發(fā)揮自備熱電廠現(xiàn)有設(shè)備出力增設(shè)6 MW純凝機(jī)組的技術(shù)可行性分析

湯永平

（貴州開磷遵義堿廠，貴州，遵義563004）

發(fā)揮自備熱電廠現(xiàn)有設(shè)備出力增設(shè)6 MW純凝機(jī)組的技術(shù)可行性分析

湯永平

（貴州開磷遵義堿廠，貴州，遵義563004）

從鍋爐的出力、汽輪機(jī)的耗汽量、外供汽量，循環(huán)水量的配置上論述了增加6MW純凝機(jī)組的技術(shù)可行性。

現(xiàn)有設(shè)備；6MW純凝機(jī)組；可行性

貴州開磷遵義堿廠現(xiàn)有四川鍋爐廠生產(chǎn)的型號(hào)為CG180-3.82/MX和CG75-3.82/MX型循環(huán)流化床鍋爐各1臺(tái)，配有型號(hào)為C25-3.43/0.98抽汽凝汽式汽輪機(jī)1臺(tái)和型號(hào)為B6-3.43/0.981背壓機(jī)1臺(tái)。2臺(tái)汽輪機(jī)共用一顆蒸汽母管，以滿足蒸汽負(fù)荷的調(diào)節(jié)和分配。抽凝機(jī)組和背壓機(jī)組的配合，滿足了本廠蒸汽負(fù)荷和熱電負(fù)荷的調(diào)節(jié)，為最佳的熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組配置形式。長(zhǎng)期以來，由于下游生產(chǎn)蒸汽負(fù)荷長(zhǎng)期處于蒸汽流量為85t/h（加噴水減溫后蒸汽流量為85 t/h左右），背壓為0.08MPa左右，導(dǎo)致開1臺(tái)鍋爐不能滿足生產(chǎn)熱負(fù)荷的需求，開2臺(tái)鍋爐又處于低負(fù)荷下運(yùn)行。為了發(fā)揮現(xiàn)有設(shè)備出力，擬增加1臺(tái)6MW純凝機(jī)組1臺(tái)，使2臺(tái)鍋爐處于滿負(fù)荷下運(yùn)行。人員不增加，只增加汽機(jī)主廠外不再另增設(shè)備，這是一個(gè)投資少而見效非常可觀的項(xiàng)目?，F(xiàn)將該機(jī)組增設(shè)的可行性分析如下。

1 在滿足生產(chǎn)熱負(fù)荷需求的情況下，鍋爐的蒸汽富裕量核算

1.1 鍋爐每小時(shí)滿負(fù)荷生產(chǎn)時(shí)的蒸汽流量計(jì)算

通過運(yùn)行，2臺(tái)鍋爐均能在滿負(fù)荷下運(yùn)行，根據(jù)鍋爐銘牌參數(shù)，每小時(shí)鍋爐的產(chǎn)汽量為：

Qc=180+75=255（t/h）

1.2 除氧器加熱蒸汽耗汽量的計(jì)算

1.2.1 75 t/h循環(huán)流化床鍋爐大氣式除氧器的蒸汽耗汽量計(jì)算

75 t/h循環(huán)流化床鍋爐的除氧器采用大氣式除氧器（設(shè)計(jì)除氧壓力20 kPa，除氧水溫104℃），補(bǔ)給水來源于下游生產(chǎn)系統(tǒng)蒸發(fā)工段I效的回收水和鍋爐水冷式冷渣機(jī)的余熱回收水，平均供水溫度為50℃左右。由于鍋爐供水采用化學(xué)除鹽水（反滲透+混床）為補(bǔ)給水，熱電廠的排污率取值為3%，加上鍋爐系統(tǒng)的汽水損失取1%，則鍋爐系統(tǒng)的總供水量為：

根據(jù)大氣式熱力除氧器蒸汽耗汽量的計(jì)算公式可得所需加熱除氧蒸汽耗量為：

式中：q為熱力除氧器加熱蒸汽量，kg/h；q1為除氧器的補(bǔ)水量，kg/h；hd為除氧器的出口水焓，kJ/kg；h1為補(bǔ)給水進(jìn)口水焓，kJ/kg；h為加熱用蒸汽焓，kJ/kg；qcx為排汽損失，按每噸水1~3 kg/h。

又根據(jù)上述平均供水溫度為50℃，除氧蒸汽壓力為0.08MPa的過蒸汽（背壓汽排汽口處的蒸汽，未經(jīng)過減溫器），查《水和水蒸汽熱力性質(zhì)圖表》可知：

1.2.2 180 t/h循環(huán)流化床鍋爐大氣式除氧器的耗汽量計(jì)算

180 t/h循環(huán)流化床鍋爐的除氧器同樣采用大氣式除氧器（設(shè)計(jì)除氧壓力20kPa，除氧水溫104℃）。補(bǔ)給水由2部分組成，一部分來自抽汽凝汽式機(jī)組的凝汽器泛汽凝結(jié)水經(jīng)汽封加熱、一、二級(jí)低壓加熱器加熱后平均水溫為70℃左右，進(jìn)入除氧器的一級(jí)除氧段；另一部分來自鍋爐水冷式冷渣機(jī)的余熱回收水，平均供水溫度為70～80℃，進(jìn)入旋膜除氧器的二級(jí)除氧段。二部分的補(bǔ)給水水溫取值平均為70℃。由于鍋爐供水采用化學(xué)除鹽水（反滲透+混床）為補(bǔ)給水，熱電廠的排污率取值為3%，加上鍋爐系統(tǒng)的汽水損失取1%，則鍋爐系統(tǒng)的總供水量為：

根據(jù)大氣式熱力除氧器加熱蒸汽量的計(jì)算公式可得所需加熱除氧蒸汽耗量為：

式中：q為熱力除氧器加熱蒸汽量，kg/h；q1為除氧器的補(bǔ)水量，kg/h；hd為除氧器的出口水焓，kJ/kg；h1為補(bǔ)給水進(jìn)口水焓，kJ/kg；h為加熱用蒸汽焓，kJ/kg；qcx為排汽損失，按每噸水1~3 kg/h。

又根據(jù)上述平均供水溫度為70℃，除氧蒸汽壓力為0.08 MPa的飽和蒸汽（從背壓母管上取用，經(jīng)過噴水減溫后的蒸汽），查《水和水蒸汽熱力性質(zhì)圖表》可知：h1=292.97 kJ/kg，h=2 767.46 kJ/kg，hd=435.95 kJ/kg。

1.3 外供熱網(wǎng)熱負(fù)荷計(jì)算

根據(jù)下游生產(chǎn)熱負(fù)荷的需求，每小時(shí)的供汽量為85 t/h（此數(shù)據(jù)由技術(shù)中心提供），除氧器加熱蒸汽來自于外供熱網(wǎng)母管。根據(jù)上述計(jì)算可知，加熱蒸汽耗量為：13+7.2=20.2（t/h），所以，外網(wǎng)總供熱量為：85+20.2=105.2（t/h）。

1.4 B6-3.43/0.981型背壓機(jī)組在背壓為0.08 MPa時(shí)，發(fā)額定電功率時(shí)的進(jìn)汽量核算

1.4.1 B6-3.43/0.981型背壓機(jī)組的主要技術(shù)參數(shù)

額定功率：6MW；最大功率：6MW；

額定進(jìn)汽量：92.5 t/h；

額定功況排汽溫度：299.7℃；

額定功況汽耗率：15.42 kg/kW·h。

1.4.2 B6-3.43/0.981型背壓機(jī)組在額定工況下的熱耗率計(jì)算

根據(jù)額定功況的汽耗率為15.42 kg/kW·h可知，該功況下的熱耗率為：

在額定工況下，汽輪機(jī)的進(jìn)汽溫度為435℃，進(jìn)汽壓力為3.43MPa，排汽壓力為1.0MPa。根據(jù)查《水和水蒸汽熱力性質(zhì)圖表》可知：

P=3.0MPa，t=430℃時(shí)，

過熱蒸汽焓值h=3 322.32 kJ/kg；

P=3.0MPa，t=440℃時(shí)，

過熱蒸汽焓值h=3 344.65 kJ/kg；

應(yīng)采用插入法可得，P=3.0MPa，t=435℃時(shí)，過熱蒸汽焓值：

同理可求得P=3.43MPa，t=435℃時(shí)，過熱蒸汽焓值：

（3）B6-3.43/0.981型背壓機(jī)組在背壓為0.08MPa時(shí)的汽耗率、進(jìn)汽量計(jì)算

根據(jù)現(xiàn)有運(yùn)行工況，外供熱網(wǎng)的背壓為0.08MPa，此時(shí)的排汽溫度為290℃，查《水和水蒸汽熱力性質(zhì)圖表》可得h290℃，0.8MPa=3 036.10 kJ/kg，此時(shí)的汽耗率：

因此，B6-3.43/0.981型背壓機(jī)組當(dāng)背壓為0.08MPa時(shí)，滿發(fā)6MW時(shí)的進(jìn)汽量為：

6 000×d÷1 000=6 000×14.57÷1 000=87.42（t/h）

1.5 背壓蒸汽經(jīng)噴水減溫變成飽和蒸汽所需減溫

水量的計(jì)算

因背壓機(jī)來的蒸汽為過熱蒸汽，下游生產(chǎn)車間主要是用于蒸發(fā)器，要求從背壓機(jī)出來的蒸汽要變成相同壓力下的飽和蒸汽，充分利用飽和蒸汽冷凝時(shí)的潛熱用于蒸發(fā)濃縮燒堿。減溫用的減溫水來源于鍋爐給水泵，減溫水溫度為104℃時(shí)的飽和水，焓值為435.95 kJ/kg，因而，所需減溫水量為：

Qj=（87.42-7.2）×（3 036.10－2 767.46）÷（2 767.46－435.95）=9.24（t/h）

1.6 由B6-3.43/0.981型背壓機(jī)組在背壓為0.08MPa、

發(fā)額定電功率6MW時(shí)所產(chǎn)生的外供汽量計(jì)算

因CG180-3.82/MX型循環(huán)流化床鍋爐除氧器所需蒸汽量來源于外供蒸汽管網(wǎng)，不用汽輪抽汽。所以外供汽量Qg為：

Qg=（87.42-7.2）+9.24-13=76.46（t/h）

1.7 C25-3.43/0.98型抽汽凝汽式機(jī)組補(bǔ)充外供

汽量的計(jì)算

當(dāng)外供汽量為85 t/h時(shí)，需由C25-3.43/0.98型抽汽凝汽式機(jī)組抽汽補(bǔ)充量為：

Qc=85-76.46=8.54（t/h）

根據(jù)C25-3.43/0.98型抽汽凝汽式汽輪機(jī)的工況圖可知，當(dāng)抽汽量為10 t/h時(shí)，汽輪機(jī)的進(jìn)汽量為121 t/h，發(fā)電量為25 900 kW·h，旋轉(zhuǎn)隔板后的蒸汽流量為107.3 t/h。

2臺(tái)汽輪機(jī)的進(jìn)汽總量計(jì)算

進(jìn)汽總量為121+87.42=208.42（t/h），

鍋爐富裕蒸汽流量計(jì)算

富裕蒸汽流量為255-208.42=46.58（t/h）

2 C25-3.43/0.98型抽汽凝汽式汽輪機(jī)循環(huán)水量富裕量計(jì)算

根據(jù)C25-3.43/0.98型抽汽凝汽式汽輪機(jī)按純凝工況運(yùn)行時(shí)的參數(shù)匯總表，旋轉(zhuǎn)隔板后部分（即4-12級(jí)）的運(yùn)行可按純凝工況的運(yùn)行狀態(tài)運(yùn)行，當(dāng)抽汽量為10t/h時(shí)，抽汽部分只增加前三級(jí)的電負(fù)荷，因而，泛汽排量為88.15t/h。

C25-3.43/0.98型抽汽凝汽式汽輪機(jī)循環(huán)水流量分布圖見圖1。

圖1 C25-3.43/0.98型抽汽凝汽式汽輪機(jī)循環(huán)水流量分布圖

由圖1可知,總耗水量為:322+95+200+4 407.5+ 13=5 038（t/h）。

余下可用水量為:7 500-5 038=2 463（t/h）。

可以再冷凝泛汽量為:2 463÷50=49（t/h）。

3 增設(shè)N6-3.43型6MW純凝機(jī)組可行性計(jì)算

N6-3.43型6MW純凝機(jī)組技術(shù)參數(shù)（杭州汽輪機(jī)廠生產(chǎn)）[3]可知，該機(jī)組的進(jìn)汽量為28.32 t/h，既少于C25-3.43/0.98型抽氣凝汽式汽輪機(jī)的可以再凝的汽流量，也少于鍋爐的富裕蒸汽流量。因此，該機(jī)組完全滿足鍋爐富裕參數(shù)的要求。

4 鍋爐運(yùn)行負(fù)荷率計(jì)算

鍋爐的負(fù)荷率為：1-（46.58-28.32）÷255×100% =92.8%，完全滿足鍋爐的負(fù)荷需求，并考慮了下游生產(chǎn)負(fù)荷可能產(chǎn)生的額外負(fù)荷需求量和鍋爐負(fù)荷波動(dòng)的影響余量：46.58-28.32=18.26（t/h）。

5 經(jīng)濟(jì)核算

以枯水期平均電費(fèi)為0.45元/kW·h，每年運(yùn)行300天計(jì)算，則每年可得收益：

300×24×6 000×0.45÷10 000=1 944（萬元/年）。

6 結(jié)束語(yǔ)

通過對(duì)現(xiàn)有設(shè)備循環(huán)流化床鍋爐蒸汽富裕量、汽機(jī)循環(huán)水富裕量和汽輪機(jī)在滿足外界熱負(fù)荷需要下的進(jìn)汽量的計(jì)算，得出在現(xiàn)有設(shè)備條件下，鍋爐的產(chǎn)汽量和循環(huán)水流量能滿足新增純凝機(jī)組的需要的結(jié)論。新增加一臺(tái)6MW純凝機(jī)組是完全可行的，它具有投資少，見效快，回收周期短的特點(diǎn)，使現(xiàn)有設(shè)備均在接近滿負(fù)荷的狀況下運(yùn)行，充分發(fā)揮設(shè)備的最大優(yōu)勢(shì)和最優(yōu)配合，杜絕了由于受外界熱負(fù)荷的限制,導(dǎo)致機(jī)爐配置不能發(fā)揮現(xiàn)有設(shè)備的最大出力,使得抽凝機(jī)組只能在較低抽汽負(fù)荷下運(yùn)行,制約發(fā)電量,浪費(fèi)資源這一問題的發(fā)生。

［1］全國(guó)勘察設(shè)計(jì)注冊(cè)工程師公用設(shè)備專業(yè)管理委員會(huì)秘書處．全國(guó)勘察設(shè)計(jì)注冊(cè)工程師公用設(shè)備工程師動(dòng)力專業(yè)考試復(fù)習(xí)教材．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007．

［2］范仲元．水和水蒸汽熱力性質(zhì)圖表．北京：中國(guó)電力出版社，1996．

［3］中國(guó)動(dòng)力工程學(xué)會(huì)．火力發(fā)電設(shè)備技術(shù)手冊(cè)．第二卷．汽輪機(jī)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002．

Technology feasibility analysisof addition of 6MW pure condensing turbine to play existing capacity of thermalpower plant

TANGYong-ping
(Guizhou Kailin Zunyisoda plant,563004 Zunyi,China)

To contribute to the article from the boiler,steam turbine steam consumption and external supply ofsteam,circular discusses the allocation ofwater to increase the feasibility of6MW ofpure condensate unit.

existing equipment;6MW condensingunits;feasibility

book=43,ebook=22

TK22

B

1009－1785(2012)06-0043-04

2011-11-15

湯永平，南京師范大學(xué)動(dòng)力工程學(xué)院熱能工程專業(yè)畢業(yè)，研究生學(xué)歷；現(xiàn)任貴州開磷遵義堿廠設(shè)備部副部長(zhǎng)；全國(guó)注冊(cè)公用設(shè)備（動(dòng)力）工程師；熱能工程工程師；擅長(zhǎng)于自備熱電系統(tǒng)的組建及運(yùn)行和工礦企業(yè)公用設(shè)備及系統(tǒng)設(shè)置和優(yōu)化。