600MW直接空冷机组供热改造有关问题的探讨

摘 要 文中对600MW直接空冷机组改供热机组方案进行研究和探讨，并对国内同类机组出现的问题进行研究对比，提出安全运行措施和节能优化建议。

关键词 600MW空冷机组；供热改造；节能探讨

中图分类号TM31 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2014）119-0067-02

1 供热改造的意义

城市集中供热是城市的基础设施之一，是改善城市环境、改善城市大气质量，提高城市现代化水平的重要措施，具有良好的社会效益、环境效益和经济效益。

通辽市近几年城市化进程得到了较快的发展，供热矛盾较为突出，“十一五”以来，全国上下加强了节能减排工作，国务院了加强节能工作的一些相关文件，同时针对我国能耗过高的问题也制定了一些政策和措施，使得我国的节能减排工作取得了一定的成绩。随着经济和社会的发展，通辽市近年来房地产规划和建设项目越来越多，导致供热需求增长迅速，消耗了大量的能源。面对这种情况，只有大力推进热电联产技术，实施集中供热，才能满足人们日益增长的热负荷需求，从而达到节约能源、降低污染物排放和改善环境质量的目的。目前，通辽电厂4×200MW纯凝汽轮发电机机组的改造已完成，1×600MW直接空冷机组的供热改造也已进入设计实施阶段。

2 通辽厂供热概况

通辽发电总厂总装机容量140MW，其中1-4号机为200MW机组，是哈汽生产的纯凝式机组，于2010年全部完成供热改造。5号机组为600 MW亚临界空冷机组，是我国首台600MW空冷国产化示范项目，机组于2008年投产。随着通辽市开发区的发展，通辽地区供热紧张状况日趋严重。根据通辽市热力规划的发展要求，我厂600MW机组要进行供热改造，以满足1000万平米的供热需求。

3 600MW直接空冷机组改造方案介绍

组织设计、制造厂家对600MW直接空冷汽轮机组特性的研究和认证，初步确定了机组的具体改造方案――在VWO工况下（主蒸汽流量为2080t/h）， 在确保冬季防冻最低要求的条件下，最大抽汽量可高达520t/h。

3.1 系统介绍及布置

根据改造方案，需要对中低压缸之间的连通管结构进行改造，在中低压缸的连通管上进行打孔，然后向外引出一根φ1220的管道，管道的抽汽可以作为供热热源。为了便于在运行过程中对系统进行调节，在连通管上安装了三通及调节阀等，同时在抽汽管上依次安装有安全阀、逆止阀、快关阀和调节阀等。汽源由联通管接出后通过厂内管网供市区各汽用户使用以及热网首站，如图1所示。

3.2 技术参数

供热抽汽工况：在TMCR工况时，抽汽可达520t/h；在THA工况时，抽汽参数为0.86MPa，338℃。

3.3 增加抽汽部分的控制系统

在改造后的系统中，连通管和抽汽管道的调节蝶阀分别进入DEH中控制。机组改造后抽汽管道上各阀门执行结构的接口要求由汽轮机厂提供，由DEH厂商完成控制系统的抽汽功能改造。抽汽逆止阀、液动快关阀控制接入DCS系统。

4 供热机组安全运行探讨

1）目前来看，我国的大部分中间再热机组都是采用的从中低压缸的连通管引出抽汽管道进行供热，当需要对热负荷进行调节时仅调节抽汽流量的调节阀，而不调节抽汽压力的调节阀，这样会造成中排压力下降到比较低的水平，使相邻两级的抽汽压差超出允许值，这样极易导致动静摩擦的产生，严重的情况下会造成末级叶片断裂的现象（我厂200MW机组中压末级损坏已有先例）。因此，为了保证运行过程中中压缸末级叶片的安全，在供热的过程中需要保证中压缸的排汽压力不低于与主蒸汽流量相对应的中排压力，如果需要在低于中排压力下抽汽时，则需要调节抽汽管道上安装的压力调节阀来达到运行的要求；

2）在供热机组运行的过程中如果出现逆止门卡涩、跳闸及快关阀关闭缓慢或拒动等现象时，非常容易发生机组超速的现象。因此，快关阀的快关信号必须取自汽机跳闸信号的硬接线，同时，在机组启动及小修前必须对快关阀及抽汽逆止门的联锁正常及关闭严密情况进行严格试验；

3）严格控制进入低压缸的蒸汽量，使其不能低于设计工况下的最小值，为了确保低压缸在运行过程中的安全，需要将进入低压缸的温度和压力下限与连通管的控制阀进行联锁。这方面已有电厂投入热工自动保护；

4）600MW机组的供热改造由于受到主机结构的限制，调压阀都采用的是蝶阀并且安装在连通管上。由于蝶阀的特点是外径较大，因此蝶阀的选用是否合适及油动机的设计就成为机组改造后能否顺利运行的关键。在进行类似机组改造时，蝶阀的最大关闭与开启阻力矩应尽可能留有余量；同时，油动机最好采用双侧进油的形式，以保证油动机有足够的能力。否则，有可能造成阀门关不到位或关闭以后不能正常开启的现象产生，这样既对正常供热造成了影响，在机组甩负荷时又称为危险因素。在进行蝶阀的选择时必须考虑到各恶劣工况下的强度、刚度、热应力和热变形等因素的影响；

5）我厂600MW机组为直接空冷纯凝机组，改为供热机组，国内尚无投产先例，特别是通辽市处于高寒地区，如何保证对外供热的同时，保证空冷岛安全过冬是一个新课题。按制造厂要求，空冷岛在-28oC的环境温度下，排汽热量必须达到447MW以上才能保证防冻要求，而机组在最大抽汽量达到520t/h时，电负荷须在75%以上（排汽热量达到483MW），才能满足空冷岛防冻要求。而机组在50%电负荷下为保证空冷岛防冻要求，只能提供100t/h抽汽量。为保证空冷运行的安全性，最好采用逻辑自动控制系统，达到机组防冻全自动控制。

5 效益分析

机组在TMCR进汽量最大抽汽量可达520t/h，可以向外提供348MW的热量，该工况下热耗为7274.7kj/kw.h与纯凝TMCR工况8066.3kJ/kw.h相比下降了791.6kJ/kw.h。

供热可使机组发电煤耗下降28g/kwh左右，抽汽后机组按照保守最低供电负荷450MW进行计算；冬季采暖期为180天计算：

节能量=450MW×1000×180天×24h×28g=5.4万吨（标准煤）

6 供热节能优化探讨

供热工艺过程中的能源浪费，在采用热水管网供热时，供热机组抽汽口参数与现供热网首站加热器工作蒸汽参数往往不匹配，存在较大热量损失。尤其是由纯凝改供热的机组，这一问题表现的更为突出，如何降低供热抽汽压损，最大限度的挽回供热抽汽节流损失，是热电联产企业面临的一项重要课题。

国内同类电厂解决该问题基本思路如下：在热网首站安装两台小型背压式汽轮发电机组（机组容量为2×15MW），将供热抽汽通过背压机降至合适参数，并拖动发电机做功，挽回抽汽节流损失。

7 结论

随着城市的快速发展以及节能减排工作的不断深入，我厂600MW直接空冷机组改供热机组已势在必行，相信通过课题攻关，空冷机组改供热的相关问题一定会得到较好的解决，为国内同类机组树立标杆。供热改造的成功实施，具有可观的经济效益和社会效益，对其投产后优化运行（例如采用背压机回收供热抽汽节流损失等方法），对供热机组的整体效益提高具有深远的意义。

参考文献

[1]邓伟.600MW超临界汽轮机热力性能诊断及供热分析[D].华中科技大学，2012，5.

[2]王振铭.大中型火电机组供热改造势在必行[J].热电技术，2010（9）.

[3]连素芬.空冷机组乏汽余热回收供热改造的可行性研究[J].2013（1）.