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1、2013 年全国发电厂热工自动化专业年会论文集 其它 2354 浅谈 300MW 纯凝机组电厂供热改造工程 剖析黄金供热工程的设计 葛建中 丁巧芬 朱志华 王国兴 （南京苏夏工程设计有限公司） 摘 要：本文就 300MW 纯凝机组电厂,在当前面临煤炭价格不断上涨。企业经济效益显著下降，电厂企业为了摆脱困境，在国家节能减排热电联产国策指引下，通过对机组改造、实施了热电联产、在政府支持下、有计划的关停了煤耗大、效率低、环保差的小锅炉、小热电。 南通天生港电厂对 300MW 纯凝机组实施供热改造热电联产、在全省率先走了一步、减少了排汽冷凝热损失提高了电厂总体效率，改善了大气环境。它的成功充分证明了、
2、实施热电联产、是 300MW 电厂机组生存发展的必由之路。 主题词：300MW 机组；供热；改造；黄金；工程；设计 1 概述 300MW 纯凝机组为中型发电机组、它配有效率比较高的烟气除尘脱硫装置、机炉煤耗、发电汽耗都比较低，但与 600MW。1000MW 超临界参数大型发电机组相比，仍有一定差距。特别在目前煤炭价格不断上涨的情况下，电厂经济效益显著下降。为了摆脱困境、应按国家节能减排方针，走热电联产的路子。目前为止我公司与发电厂、汽轮机厂家配合完成了近二十多台 300MW 纯凝发电机组供热改造的工程设计，并与我公司的“长输热网方法”专利相结合，都已成功供热，取得了显著的经济和环保效果。 2
3、典型机组的主要热力性能数据 2.1 机组型号：N30016.7/537/537 2.2 汽轮机形式： 亚临界、一次中间再热、双缸高中压合缸双排汽、单轴、凝汽式汽轮机。 2.3 主要技术参数 铭牌出力：300MW 2013 年全国发电厂热工自动化专业年会论文集 其它 2355主汽门前蒸汽额定压力：16.7MPa(a) 主汽门前蒸汽额定温度：537 工作转速：3000r/min 额定背压：5.39kPa(a)20水温 额定工况给水温度:274.8。 回热级数：三高、四低一除氧 VWO 工况调节阀全开蒸汽流量：1025t/h最大进汽量 额定工况下净热耗: 7942kJ/kWh 额定工况THA蒸汽流量
4、: 918t/h 额定工况THA、发电机功率 300065kW 2.4 额定工况THA热量平衡图 300MW 机组在额定工况、进汽、抽汽、排汽热量流量平衡、详见汽轮机厂家提供的该机组的回热系统图，该机组在额定工况下进汽量约 918t/h，在纯凝工况下低压缸排汽量 544170kg/h，额定工况发电量 300065kW。高压缸、中压缸、低压缸、各缸抽汽主要供高加、低加、除氧器锅炉给水加热用汽，机组本体未设可供供热的抽汽口。 3 机组供热改造的原则 3.1 确保机组安全可靠运行 3.1.1 机组本体通流部分不作任何改造 根据多个电厂经验，机组供热改造、机组本体通流部分不作任何改造，只是更换中压缸至
5、低压缸连通管，在连通管上接出供热抽汽管道，并在连通管设抽汽压力调节阀、控制抽汽压力。在连通管和抽汽管道设压力平衡波纹管补偿器、安全阀、止回阀等安全控件。以上改造内容，通过电厂与汽轮机厂家签订机组供热改造技术协议，由汽轮机厂家负责设计供货。 机组供热在高排、中排抽汽后，高排与中排排汽压力有所降低，高压缸叶片应力将会增加，汽轮机机头端推力将会增大，经过计算和 300MW 机组已供热电厂经验，增加的应力和推力都在允许值的范围，所以机组在抽汽供热后、运行是安全的。 3.1.2 控制高排、中排抽汽量： 对供热重要参数，如压力、温度、供热蒸汽流量，都集中到主厂房控制室原 DCS 系统监控，还设置机组安全保
6、护设施，对高排、中排供热抽汽量加以控制，使之不超过厂家规定抽汽量。确保机组推力、叶片应力在允许范围内。 2013 年全国发电厂热工自动化专业年会论文集 其它 2356 3.2 确保供热的可靠性 3.2.1 热源系统设计灵活、切换调节方便、运行可靠。 大多数情况下增设 2 台压力匹配器与相应的 2 台汽轮发电机组匹配运行，二台压力匹配器可以互为备用，同时利用厂内已有的减温减压器作为压力匹配器的在线热备用，从而确保了供热的可靠性。 3.2.2 压力匹配器进口热源相互连通 多数情况下压力匹配器进口的驱动蒸汽、低压蒸汽，在供热站的进口都已相互连通，在任何不利工况下，压力匹配器都有可靠的供热汽源。增加了
7、供热的可靠性。 3.3 节能 合理利用蒸汽能源，根据用户用热参数压力、温度根据输送距离，采用分级供热。 3.3.1 抽汽直供 对电厂邻近或用汽参数低的用户，可采用中排抽汽直接供给，以避免减温减压造成的蒸汽能源损失。 3.3.2 采用压力匹配器供热， 厂内已有的减温减压器仅作为备用热源,对离电厂较远热用户或用汽参数较高用户，可采用高排中压抽汽通过压力匹配器提升中排低压蒸汽压力，以满足热用户对蒸汽参数的要求。把本来不能利用的中排低压蒸汽利用了，在同样的供热量下，减少了高排中压蒸汽量，减少了机组供热后所牺牲发电量，增加了热化发电量，从而提高了整体效益。 3.4 节省工程投资 3.4.1 利用厂内已有
8、的设备 对厂内已有的供热设备减温减压器，虽然节流减压能源利用不合理，但可以作为主要供热设备压力匹配器的备用设备，这样可以减少主要设备的数量，使供热工程费用降低、加快供热工程建设进度。 3.4.2 利用厂内已有设施 厂内新建的供热站，需要供电、供水、供仪表压缩空气等，在供热站总图布置时、应尽量靠近主厂房，充分利用主厂房电源、水源、气源，以节省电缆、仪表、管道等费用。 3.5 环境保护 厂内实施供热改造，而新增加的供热热网，对环境并无多少污染，供热管道排放的启动疏水，可就近排到厂内下水管网内。对噪音较大的压力匹配器供热设备可采用室内布置，设双层窗，墙体2013 年全国发电厂热工自动化专业年会论文集
9、 其它 2357设隔音材料，可把噪音对环境的影响降低到最小。 4 热源设计 4.1 热源设计的原则 4.1.1 合理利用蒸汽热源 尽量选用低参数蒸汽供热，可选用中排抽汽、高排热段或冷段再热蒸汽抽汽，作为供热热源，尽量避免选用高压蒸汽通过减温减压供热、尽量减少供热后所牺牲的发电量。 4.1.2 选择的热源应能满足热用户对汽量、汽压、汽温的要求。 4.1.3 选定的高排、中排抽汽点接口位置，应与汽轮机厂家共同商定，尽量减少接汽点对机组的推力。 4.2 供热热源 300MW 纯凝机组、对外供热可取的热源主要有 2 个： 4.2.1 中排抽汽、即从中压缸至低压缸连通管道上打孔抽汽，根据已供热 300M
10、W 机组经验，中排抽汽量约 150200t/h；中排抽汽压力随发电负荷变化，约为 0.60.8MPa（a）、排汽温度约为 315330 4.2.2 高排抽汽、即抽高压缸排汽作为供热热源，可从冷段抽，也可以从热段抽，冷段抽汽量、一般控制在 45 50t/h （机组汽缸通流部分不作修改） ， 抽汽压力随发电负荷变化， 根据已供热 300MW机组经验，一般在 3.43.8MPa,热段抽汽量一般为 100120t/h，抽汽压力比冷段压力低约 10。 4.3 供热系统 4.3.1 对供热系统设计的要求 （1）应能满足各种不同蒸汽用户的用汽流量、压力、温度要求。 （2）确保供热的可靠性、连续性，在机组检修
11、、故障、不同发电负荷下、均能满足各个热用户对用汽流量、压力、温度要求。 （3）合理利用能源，根据热用户用汽参数、距离电厂供热站的远近、用汽的要求、经过供热方案的技术经济比较，确定是否按蒸汽参数分等级供热方式。 （4）优化供热系统设计，在热源抽汽参数、供热要求蒸汽参数适合的话、优先采用压力匹配器供热方案，尽量减少节流热损失、提高蒸汽能源利用效率， 4.3.2 供热系统的选择 供热系统是热源的心脏，供热系统是否正确合理，直接关系到供热的安全，经济运行。供热系2013 年全国发电厂热工自动化专业年会论文集 其它 2358 统一般应根据高排、中排抽汽参数，用户要求的蒸汽参数、输送的距离、用汽的特点来确
12、定，归纳起来有 4 种供热方式： （1）采用中排抽汽直接供热 适用于用汽压力不高、输送距离较近的热用户供热。但是中排抽汽压力随着机组发电负荷，总进汽量降低而降低，在机组额定发电负荷、总进汽量 918t/h 时，中排抽汽压力约 0.76MPa(a); 在机组额定发电负荷 70%时、总进汽量 650t/h，中排抽汽压力约 0.54MPa(a)；由于受抽汽压力所限、只适用就近的低压蒸汽用户、此种供热方式，只牺牲在低压缸的发电量，节能效果好。 （2）采用高排抽汽直接供热 适用于用汽压力较高、在考虑输送压降后能满足直接供热的用户。一般可采用高排冷段抽汽，压力约为 3.6MPa(a)。通过压力调节阀，对用
13、汽参数较高、距离电厂较远的用户进行供热。考虑防止锅炉再热器超温，高排冷段再热蒸汽抽汽量一般控制在 45t/h 以下。在不同发电负荷下、高排冷段抽汽温度较平稳，约为 320。若高排抽汽供热量超过 45t/h，可采用热段抽汽供热，热段再热蒸汽最大抽汽量可达 100120t/h，热段抽汽压力比冷段低 10左右、热段抽汽温度约 537。采用高排热段再热蒸汽直接供热，需设减温器减温到 280300后供热，产生的二次蒸汽量约 1520%。 （3）采用减温减压器供热 汽源可采用热段再热蒸汽抽汽，热段允许的抽汽量大，温度高、经减温后又能产生约 1520的二次蒸汽量。减温减压器后供热蒸汽参数、应根据各蒸汽用户用
14、汽参数、输送距离、终端用户要求的参数，通过水力计算、温降计算确定。减温减压器减压是采用的蒸汽节流手段、把本来具有膨胀作功能力的高压蒸汽，通过节流使之无谓消失，能源利用不合理。减温减压器技术成熟、安全、可靠，一般作为热备用较好。 减温减压器也可采用冷段再热蒸汽抽汽作汽源，但冷段抽汽量小、这部分蒸汽又未经锅炉再热器再热，烟气余热未充分回收。 （4）采用压力匹配器供热 压力匹配器是提高低压蒸汽压力的专用设备，采用的是蒸汽喷射技术、其原理是利用中压蒸汽或高压蒸汽作为驱动蒸汽，通过喷嘴喷射产生高速气流将低压蒸汽吸入而将低压蒸汽压力、温度提升，满足热用户用汽参数要求。压力匹配器又称为蒸汽喷射泵，它与减温减
15、压器相比无节流损失，减温减压器应用的是节流降压的手段，而压力匹配器采用的是能量相互转换的原理，先把驱动蒸汽压力能通过喷嘴产生高速汽流，转换为动能、产生抽吸力，把低压蒸汽吸入、混合、扩散，再把动能转换为压力，满足用户对蒸汽压力的要求，这是一种高科技节能供热设备，目前已在 10 多家300MW 机组电厂成功供热应用，取得了显著的节能效果。 2013 年全国发电厂热工自动化专业年会论文集 其它 23595 工程应用实例 5.1 江苏南通天生港电厂 5.1.1 概述： 江苏南通天生港电厂以下简称南通天电厂现有 300MW 中间再热纯凝式汽轮发电机组N300-16.7/537/537四台、现已将 1、2二台机组改造为抽凝式供热机组，在额定工况下、每台机组供热量为 100t/h，二台机组最大供热量 200t/h，已于 2009 年投用，供电煤耗、每千瓦降低 13克。经济效益、节能效益、环境效益、社会效益显著。 5.1.2 供热系统： 该厂采
