300 MW纯凝机组供热改造经济性分析

张军辉，杜献伟，张文涛



300 MW纯凝机组供热改造经济性分析

张军辉，杜献伟，张文涛

（大唐华中电力试验研究院，河南省 郑州市 450000）

以300MW纯凝机组供热改造为例，根据热负荷参数特点分别分析了采用再热冷段抽汽和再热热段抽汽2种不同的改造方案。通过水力计算得出，采用再热热段抽汽后经减温、减压向外供汽的改造方式，能够满足该用户用热需求。此外，通过本次改造，该机组在平均抽汽工况下可降低发电煤耗7.22g/(kW×h)，年节约标煤11921t，考虑节煤收益后，项目投资回收期为2.94a，具有良好的经济效益。

工业供热；再热冷段；再热热段；减温减压

0 引言

目前，随着我国火电产业结构的不断调整及优化，火力发电厂单一依靠发电提高经济性受到了一定的限制，许多电厂转向供热方向发展。对纯凝机组蒸汽系统适当环节进行改造、接出抽汽管道和阀门，分流部分蒸汽、使纯凝式汽轮机组具备纯凝发电和热电联产两用功能。此改造技术可大幅度降低供电煤耗[1-2]，尤其是对于平均煤耗高于310g/(kW×h)以上的纯凝机组而言，此改造技术是一项降低煤耗、提高电厂经济性的有效 措施。

目前许多学者对此进行了研究，如春健[3]、孙国华等[4]对采用再热冷段抽汽供汽方案进行了研究。孙士恩等[5]通过建立经济性模型分析了采用再热冷段抽汽时供热收益和主机负荷之间的关系。杨圣春[6]通过比较分析得出，300MW以上纯凝机组建议采用压力匹配器法和联通管抽汽法进行供热改造。

供热改造方案繁多，应根据热负荷特点选取适当的改造方案，并非某一方案适用于所有供热改造。本文根据热用户负荷特点着重分析采用再热热段抽汽经减温、减压方式向外供汽和采用再热冷段抽汽通过压力匹配器方式向外供汽2种不同方案，通过水力计算得出最佳的改造方案，从而进一步提高改造的经济性和机组运行的安 全性。

1 机组及热负荷

某电厂2´300MW纯凝机组于2004年建成投产，为亚临界、中间再热、单轴、两缸两排汽、冷凝式汽轮机组，其主要参数见表1。

根据前期热负荷调研，其主要热用户为一家生物公司，距离电厂约15km，根据其工艺特点，热用户要求到厂蒸汽参数为：³240℃，³1.1 MPa，其用汽负荷情况见表2。

表1 300MW纯凝机组基本参数

注：THA工况指汽轮机热耗验收工况。

表2 热负荷汇总表

2 方案比选

根据主机厂家建议，在50%负荷以下时，不建议汽轮机抽汽对外供热；在50%负荷以上时，汽轮机各级高加抽汽、再热系统、中排均有一定对外供汽能力，各抽汽点温度、压力参数见表3。本文主要比较了采用再热冷段或再热热段抽汽方案，根据抽汽口位置不同，有压力匹配器及减温减压器2种不同方案。

表3 抽汽点参数汇总表

2.1 压力匹配器方案

压力匹配器是提高低压蒸汽压力的专用设备[7-8]。其原理是利用较少的高压蒸汽引射低压蒸汽，以混合得到较多的中压蒸汽。通过压力匹配器可以满足不同热用户的用汽参数，达到节能的目的。但其变流量调节性能较差，需要机组保持稳定的负荷以提供稳定的高、低压蒸汽。

表4水力计算结果表明，以热网最大流量为100t/h为例，结合热网输送距离和温降、压降，热网初始参数与机组100%THA负荷再热冷段蒸汽参数相当。因此，在机组THA负荷热网最大流量时，压力匹配器方案不适合本文的研究。

以热网平均流量63t/h为例，选取再热冷段为高压汽源，三、四、五抽为低压汽源，综合考虑热网输送距离和温降、压降，热网初始参数与75%THA负荷工况相当。因此75%THA负荷以下压力匹配器不适合本文的研究。

在100%THA工况下，压力匹配器出口参数达到2.552MPa、305.1℃时，高、低压蒸汽引射系数分别为0.05、0.015、0.01(三、四、五抽)，即抽汽63t/h高压蒸汽，只能引射3.15，0.945，0.63t/h低压蒸汽。压力匹配器所得到的混合蒸汽增量有限，实际经济效益不明显，且需要机组长期处于满负荷状态，不符合供电市场实际情况。

通过以上分析，采用再热冷段为高压汽源，三抽、四抽、五抽为低压汽源的供汽方式不适合本文研究的实际情况，不予考虑。

2.2 减温减压器方案

减温减压器[9-10]是将高参数的蒸汽通过减温减压方式降低为热用户需要的蒸汽参数的设备。根据主机厂家提供的数据，300MW机组再热冷段抽汽量不应超过50t/h，无法满足热用户最大及平均流量工况，因此不予考虑。再热热段蒸汽不受锅炉再热器超温限制，抽汽流量范围相对较广。根据表5水力计算结果可以得出，在供汽流量为63t/h时，50%THA即可满足外网用汽参数需求；在最大供汽流量100t/h时，75%THA以上工况即可满足外网用汽参数需求；在最小流量20t/h时，50%THA工况可以满足外网热用户用汽需求。热网运行的初温为300~340℃，初压为1.5~2.8MPa。

相比再热冷段抽汽，再热热再负荷调节范围大，抽汽温度调节性强，能够满足热网小流量工况时所需要的较高蒸汽初温，同时无需考虑锅炉再热器超温问题，降低机组改造费用。

表4 水力计算汇总表1

表5 水力计算汇总表2

2.3 经济性分析

通过以上分析，本文最终采用再热热段抽汽，经减温减压向外供汽的技术方案。按照100%THA工况核算，改造后可降低发电煤耗7.22g/(kW×h)。按照全年发电利用小时数5500h折算，全年可节约标煤11921t。按照近2年入厂标煤单价平均值980元/t计算，可节约燃料成本1168万元。根据当地物价局备案，售热价为174元/t。采用静态投资7992万元，考虑节煤收益后，项目投资回收期为2.94a，具有良好的经济效益。

3 结论

以某300MW纯凝机组为例，进行抽汽供热改造。根据外网负荷及用汽参数需求，本次改造采用再热热段抽汽后经减温、减压向外供汽的改造方式。改造后在平均抽汽工况下，发电煤耗可降低7.22g/(kW×h)，年节约标煤11921t，静态投资7992万元，投资回收期2.94a，具有良好的经济效益。

[1] 郑莆燕，柴国旭，任建兴．供热改造机组运行性能研究[J]．华东电力，2013，41(6)：1393-1395．

[2] 何晓红，高新勇，陈菁，等．600MW超临界纯凝机组改供热的技术经济性分析[J]．发电与空调，2017，38(6)：24-27．

[3] 春健．300MW纯凝机组再热蒸汽系统供热改造方案研究[J]．应用能源技术，2017(12)：34-36，49．

[4] 孙玉华．国产300MW机组冷再工业抽汽供热改造[J]．天津电力技术，2012(1)：48-49，22．

[5] 孙士恩，高新勇，庞建锋．工业抽汽机组供热改造的变工况热经济性分析[J]．汽轮机技术，2016，58(4)：301-304．

[6] 杨圣春．凝汽发电机组的供热改造方法研究[J]．电力学报，2011，26(4)：357-360．

[7] 李小龙．压力匹配器在某百万供热机组中的运用[J]．热力透平，2017，46(3)：184-189．

[8] 赵旭．大型纯凝汽轮发电机组供热方案及过程损耗分析[J]．能源与节能，2017(12)：77-79．

[9] 马家贵．减温减压器和压力匹配器在供热系统中的热经济性分析[J]．科技与创新，2015(8)：119．

[10] 黄宏星，陈庆华．660MW纯凝机组抽汽供热改造方案的研究分析[J]．华东电力，2014，42(10)：2215-2218．

Economic Analysis of Heating Reform of 300 MW Condensing Power Plant

ZHANG Junhui, DU Xianwei, ZHANG Wentao

(Datang Central-China Electric Power Test Research Institute, Zhengzhou 450000, Henan Province, China)

This paper took a 300MW condensing power plant heating reform as an example. According to the parameters of heat user, two different renovation plans between reheat cold section and reheating section were analyzed. The results show that steam form reheating section through temperature reduction and pressure reduction is more fitting for the heating load and can meet the different heating demand. Furthermore, the economic performance was also analyzed. The unit can reduce the coal consumption of power generation by 7.22g/(kW×h) under average extraction conditions, equivalent to 11921t every year. Considering the income of coal saving, the project investment payback period is 2.94 years, which has good economic benefits.

industrial heating;reheat cold section; reheating section; pressure and temperature reducing

10.12096/j.2096-4528.pgt.18068

2018-09-21。

张军辉(1988)，男，工程师，主要从事火电厂供热改造相关工作，datang20180323@163.com。

张军辉

(责任编辑 车德竞)