某化工廠二期供熱中心熱力系統(tǒng)設(shè)計(jì)探討

李宗銘

摘要:文章通過工程實(shí)例,介紹了某化工廠二期供熱中心的熱負(fù)荷平衡計(jì)算,論述了熱力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路。

關(guān)鍵詞:熱負(fù)荷平衡;熱力系統(tǒng);汽輪機(jī)

中圖分類號(hào):TV955 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào):1674-1145(2009)27-0146-02

一、熱負(fù)荷

本工程向綜合利用項(xiàng)目二期工程化工部分供應(yīng)兩種參數(shù)的工業(yè)用汽:中壓工業(yè)蒸汽用于綜合利用項(xiàng)目二期工程的工業(yè)汽輪機(jī)以拖動(dòng)壓縮機(jī)用,低壓工業(yè)蒸汽用于綜合利用項(xiàng)目二期工程的蒸發(fā)系統(tǒng)及采暖;另外二期供熱中心還需向一期工程供高壓蒸汽。熱負(fù)荷及透平冷凝液回收情況如下:

二期向一期供高壓主蒸汽:9.8MPa(g) 87.2t/h

化工區(qū)需中壓蒸汽: 4.12MPa (a)306.65 t/h

化工區(qū)需低壓蒸汽: 1.275 MPa (a)449 t/h

工業(yè)汽輪機(jī)透平冷凝液返回電廠凝結(jié)水:165.08t/h

二、裝機(jī)方案

本化工廠一期供熱中心的設(shè)計(jì)規(guī)模為2×CC50-8.83/4.12/1.275雙抽凝汽式汽輪機(jī)+3×250t/h循環(huán)流化床鍋爐。根據(jù)熱負(fù)荷及一期工程的裝機(jī)方案,綜合運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)型、合理性,本期工程設(shè)計(jì)規(guī)模為3×36MW高壓高溫背壓式機(jī)組及15MW高壓高溫背壓式機(jī)組+3×480t/h循環(huán)流化床鍋爐。

(一)汽輪機(jī)選型

1.36MW高溫、高壓背壓式汽輪機(jī)

額定出力(發(fā)電機(jī)出線端):36MW

機(jī)組型式: 背壓式

主汽門前蒸汽壓力:8.83MPa(a)

主汽門前溫度:535℃

最終給水溫度:215℃

低壓工業(yè)排汽壓力:1.275 MPa(a)

低壓工業(yè)排汽溫度:287℃

額定低壓排汽量:257t/h

額定轉(zhuǎn)速: 3000r/min

給水回?zé)峒?jí)數(shù):2高加+2除氧

2.15MW高溫、高壓背壓式汽輪機(jī)

額定出力(發(fā)電機(jī)出線端) 15MW

機(jī)組型式:背壓式

主汽門前蒸汽壓力:8.83MPa(a)

主汽門前溫度:535℃

中壓工業(yè)排汽壓力:4.12MPa(a)

中壓工業(yè)排汽溫度:437℃

額定中壓排汽量: 320 t/h

額定轉(zhuǎn)速:3000r/min

(二)鍋爐選型

鍋爐型式:高溫高壓循環(huán)硫化床鍋爐

額定出力:480t/h

額定過熱蒸汽壓力:9.8MPa

額定過熱蒸汽溫度:540℃

給水溫度:215℃

排煙溫度:<130℃

鍋爐效率:92%

脫硫效率:>85%

(三)發(fā)電機(jī)選型

發(fā)電機(jī)與汽輪機(jī)的容量選擇條件應(yīng)相互協(xié)調(diào)。按照在額定功率因數(shù)下,發(fā)電機(jī)的額定容量應(yīng)與汽輪機(jī)的額定出力配合選擇,發(fā)電機(jī)的最大連續(xù)容量應(yīng)與汽輪機(jī)的最大連續(xù)出力配合選擇的原則,結(jié)合以上機(jī)爐選型情況,發(fā)電機(jī)選型如下:

1.36MW發(fā)電機(jī)

額定功率: 36 MW

額定電壓: 10.5Kv

額定功率因數(shù):0.80 (滯后)

額定轉(zhuǎn)速: 3000r/min

頻率: 50Hz

勵(lì)磁方式:無刷勵(lì)磁型

冷卻方式:空-空冷

2.18MW發(fā)電機(jī)

額定功率: 18MW

額定電壓: 10.5Kv

額定功率因數(shù):0.80 (滯后)

額定轉(zhuǎn)速:3000r/min

頻率: 50Hz

勵(lì)磁方式: 無刷勵(lì)磁型

冷卻方式:空-空冷

三、蒸汽平衡計(jì)算

除氧器實(shí)際上就是一個(gè)混合式加熱器,它可以匯集發(fā)電廠各處來的不同參數(shù)的蒸汽和疏水,因此它也遵循物質(zhì)平衡和熱平衡的規(guī)律,即

進(jìn)入除氧器的物質(zhì)=離開除氧器的物質(zhì)

∑Din=∑Dout

進(jìn)入除氧器的熱量=離開除氧器的熱量

∑D_ih_i=∑D_jh_j

(一)高壓除氧器熱平衡計(jì)算

(二)低壓除氧器熱平衡計(jì)算

(三)供熱中心熱平衡計(jì)算

根據(jù)以上熱平衡計(jì)算及整個(gè)熱負(fù)荷的要求,二期供熱中心熱平衡計(jì)算如下:

四、熱力系統(tǒng)及附屬設(shè)備選擇

(一)主蒸汽系統(tǒng)

全廠主蒸汽管道采用單母管分段制,這樣可以增加機(jī)爐運(yùn)行調(diào)度的靈活性和可靠性。主蒸汽母管上裝設(shè)2個(gè)減溫減壓器,當(dāng)某臺(tái)汽輪機(jī)停止運(yùn)行時(shí),可將主蒸汽減溫減壓后送至熱用戶,保證供熱的可靠性。主蒸汽管道采用12Cr1MoV合金鋼。

(二)給水系統(tǒng)

鍋爐給水系統(tǒng)分設(shè)高壓和低壓母管,均采用單母管分段系統(tǒng)。高壓母管管材采用20G無縫鋼管,低壓母管管材采用20號(hào)無縫鋼管。設(shè)4臺(tái)電動(dòng)給水泵(3用1備)。

(三)回?zé)嵯到y(tǒng)

B36-8.83/1.275型背壓式汽輪機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)共設(shè)2段抽汽,作為2級(jí)高壓加熱器的汽源。

1段抽汽供1號(hào)高壓加熱器;2段抽汽供2號(hào)高壓加熱器。

一期供熱中心的低壓蒸汽管道接至除氧器加熱蒸汽母管。

全廠共設(shè)3臺(tái)高壓旋膜除氧器,共設(shè)3臺(tái)低壓旋膜除氧器。

(四)加熱器疏水系統(tǒng)

B36背壓式汽輪機(jī)高壓加熱器疏水為逐級(jí)自流,最后一級(jí)輸入高壓除氧器,低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)亦可輸入本體疏水?dāng)U容器。

(五)補(bǔ)給水系統(tǒng)

補(bǔ)充水由工業(yè)汽輪機(jī)的透平冷凝液及化學(xué)軟化水提供。補(bǔ)充水分兩路進(jìn)入低壓旋膜除氧器:第一路,經(jīng)過軸封加熱器后進(jìn)入低壓旋膜除氧器;第二路,作為滾筒冷渣器的冷卻水后再進(jìn)入低壓旋膜除氧器。補(bǔ)充水經(jīng)低壓除氧器下水管到中繼水泵,通過中繼水泵至高壓除氧器。全廠中繼水泵設(shè)4臺(tái),三用一備。

(六)啟動(dòng)汽源

本工程不設(shè)置專門的啟動(dòng)鍋爐房,啟動(dòng)用汽由一期供熱中心提供。

(七)工業(yè)水系統(tǒng)及生水系統(tǒng)

工業(yè)水由綜合利用項(xiàng)目統(tǒng)一考慮提供,供水直接引自廠外原水管。主機(jī)潤滑油冷卻器及發(fā)電機(jī)空冷器所需冷卻水不需升壓,其他輔機(jī)冷卻用水需另設(shè)工業(yè)水升壓泵升壓。工業(yè)水經(jīng)過各設(shè)備,回水作為循環(huán)水補(bǔ)給水引至循環(huán)水泵房進(jìn)水間。以深井水為工業(yè)水的備用水源。

全廠設(shè)4臺(tái)生水預(yù)熱器、4臺(tái)生水泵,其中3臺(tái)運(yùn)行,1臺(tái)備用,生水通過生水泵升壓后,經(jīng)過生水預(yù)熱器由8℃生水加熱到15℃供給化學(xué)車間使用,生水預(yù)熱器裝置放在化學(xué)車間附近。

(八)全廠公用系統(tǒng)

鍋爐連續(xù)排污管道單獨(dú)接至連續(xù)排污擴(kuò)容器,疏水經(jīng)過連續(xù)排污擴(kuò)容器后形成的蒸汽接至汽平衡母管,然后排入除氧器;鍋爐定期排污管道、鍋爐本體疏水及鍋筒緊急放水接至定期排污擴(kuò)容器。本期工程設(shè)有2臺(tái)的連續(xù)排污擴(kuò)容器,2臺(tái)的定期排污擴(kuò)容器。設(shè)有2臺(tái)疏水箱及1臺(tái)疏水?dāng)U容器,2臺(tái)疏水泵,其中一臺(tái)運(yùn)行,一臺(tái)備用。

廠區(qū)供熱系統(tǒng)供熱介質(zhì)為蒸汽。根據(jù)各熱用戶壓力及溫度要求,選用B15汽輪機(jī)排汽作為中壓蒸汽對(duì)外供熱,排汽壓力為:4.12MPa(a),B15汽輪機(jī)額定排汽流量:320t/h,額定排汽溫度:437℃。選用B36汽輪機(jī)排汽作為低壓蒸汽對(duì)外供熱,排汽壓力為:1.275MPa(a),額定排汽溫度:287℃;另外一期富余的低壓蒸汽送往二期工程對(duì)外供汽。

五、結(jié)語

本文針對(duì)工程實(shí)例,詳細(xì)介紹了某化工廠二期供熱中心的熱負(fù)荷平衡計(jì)算及裝機(jī)方案的選擇,對(duì)熱力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)做了初步探討。筆者希望能拋磚引玉,一些思路供同行參考。