蒸汽，其热源主要来自汽轮机各级回热抽汽和锅炉自身加热系统。通过将润滑油系统冷油器与汽封加热器并联的方式，将湿冷机组冷油器冷却水来源改至凝结水泵出水口，当凝汽器凝结水温低于冷油器设计最高水温，则部分或全部凝结水充当冷油器的冷却水，这样就充分利用了润滑油系统产生的废热，使回热系统增加一个额外的热源输入点，增加回热系统吸收热量的同时降低了末级低加的抽汽量，从而增大机组发电功率，降低机组热耗。

图1 冷却原理图

2 系统工作原理

如图2所示，循环润滑油系统通常配有两台冷油器5，一用一备，通过切换阀6切换，择一使用。冷油器冷却水来自凝结水泵后，其水侧入口压力较高，建议采用管式冷油器。

右边的冷油器5B为未改造的冷油系统，润滑油的回油温度通常在60～65℃，经循环冷却水冷却至40～45℃，常规需水量约为300～1 000 t/h。

左边的冷油器5A为改造的冷油系统，包括湿冷凝汽器1、凝结水泵2、汽封加热器3、末级低压加热器4。

从凝结水泵2的出口引一支路，将湿冷凝汽器1中的凝结水部分或全部引入冷油器5A，替代常规的循环冷却水，凝结水温度通常被控制在39℃以下，通过调整调节阀W3的开度来调节通过冷油器凝结水的流量，将润滑油的温度冷却至～45℃，同时，凝结水也会被加热至～45℃，升高了～6℃，这样，即可减少末级低压加抽汽量，降低机组热耗，增加发电功率，又可节约闭式循环用水量。

图2 湿冷机组润滑油热量回收利用系统图

3 系统的运行过程

机组投入运行后，当背压低于7 kPa.a时，此时凝汽器凝结水对应的温度～39℃，全开W1、W2阀，关闭V1、V2阀，切换至冷油器A投入运行，根据润滑油出口温度控制W3阀开度，满足冷油器出口油温要求。机组凝结水温低于冷油器设计最高水温如38℃时，由部分或全部凝结水充当冷油器的冷却水。

当背压高于7 kPa.a时，全开V1、V2、W3阀，关闭W1、W2阀，切换至冷油器B投入运行。

待机组背压降到低于7 kPa.a时，再切回冷油器A运行。

4 具体实施方案

采集湿冷机组润滑油系统运行情况，分析进、回油温度及流量数据。

按湿冷机组润滑油热量回收利用系统图（见图2）进行系统设计，主要由阀门（W1、W2、W3）及相关管道组成。

冷油器进行热力计算，对其换热能力进行校核。

阀门（W1、W2、W3）及管道设计选型，相关阀门控制逻辑制定修改。

湿冷机组在冷油器切换后的机组热平衡需重新核算。

按图2进行相关系统改造。

5 经济投入和收益分析

以东汽600 MW亚临界湿冷机组为例，分析机组出力收益及经济收益。

（1）机组出力收益分析

计算冷油器吸热量：Q=Go×Cp×（T1-T2）

式中：

Q—冷油器的吸热量（kJ/h）；

Go—润滑油量（L/min）；

Cp—比热（kcal/kg·℃）；

T1—进油温度（℃）；

T2—出油温度（℃）。

汽轮机在THA工况下运行，润滑油系统需油量为5 700 L/min（包含发电机需油量），比热取1.97 kJ/kg·℃，冷油器入口油温为65℃，出口油温为45℃，由此计算冷油器吸热量为：Q=5 700 L/min×1.97 kJ/kg·℃×20℃=3 278.8 kW。

将冷油器吸收的热量带入汽轮机回热系统，经核算得知机组热耗将降低约3～5 kJ/kW·h，同时机组出力增加～240 kW。

（2）机组经济收益分析

A.发电量增加的收益：按照上网电价0.35元/ kW·h、年利用小时数按4 000 h（扣除夏季高背压工况）计算，全年发电收益为：0.35元/kW·h× 4 000 h/y×240 kW=33.6（万元）

B.节约标煤的收益：按热耗收益4 kJ/kW· h、年利用小时数4 000 h（扣除夏季高背压工况）计算，全年节约标煤约343 t；标煤价格按照500元/t考虑，节约煤炭消耗资金约17.14万元。

（3）成本分析

实现该方案仅需增加少量与冷油器连接的冷却水管道和普通截止阀，总投资不超过10万元。

6 结束语

通过使用上述方法可使电厂减小对外部环境热污染，同时对机组具有节能降耗效果；采用凝结水作为冷油器冷却水，其水质远远优于开式冷却水或闭式冷却水，可有效降低冷油器的污染、结垢，使冷油器长期处于高效运行状态，节约冷油器运行、维护成本。

[1]中国动力工程学会.火力发电设备技术手册:第4卷:火电站系统与辅机[M].北京:机械工业出版社,2007.

[2]蔡颐年.蒸汽轮机装置[M].北京:机械工业出版社,1982.

[3]傅秦生,何雅玲,赵小明.热工基础与应用[M].北京:机械工业出版社,2001.

[4]朱明善.工程热力学[M].北京:清华大学出版社,1995.

东汽要闻

公司中标国内首台垃圾发电再热机组

2016年9月18日，公司正式中标光大环保（中国）有限公司投资的“江阴三期垃圾发电1× 25 MW中温次高压一次再热汽轮发电机组”项目，该项目于9月13日签订技术协议。

该项目为国内在垃圾发电领域的第一台再热机组，是东汽再热机组的又一次市场突破。经测算，再热技术在垃圾发电工程的应用将会为用户每年多增加千余万的利润。

该项目是再热机组在垃圾发电领域的首次应用，市场前景看好。

Discussion on Heat Recovery and Utilization Method of Water Cooling Steam Turbine Lubricating Oil System

Xue Jun，Shi Xuanping，Li Fang
（Dongfang Turbine Co.,Ltd.,Deyang Sichuan,618000）

This paper mainly introduces the utilization method of waste heat generated by the water cooling steam turbine lubricating oil system at runtime.The method saves operating cost of power plant,prolongs the service life of the oil cooler，improves the economy of the unit.

water cooling，oil cooler，heat，use

TK263

：A

：1674-9987（2016）04-0005-03

10.13808/j.cnki.issn1674-9987.2016.04.002

薛军（1979-），男，工程师，工学学士，主要从事汽轮机系统和工程设计工作。