超臨界600 MW機組熱力系統(tǒng)優(yōu)化及節(jié)能改造

,,

(1.佛山恒益發(fā)電有限公司，廣東 佛山 528131;2.華西能源工業(yè)集團有限公司,四川 自貢 643001；3.西安熱工研究院有限公司,陜西 西安 710032)

超臨界600 MW機組熱力系統(tǒng)優(yōu)化及節(jié)能改造

蘇升文1,陳昕燦2,王智微3

(1.佛山恒益發(fā)電有限公司，廣東 佛山 528131;2.華西能源工業(yè)集團有限公司,四川 自貢 643001；3.西安熱工研究院有限公司,陜西 西安 710032)

通過深入的分析某電廠兩臺超臨界600 MW機組熱力系統(tǒng)存在的問題，對不合理的熱力系統(tǒng)進行了優(yōu)化及節(jié)能改造。優(yōu)化及節(jié)能改造后，可以看到兩臺機組的安全性、經(jīng)濟性得到明顯的提高。

超臨界600 MW機組;熱力系統(tǒng)；優(yōu)化；節(jié)能改造

0 引言

某電廠兩臺超臨界600 MW機組分別在2011年6月份及10月份投產(chǎn)。其三大動力設備由上海電氣集團生產(chǎn)。

汽輪機為上海汽輪機有限公司生產(chǎn)制造的N600-24.2/566/566型超臨界、一次中間再熱、單軸、三缸四排汽，八級回熱抽汽，雙背壓、凝汽式汽輪機。汽輪機設有8段非調整抽汽，分別由三臺高壓加熱器、除氧器、四臺低壓加熱器及小汽輪機等供汽[1]。

鍋爐為上海鍋爐廠有限公司制造的超臨界直流鍋爐。型號為SG-1913/25.4，單爐膛、一次中間再熱、平衡通風、固態(tài)排渣、露天布置、全鋼構架、全懸吊Π型布置燃煤鍋爐。采用四角切圓燃燒方式，運行方式為定-滑-定[2]。

1 存在的問題

該電廠兩臺機組投產(chǎn)運行一段時間后發(fā)現(xiàn)，相關熱力系統(tǒng)較為繁復，冗余過多，造成系統(tǒng)內漏、外漏及余熱得不到充分利用，導致機組排水槽長期大量冒汽，機組補水率居高不下。另外，與汽輪機真空系統(tǒng)相連的多個疏水管路受到?jīng)_刷泄漏，導致兩機凝汽器的真空偏低。

疏水系統(tǒng)閥門內漏后又加快了疏水管路沖刷減薄的速度。如不加以控制，嚴重時會引發(fā)爆管，導致機組非計劃停運。此外，由于泄漏蒸汽對閥體的長時間沖刷，使得部份閥門損壞嚴重，失去修復的價值[3]。而更換一個進口的高壓疏水門價格在5～8萬元，國產(chǎn)的高壓疏水門也要1～2萬元，而且采購周期長。故疏水閥的內漏或外漏問題還增加機組的檢修成本。

另外，兩臺機組的熱力系統(tǒng)部分的余熱還沒有充分利用；凝汽器補水流量計安裝位置不合適，不能準確反映到一臺機組的真實補水情況；凝汽器的補給水系統(tǒng)還存在可以優(yōu)化的空間。

通過實際調研及理論分析，發(fā)現(xiàn)目前有相當多的大型火電機組不同程度存在熱力系統(tǒng)不合理的情況，可通過熱力系統(tǒng)優(yōu)化及節(jié)能改造來進行完善[4]。

2 具體的優(yōu)化及節(jié)能改造措施

針對以上問題，該電廠通過與相關單位合作，在2014年3月、4月的兩臺機組C級檢修(以下簡稱C修)期間實施了熱力系統(tǒng)優(yōu)化及節(jié)能改造。其具體情況介紹如下：

2.1 疏水管道優(yōu)化改造

熱力系統(tǒng)的疏水管道合并原則是應做到可合并的疏水管盡量合并，并要求合并前的疏水管道應盡量使其阻力一致(合并點前的疏水管長應盡可能一致)，以避免左右疏水相互排擠。合并后的截面積不能小于原來面積之和，合并后的疏水管道應適當加粗。 整個疏水改造，應檢查并盡量使合疏水管有一定坡度方向，減少管道低點以減少疏水點；疏水管道的安裝應保證在各不同工況下都有朝終點方向連續(xù)的疏水坡度，不應有低位點或比排出端接口標高還要低的管段。如管道不能滿足管道熱補償要求，還需設置補償管段，該管段應位于水平方向或垂直方向有坡度的平面內[5]。

管道布置應考慮疏水點的設計要求，優(yōu)化管道布置方案，盡可能減少低點以達到減少疏水點的目的[6]。

小管與大管或與剛度較大的管子連接時，小管應有較高的應力；局部縮小管道斷面尺寸或局部采用性能較差的材料；管系中應力分布不均勻性大時，小部分管段的應力值顯著大于其余部分[7]。改造后啟機暖管時要管壁的溫升速度可達到1.5℃/min，以證明疏水暢通[8]。

按照以上原則，進行了如下疏水管道合并：

(1)主蒸汽管道疏水合并

圖1 主蒸汽管道疏水系統(tǒng)圖(改造前后)

(2)合并高壓導汽管疏水

圖2 高壓導汽管疏水系統(tǒng)圖(改造前后)

(3)再熱蒸汽管道疏水合并

圖3 再熱蒸汽管道疏水系統(tǒng)圖(改造前后)

(4)合并中壓導汽管疏水

圖4 中壓導汽管疏水系統(tǒng)圖(改造前后)

2.2 其他熱力系統(tǒng)的節(jié)能改造

為充分利用熱力系統(tǒng)的余熱，本次C修期間，對兩臺機組的熱力系統(tǒng)改造情況如下

(1)將軸封溢流接入8#低壓加熱器。

(2)將1#、2#、3#高壓加熱器連續(xù)排空氣改為逐級自流，并加裝節(jié)流孔板，將3#高加連續(xù)排汽至除氧器手動門改為逆止門以回收余熱。

(5)合并軸封供汽母管疏水

圖5 軸封供汽母管疏水系統(tǒng)圖(改造前后)

圖6 軸封溢流系統(tǒng)圖(改造前后)

(3)吹灰汽源的節(jié)能改造

鍋爐本體吹灰汽源由屏式過熱器汽源改為低參數(shù)的蒸汽汽源(低溫再熱器出口蒸汽)。兩臺機組投運后，對再熱器吹灰汽源進行了調試，現(xiàn)已投用良好。

圖8 吹灰系統(tǒng)圖(改造前后)

2.3 準確統(tǒng)計機組補水率，完善節(jié)能管理的技術改造

原電廠單臺機組的補水流量計安裝位置太靠近管道的大小頭，導致流量計計量不準，使機組補水率統(tǒng)計考核無法實施，不利于閥門檢修質量管理。因此利用本次機組C修，機組補水流量計移置在長直管段。

2.4 主汽、高溫再熱汽疏水閥的控制優(yōu)化及節(jié)能改造

機組原啟機后10%負荷時才關閉主汽、高溫再熱汽疏水閥，這時管道內早已無疏水存在。這樣不僅損失熱量，還增加疏水擴容器的負擔，并且容易使疏水擴容器變形。根據(jù)蒸汽管道疏水的原理，蒸汽管道已無疏水時就可關閉疏水交閥[9]。經(jīng)過現(xiàn)場試驗確認，發(fā)現(xiàn)機側主蒸汽溫度與汽水分離器出口的蒸汽溫度之差超過50℃時，主蒸汽管道已無疏水。因此，現(xiàn)改為當機側主蒸汽溫度與汽水分離器出口的蒸汽溫度之差大于50℃時，即關閉主汽、高溫再熱汽疏水閥。

同理，原來機組停機10%負荷時打開主汽、高溫再熱汽疏水閥。造成大量蒸汽進入疏水擴容器，增加疏水擴容器的負擔，容易使疏水擴容器變形(在緊急停機條件下，此問題更突出)?，F(xiàn)改為當機側主蒸汽溫度與汽水分離器出口的蒸汽溫度之差小于50℃時，才打開主汽、高溫再熱汽疏水閥。

2.5 取消高壓導汽管通風導汽管道

參照同類電廠的經(jīng)驗，可將高壓導汽管通風閥設為常關閥或取消該閥，以減少系統(tǒng)內漏。這是由于設計高壓導汽管通風閥的作用為：當汽輪機緊急停機時，自動主汽閥迅速關閉，會在高壓缸內截留大量高密度蒸汽，使高壓缸的溫度迅速升高，此時可將通風閥打開，產(chǎn)生從高壓缸向凝汽器的反向冷卻流，使高壓缸葉片和轉子受到冷卻，防止過熱出現(xiàn)[10]。

實際上，導汽管通風閥與導汽管疏水均從導汽管疏水匯合處接至本體疏水擴容器，而且通風閥與導汽管疏水閥動作邏輯相同，當汽輪機緊急跳閘時，導汽管疏水完全可以代替通風閥，又由于高壓導汽管通風閥是氣動門，在機組啟停過程中動作頻繁，容易泄漏，其使用次數(shù)極少。

本次C修改造取消了高壓導汽管通風閥。

2.6 凝結水補給泵運行優(yōu)化

原采用凝結水補給泵(以下簡稱凝補泵)向凝汽器補水。當補水量不多的時候，凝補泵只能再循環(huán)運行，不僅消耗了不必要的廠用電，還增加了凝補泵設備的維護工作。經(jīng)調整試驗，正常運行時利用凝汽器負壓，通過凝補水泵旁路補水，取消用凝補泵補水，從而降低了廠用電消耗。

3 效果評價

從改造投運后的第一個月節(jié)能月度分析報告中可看到：#1機組的鍋爐補水率由改造前一個月的2.05%下降到0.73%，汽耗率由2.95 kg/kW·h下降到2.47 kg/kW·h，廠用電率由5.81%下降到5.30%，#2機組的鍋爐補水率由改造前一個月的2.16%下降到0.85%，汽耗率由2.98 kg/kW·h下降到2.51 kg/kW·h，廠用電率由5.70%下降到5.21%。

4 結論

某電廠充分把握機組C修機會對兩臺機組熱力系統(tǒng)同時進行了優(yōu)化及節(jié)能改造，解決了機組熱力系統(tǒng)實際運行中所存在的問題，大幅度提高了機組運行的經(jīng)濟性及安全性。

實踐證明本次的超臨界600 MW機組熱力系統(tǒng)優(yōu)化及節(jié)能改造的成效顯著。

[1]上海汽輪機廠.N600-24.2/566/566型600 MW中間再熱凝汽式汽輪機使用說明書[R].

[2]上海鍋爐廠.SG-1913/25.4-M983型鍋爐使用說明書[R].

[3]陳喬偉,王俊啟,李文波,等.大型火電機組汽機疏水系統(tǒng) 優(yōu)化管理探討[J].華中電力,2007，20(6)：8-11.

[4]周懷春.等.熱力系統(tǒng)節(jié)能[M].北京:中國電力出版社,2008.

[5]中華人民共和國國家經(jīng)濟貿(mào)易委員會.DL/T 834-2003:火力發(fā)電廠汽輪機防進水和冷蒸汽導則[S].2003.

[6]劉立成,馬欣強,黃興宇.火力發(fā)電廠蒸汽管道疏水系統(tǒng)設計優(yōu)化[J].火力發(fā)電技術.2011，23(6)：23-26.

[7]中華人民共和國電力工業(yè)部.DL/T 5054-1996:火力發(fā)電廠汽水管道設計技術規(guī)定[S].1996.

[8]汪祖鑫．超臨界壓力600 MW機組的啟動和運行[M].北京:中國電力出版社，1996.

[9]施晶.熱力系統(tǒng)及運行[M].北京:中國電力出版社,2011.

[10]高彥庭,徐貴林,史青玉,等.300 MW汽輪機組的熱力系統(tǒng)優(yōu)化[J].熱電技術,2011，20(5)：12-15.

OptimizationandEnergySavingRenovationof600MWSupercriticalUnitThermodynamicSystem

SU Sheng-wen1,CHEN Xin-can2,WANG Zhi-wei3

(1.Foshan Ever Plofit Power Plant Co.,Lltd,Foshan 528131,China;2.Huaxi Energy Industry Group,Zigong 643001,China;3.Xi'an Thermal Power Research Institute,Xi'an 710032,China)

Through a profourd analysis of the existing problems existed in the thermodynamic system of a power plant of two sets of Supercritical 600MW units, optincization and reformation have been made on the unreasonable heat sysam.The result shows that the security and economy of the two units are obviously improved.

supercritical 600MW units; thermodynamic system；optimization；energy saving renovation

2014-05-05修訂稿日期2014-06-19

蘇升文(1969～)，男，學士，工程師，從事熱能動力研究及火力發(fā)電廠生產(chǎn)技術管理工作。

TM611

A

1002-6339 (2014) 05-0478-04