浅析某大型30MW生物质发电项目全面性热力系统主要设计特点分析

摘 要：生物质发电是目前国家大力支持与倡导的新能源发电技术之一，本文拟对某大型30mw生物质发电项目（西门子新机型）全面性热力系统主要设计特点进行探讨与总结。

关键词：30MW；生物质发电；西门子机型；全面性热力系统

中图分类号：TM621 文献标识码：A

环保、洁净、节能减排的新型新能源发电技术，因符合国家能源政策的要求，而得到大力支持与倡导。生物质发电技术，就是新能源发电技术之一。某大型30MW生物质发电项目，其引进西门子汽轮机新机型，性能国内领先，而全面性热力系统是发电项目设计、施工、运行中极为重要的依据资料，现对该项目全面性热力系统特点进行探讨与总结。

1 工程概述

1.1 工程背景

本项目规模：新建1×30 MW生物质能发电厂，一次建设，原则上不考虑扩建。（按照国家秸秆发电厂设计规范要求，生物质发电厂机组最大容量是30MW）。机组类型及年利用小时：电厂年运行小时数按8000小时设计。

1.2 主机及辅机设备概况

本项目为生物质直燃发电厂，汽轮机采用西门子公司制造的SST-400型超高压凝汽式汽轮机，发电机随汽轮机配供，锅炉采用国内自行设计的循环流化床锅炉。汽轮机、锅炉、发电机三大主设备的的技术规范以及技术特点如下：

(1)汽轮机主要技术规范

结构型式：超高压参数，5级（2低加+1除氧器+2高加）抽汽回热，单缸、单轴，轴向排汽，凝汽式汽轮机。

主蒸汽压力 12.8MPa(a)

主蒸汽温度 535°C

最大抽汽量 30t/h

循环冷却水温度 25°C

(2)锅炉主要技术规范

结构型式：超高压参数，单炉膛，单汽包，自然循环，悬吊式结构，生物质直燃循环流化床锅炉。

过热蒸汽压力 13.7MPa(g)

过热蒸汽温度 540°C

锅炉最大连续蒸发量 120t/h

汽包压力 14.99MPa(g)

(3)发电机主要技术规范

结构型式：空气内冷，星型连接，4极三相同步汽轮发电机，与汽轮机采用变速箱连接。

发电机容量 38000kVA

额定转速 1500r/min

额定电压 10.5kV

1.3 主要辅机型式

机组采用5级回热系统，2台低压加热器、1台无头除氧器和2台高压加热器及外置疏水冷却器。低压和高压加热器采用小容量汽轮发电机组成熟的立式结构。配置2台给水泵、凝结水泵，1台离心式一次风机、2台离心式二次风机、引风机；除尘器型式为滤袋除尘器。

2 全面性热力系统

全面性热力系统图是实际热力系统的反映，不仅要考虑热力系统正常或变工况运行，还要考虑热力系统在启动、低负荷、事故以及检修等不同工况运行，以反映系统的安全可靠性、经济性和灵活性。

根据发电厂全面性热力系统图来汇总主、辅热力设备、各类管道及其附件的数量和规格，以供订货，并据以进行主厂房布置和各类管道的施工设计。因此，其不仅影响项目投资、材料耗量和施工工作量和周期；还会影响运行调度的灵活性、可靠性和经济性，进而影响各种运行方式切换设备及备用设备投入的可能性；是发电厂设计、施工和运行工作中非常重要的一项技术文件。

本项目热力系统主要由锅炉本体汽水系统、汽轮机本体热力系统、机炉间的连接管道系统和全厂公用汽水系统四部分组成，并考虑预留对外供热系统。

2.1 各主要汽水系统设计特点

(1)主蒸汽系统

主蒸汽系统按照VWO工况下热平衡参数设计。

主蒸汽系统为单元制系统，从锅炉过热器出口联箱接一根管道到汽轮机主汽门，主汽电动阀处设置检修旁路。在主蒸汽管道上设置水压试验用的隔离装置，锅炉可以单独进行水压试验。

考虑凝汽器真空系统采用射汽抽气器，主蒸汽上引出1路蒸汽，经减温减压后送至射汽抽气器作为设备启动和正常工况汽源。另考虑机组启动时除氧器需要接入蒸汽加热，由于本项目不单独设置辅汽系统，其启动加热用汽也需由主蒸汽引出1路蒸汽，经减温减压后送至除氧器作为设备启动工况汽源。待机组正常运行后，改由四段抽汽提供汽源。根据主机厂原则性热力系统图要求，主蒸汽设置1路蒸汽在机组运行时为汽机轴封系统提供用汽。

本项目机组带基本负荷运行，机组年启停次数少，因此不设蒸汽旁路系统，而是在过热器上设置启动排汽门。启动时通过开启启动排汽门，同时开启锅炉疏水系统，以加快机组启动速度，过热蒸汽参数满足汽轮机启动要求后，逐渐关闭对空排汽门并打开汽轮机主汽门，汽轮机开始冲转。

(2)抽汽系统

汽轮机抽汽系统按照VWO工况下热平衡参数设计。

回热系统为5级抽汽，其中第3段抽汽供给除氧器，其它各段抽汽供给给水加热器（高加、低加）。机组还具有30t/h对外供汽能力，抽汽来自2段抽汽，对外供汽参数为1.0MPa。

为防止汽机超速，抽汽管道主管上均装设强制关闭自动逆止阀（气动控制）。3级抽汽管道供汽至除氧器，一旦汽轮机突然甩负荷或停机时，抽汽压力突然下降，给水箱中的饱和水快速汽化，会产生大量蒸汽倒流入抽汽管内，造成汽轮机超速的危险，因此设有双重气动逆止阀。

其它从抽汽系统接出至其它系统的管道都装有逆止阀。抽汽逆止阀的位置尽可能的靠近汽轮机的抽汽口，当汽轮机跳闸时，可以尽量降低抽汽系统能量的贮存，同时该抽汽逆止阀亦作为防止汽轮机进水的二级保护。

汽机的各级抽汽均装设具有快关功能的电动隔离阀作为汽轮机防进水保护的主要手段。在各抽汽管道低位管段的顶部和底部分别装有热电偶，作为防进水保护的预报警，便于运行人员预先判断事故的可能性。

按ASME TDP-1的要求，在抽汽系统的各级抽汽管道的电动隔离阀前后和逆止阀后，以及管道的最低点，分别设置疏水点，以保证在机组启动、停机和加热器发生故障时，系统中不积水，各疏水管道单独接至凝汽器疏水扩容器或者大气式疏水扩容器。