能源阶梯利用在热网首站系统中的应用分析孙锡岩

能源阶梯利用在热网首站系统中的应用分析孙锡岩

孙锡岩郭平

（河南国电荥阳煤电一体化有限公司河南荥阳）

摘要：某发电厂，机组装机容量2*600MW，采用中压缸排汽管打孔抽汽，实施热电联产改造。热网循环水系统采用两台小汽轮机驱动热网循环水替代5台流量为2600t/h的电动热网循环泵；采用两台12MW热网功热发电机小汽轮机替代部分减压阀，电量并入6KV厂用母线。小汽轮机排汽在排汽换热器中对热网循环水进行第一次加热，热网循环水温不足的部分由热网加热器再次加热升温，这样即降低节流损失，又节约厂用电，实现了能源的阶梯利用。

关键词：能源梯级利用汽动热网循环泵功热汽轮发电机组

Summary:

Inapowerplant,theinstalledcapacityoftheunitis2*600MW.Themid-pressurecylinderexhauststeampipeisusedtopumpandcarryoutthetransformationofcombinedheatandpowerproduction.Thehotnetworkcirculatingwatersystemusestwosmallsteamturbinestodrivethehotnetworkcirculatingwatertoreplacefiveelectrichotnetworkcirculatingpumpswithaflowrateof2600T/H;Two12MWthermalpowergeneratorsareusedtoreplacepartofthedecompressionvalve,andtheelectricityisincorporatedintothe6KVfactorybus.Thefirstheatingofthehotnetworkcirculatingwateriscarriedoutbythesteamturbineexhaustheatexchanger.Thepartofthehotnetworkcirculatingwatertemperatureisheatedbythehotnetworkheateragain,whichreducesthelossofthrottleandsaveselectricityintheplant.Theenergyladderutilization.

Keywords:energyechelonusingsteamdynamicheatnetworkcirculatingpumppowersteamturbinegeneratorset

1.引言：

1.1.系统概述

首站供暖系统设置二台汽动循环水泵、二台50%运行备用启动电动循环水泵、六台减压器和二台12MW的功热发电汽轮机组。六台加热器分两组，对应两台机组串联加热后，并列运行。每台汽动循环泵的额定流量5000t/h，扬程200-230mH2O;热网循环水量13000t/h，供水温度130℃，回水60℃。两台机组供热蒸汽在热网首站系统能按机组分裂运行，热网循环水系统同时按机组单元制运行，在热网加热器出口联络对外供水。热网循环水泵的小汽轮机进蒸汽量可调节，使循环水泵可根据热负荷的变化进行质调和量调相结合调整。

热网循环泵小汽机和功热发电小汽轮机启动和工作汽源采用主机中排抽汽，正常工况进汽压力0.777-1.113Mpa，温度350-380℃。

热网循环泵小汽轮机采用青岛捷能汽轮机股份有限公司生产的N4.5-1.0型凝汽式(热网循环泵)工业汽轮机，汽轮机型式为单缸凝汽式汽轮机，额定蒸汽流量29.4t/h、排汽压力0.05Kkpa、排汽温度设计值137℃、跳闸值170℃。热网循环泵运行时可以实现变参数、变功率、变转速，汽轮机额定功率为4500KW，调速范围为3100-5400rpm；采用平行齿轮箱进行变速，变比为5.625:1，热网循环泵额定转速为960rpm，通过汽轮机驱动热网循环泵的连续、高效运行，机组厂用电率、供电煤耗均明显下降，节能效果显著。

热网功热发电小汽轮机采用青岛捷能汽轮机股份有限公司生产的B12-1.0/0.05型凝汽式汽轮机，汽轮机型式为单缸凝汽式汽轮机发电机容量12MW,额定蒸汽流量84.6t/h，设计排汽压力0.05Kkpa，排汽温度103℃。

热网系统方式见图一。

图一热力系统图

2.运行状况：

2.1运行方式及可靠性

热电联产改造后，设备运行稳定，电动热网循环泵只有在启动和汽动热网循环泵异常状态下运行，基本以汽动热网循环泵运行为主，热网首站供汽参数：压力0.75Mpa、温度350℃；热网供水流量在9000-10000t/h，供水压力1.6Mpa、供水温度在100-130℃之间，回水压力0.35-0.4Mpa、回水温度60℃，满足热力公司供热要求。同时发电小汽轮机负荷率在85%以上，有效降低了发电厂用电率，达到了设计目的。

2.2供热首站投运后的问题和解决办法

问题：2015年11月投产后，遇到的最大问题是汽动热网循环泵小汽轮机排汽温度高，最高到166℃，危及汽动热网循环泵小机安全运行，运行中被迫降低发电小汽轮机负荷，最低降至3MW，为保证供热参数，只能靠加大热网加热器进汽量，满足热力公司调度计划。

解决办法：在保证汽动热网循环泵安全、热网循环水供水流量和压力满足供热需求的前提下，控制汽动热网循环泵出口门开度，提高将汽动热网循环泵小汽轮机转速由3600r/min提高至3900r/min，增大小汽轮机进汽量，减少鼓风带来的排汽温度升高，排汽温度降低10℃，保证发电小汽轮机和热网循环泵小汽轮机的安全，小汽轮发电机组负荷率达到90%以上。

3.汽动热网循环泵和发电小汽轮机的优缺点

3.1汽动热网循环泵的优点：

3.1.1采用汽动热网循环泵替代多台大功率电泵，有效解决了电厂6kv高压段备用容量不足，已无法接入，不可能实施的问题。

3.1.2实现了热网循环泵转速调节，使热网循环泵在不同负荷下保持高效率运行。

3.1.3蒸汽的热能直接转换为机械能，减少能量转换环节和能量损失，提高了热能利用率。

3.2功热发电小汽轮机的优点：

3.2.1替代减压阀，减少了节流损失，实现了能源的阶梯利用。

3.2.2电量并入厂用电，降低高厂变负荷，使上网电量得到了提高。

3.3汽动热网循环泵和供热发电小汽轮机缺点：

3.3.1系统复杂，操作量大，设备启动前需充分暖管和疏水。

3.3.2启动过程时间长，汽动热网循环泵启动时长约3小时。

3.3.3系统较多，设备维护量大。

4.实际运行数据分析

5分析结果（以锅炉蒸发量1765t/h，主机电负荷441MW，供热抽汽量460t/h，供热负荷355MW为例）

5.1依据表一，功热发电小汽轮机进汽焓和排汽焓值差值553kJ/kg，在排汽加热器中的焓降25%,供热抽汽有效焓降主要在热网加热器中利用，功热发电机做功焓降占总焓降的19%。

5.2依据表二和表三，一台5000t/h汽动热网循环泵替代两台2500t/h的同比工况，发电厂用电率降低0.76%；功热发电小汽轮机平均电量1.18万kwh，厂用电率降低2.67%；合计厂用电率降低3.43%，每小时增加上网电量15.13MW。

5.3依据表四，80t/h蒸汽在汽泵小机和功热发电小汽轮机排汽换热器对5000t/h的热网水加热温升为11.15℃；经热量计算，80t/h的蒸汽在热网加热器中对5000t/h的热网水加热温升为13.25℃；两种方式换热，热网循环水温升相差2℃，即影响供热量21GJ。

6经济性比较分析

6.1比较基础数据：

平均负荷：以锅炉蒸发量1765t/h，供热抽汽量480t/h，供热负荷355MW为例作比较。

电负荷：441MW。

电耗：厂用电率降低3.43%。

供热量：1278GJ。

热电比：80%

6.2节能分析：

6.2.1节能量

1)汽动方式下厂用电率变化：同液力耦合器跳闸的电动热网循环泵相比，排汽换热器增加了真空泵、疏水泵及润滑油泵，厂用电率增加0.04%，计供电煤耗增加0.13g/kWh。

2)小汽轮发电机组和汽动热网循环泵运行方式下，厂用电降低3.43%，供电煤耗降低10.63g/kWh。

3)热电比为80%，按常规计算可降低供电煤耗56g/kWh。

以上三项综合起来，平均供电煤耗可以下降66.5g/kWh，小时供电可节约标煤29.33t，在供热期间按75%电热负荷的条件下，运行120天，供热期间供电可节约标煤63352.8吨。

6.2.2厂供电量

供热期间功热小汽轮发电机组和汽动热网循环泵运行方式下较液力耦合器调速泵相比可节约厂用电率3.43%，机组电负荷按分析负荷（441MW）的75%的发电能力计算，可增加3268万kwh的厂供电量。

7结论

7.1供热首站热网循环泵工业汽轮机驱动和增加功热发电小汽轮机的方式替代部分减压阀功能，减少了蒸汽的节流损失，同时实现了能源的阶梯利用。

7.2汽动热网循环泵替代电动热网循环泵解决了厂用母线容量不足的困难，降低了厂用母线的负荷，确保厂用母线的安全运行。

7.3通过热网循环泵转速调节，保持了循环泵连续、高效运行，即满足供热需求的需要，又实现蒸汽热能梯级利用。

8参考文献

[1]张国防，谢海涛。李强浅谈东汽630MW纯凝式汽轮机组供热改造，[会议论文]2015清洁高效燃煤发电技术交流研讨会

[2]窗体顶端

[2]徐则林，姜燕妮，徐磊，郝亚珍。热电联产机组热能深度梯级利用的研究[期刊论文]《华北电力大学学报(自然科学版)》ISTICPKU-2014年5期

[3]张培基，张一星。热电联产节能分析[会议论文]2002-海峡两岸第二届热电联产汽电共生学术交流会

作者简介：

孙锡岩男工程师汽机运行专工汽轮机集控运行

郭平女工程师热工检修