纯冷凝机组供热改造可行性分析

索言汔粉擞DONGFANGTURBINE1蘑舟东方汽轮机有限公司刘春四JIL德阳，618000摘要叙述了纯冷凝机组改造为热电联产机组的可行性以及改造的方法和范围。并就机组改造后的经济性进行了分析。对有意进行供热改造的用户有一定的借鏊意义。关键词供热；改造；可行性；经济性FEASIBILITYANALYSISOFRETROFITOFHEATSUPPLYFORCONDENSINGTURBINETANGQINGZHOU，LIUCHUNDONGFANGTURBINECO，LTDDEYANGSICHUAN618000ABSTRACTTHISARTICLEDESCRIBESTHEFEASIBILITY，METHODANDSCOPETORETROFITCONDENSINGTURBINEINTOCOGENERATIONTURBINEANDMAKESTHEECONOMICALANALYSISFORTHERETROFITTEDTURBINEITISSIGNIFICANTFORTHECUSTOMERSTORETROFITTURBINEFORHEATSUPPLYINGKEYWORDSHEATSUPPLYING，RETROFIT，FEASIBILITY，ECONOMICAL0弓F言热电产具有节约能源、改善环境、提高供热质量、增加电力供应等综合效益，同时热电联产又是电力工业的主要组成部分。由于热电联产比热与电分别生产可以有效节约能源和改善环境质量，因而受到世界各国的重视，不少国家均制订有关法律、法规、技术政策，或有若干切实可行的优惠政策。我国政府也很重视发展热电联产。我国热电联产在世界热电发展大军中，也是排头兵中的主要一员，初步估算到2010年热电联产可实现节HL21534LP标煤，节煤率为828。在节能方面，国家规划提出N201O年中国万元GDP耗要降低20即由2005年的122吨标煤万元GDP下降到098吨标煤万元GDP左右；一次能源消费总量控制目标为27亿吨标煤左右；年均增长4；在减排方面规划提L乜U2OO9要减少排放SO。840万吨、CO36亿吨，电力工业是节能减排的重点领域之一。1改造的可行性电厂锅炉产生的蒸汽驱动汽轮发电机组发电以后，排出的蒸汽仍有大部分热量被冷却水带走，因而火电厂的热效率只有3040。如果蒸汽驱动汽轮机的过程或之后的抽汽或排汽的热量能加以利用，可以既发电又供热。这个过程既有电能生产又有热能生产，是一种热、电同时生产、高效的能源利用形式。其热效率可达80作者简介唐清舟1967一，男，高工，产品开发处汽机室主任，于上海理一大学热涡轮专业，主要从事汽轮机的设计石JF发工作。2I圣右悲粉拨IDONGFANGTURBINE90，能源利用效率比单纯发电约提高一倍以上。一般的热电联产热效率高达70以上，而一般单机容量200MW以上的冷凝电厂的热效率仅为354O；200MW凝汽机组的发电煤耗为350GCEKWH，而容量相同的供热机组的发电煤耗一般均在300GCEKWH以下，供电煤耗约低60GCEKWH；热电联产由于采用了容量较大、参数较高的锅炉，因此热效率较高，锅炉热效率可达8590一般工业小锅炉热效率只有5060。据环保部门测算，节约一吨标准煤可减少排放CO，440KG、SO20KG、烟尘L5KG、灰渣260KG。同样的发电量，热电厂C0，排放量只有常规电厂的50。热电联产可节省大量燃料，除尘效果好，能高空排放，有效地改善环境质量。正是基于上述的原因，我们提出将效率比较低的纯冷凝机组改造为热电联供机组，并且已在很多机组上得以实施，其中最大功率是300MW机组的供热改造，山东黄台电厂和内蒙古新丰电厂改造机组已成功投运。技术特点。0。0热电联产的技术有多种，其中供热机组的类型有背压、抽汽背压、单抽汽、双抽汽、凝汽机打孔抽汽、凝汽机低真空运行循环水供热等。对老机组进行供热改造，目前主要有三种方案1安装供热蝶阀，从连通管抽汽；2非调整打孔抽汽；3调整打孔抽汽。下面就以上三种改造方案分别进行详细分析。21从连通管抽汽211抽汽供热改造设计原则1利用成熟的、可靠的技术对机组进行供热改造设计；2抽汽为可调整抽汽，通过在连通管上加装蝶阀实现；3锅炉、发电机等部件原则上不改动；4汽轮机本体基础不动；5供热回水接至低加出口的主凝结管道上6过桥管的高度应充分考虑行车的起吊高度。212结构特点抽汽口设置在中低压联通管，在中低压联通管上增设供热蝶阀包括驱动机构等；抽汽管道上增设逆止阀、快关阀、安全阀等阀门以便满足供热工况运行的要求。抽汽口及阀门布置见图】图1抽汽13及阀门布置213机组改造范围由于从连通管抽汽，需要对连通管进行改造。在连通管上增设抽汽三通，加装供热蝶阀。另外，由于供热抽汽后，在某些工况下中压通流级段各级焓降、压差、轮周功均有所增加，需要核算通流级强度。一般来说，在抽汽口前两级隔板应力和板体挠度值和动叶片应力会增大，强度超限，所以必须对该两级隔板和导叶片进行重新设计后更换为新的部件。214采暖抽汽供热管道的设计要求采暖抽汽管道布置在机组的运行平台上面。中压排汽先通过一个三通管向热网供汽；三通管的上部管道和供热蝶阀相连，供热蝶阀上法兰和连通管法兰相连。抽汽管道上设置死点，死点在固定支架处。从固定支架至抽汽三通之间的抽汽管道在汽轮机轴向和天地方向的位移由大拉杆横向补偿器进行补偿；汽轮机横向的位移由直管压力平衡补偿器进行补偿。通过上述措施的实施，以满足附加在机组上的额外的力和力矩不会对机组的稳定性有影响，保证机组的长期稳定运行。215抽汽供热改造对汽轮机的影响2I5I对汽轮机本体的影响因供热抽汽从连通管上中排位置开口抽出，因而对汽缸、隔板套等基本无影响，不需改造其它部套即可满足要求。2I52回热系统的影响抽汽后，各抽汽管道流速变化不大，因此可以认为抽汽对加热器的运行及抽汽管道工况不会产生较大影响，抽汽后回热系统仍能保持正常运行。2153轴向推力校核供热抽汽后，各通流级反动度及部分轮毂上承受的压力将发生变化，从而引起轴向推力变化。经计算，抽汽后，轴向推力有所下降，总推力有负向增大的趋势。在较低工况抽汽时，将会产生零推力或负向推力，因而需对最低供热负荷提出限制。抽汽后，运行人员应对上述的变化引起足够的重视，以保证机组的安全运行。216从连通管抽汽的优缺点优点I结构简单，对本体基本上不需要做大的改造；2供热抽汽量大，可满足大量热用户的要求。缺点抽汽参数受到中压排汽参数的限制。22非调整打孔抽汽非调整打孔抽汽就是在汽缸上直接加工抽汽孔，通过在汽缸上焊接抽汽管道进行供热。这种方案结构简单，并且可根据热用户的要求确定打孔的位置，设计灵活。221打孔抽汽供热改造设计原则1利用成熟的、可靠的技术对机组进行供热改造设计；2非调整抽汽；3锅炉、发电机等部件原则上不改动；4需对汽缸进行补充加工；5汽轮机本体基础不动。G索N3姚TUR论BIN搂EI3ONFANTURBINDGI222结构特点抽汽口可根据供热参数进行设计，在抽汽管道上增设逆止阀、快关阀等阀门以便满足供热工况运行的要求。图2为抽汽口示意图。图2抽汽口不恿图223机组改造范围由于从汽缸上打孔抽汽，需要对汽缸进行补充加工，在汽缸上加工抽汽13，焊接抽汽LI接管。另外，由于供热抽汽后，通流级段各级焓降、压差、轮周功均有变化，所以必须对该级隔板和动叶片进行计算，然后决定是否更换为新的部件。224采暖抽汽供热管道的设计要求由于增加了抽汽管道，在机组运行时，供热管道会对汽缸产生附加的推力和推力矩，对汽缸的稳定性产生影响。因此，在进行管道设计时应考虑限制管道对汽缸的推力和推力矩，以保证机组长期稳定运行。225抽汽供热改造对汽轮机的影响2251对汽轮机本体的影响因供热抽汽从汽缸打孔抽出，因而需要对汽缸补充加工。2252回热系统的影响供热抽汽后对其它回热抽汽管道流速变化不大，可以认为抽汽对加热器的运行及抽汽管道工况不会产生较大影响，抽汽后回热系统仍能保持正常运行。4I索言乞粉拔IDONGFANGTURBINE2253轴向推力校核供热抽汽后，各通流级反动度及部分轮毂上承受的压力发生变化，从而引起轴向推力变化，因而需对最低供热负荷提出限制。22。6打孔抽汽的优缺点优点1供热参数可根据用户要求选取，不受限制；2供热管道布置方便。缺点1需要对汽缸补充加工，现场实施困难；2受结构限制，抽汽量一般不大。23调整打孔抽汽调整打孔抽汽也是在汽缸上直接加工抽汽孔，通过在汽缸上焊接抽汽管道进行供热。但由于要对抽汽参数进行调节，需要在汽轮机通流部分适当位置安装旋转隔板。231调整打孔抽汽供热改造设计原则1利用成熟的、可靠的技术对机组进行供热改造设计；2可调整抽汽；3锅炉、发电机等部件原则上不改动4需对汽缸进行补充加工；5汽轮机本体基础不动。232结构特点抽汽口可根据供热参数要求进行设计，在通流部分安装旋转隔板，在汽缸外侧安装油动机，同时还需在抽汽管道上增设逆止阀、快关阀等阀门以便满足供热工况运行的要求。图3为调整抽汽口旋转隔板示意图。图3调整抽汽口旋转隔板布置示意图233机组改造范围由于从汽缸上打孔抽汽，需要对汽缸进行补充加工，在汽缸上加工抽汽口，焊接抽汽口接管。另外，由于抽汽口后的隔板改为安装旋转隔板，需要对内部通流进行改造，主要将隔板和叶轮的轴向位置进行调整。在汽缸的外侧还要安装操控旋转隔板的油动机。234采暖抽汽供热管道的设计要求由于增加了抽汽管道，在机组运行时，供热管道会对汽缸产生附加的推力和推力矩，对汽缸的稳定性产生影响。因此，在管道设计时应考虑限制管道对汽缸的推力和推力矩，以保证机组长期稳定运行。235抽汽供热改造对汽轮机的影响2351对汽轮机本体的影响因供热抽汽从汽缸打孔抽出，因而需要对汽缸补充加工。另外，还需在汽缸外侧安装油动机。2352回热系统的影响供热抽汽后对其它回热抽汽管道流速变化不大，可以认为抽汽对加热器的运行及抽汽管道基本不会产生较大影响，抽汽后回热系统仍能保持正常运行。2353轴向推力校核供热抽汽后，通流级反动度及部分轮毂上承受的压力发生变化，从而引起轴向推力发生变化，因而需对最低供热负荷提出限制。236打孔抽汽的优缺点优点1供热参数可根据用户要求选取，不受限制；2供热管道布置方便。缺点1需要对汽缸多处进行补充加工，现场实施困难2需要对汽缸内部通流进行改造。3供热改造的经济性分析和预期经济收益31经济性分析圣言汔扮拨LDONGFANGTURBINEF5下面以某电厂的300MW机组为例，对供热改造前后的经济性进行比较。该机组供热改造前的经济性数据见表1。表1某300MW机组供热改造前经济性数据表T况名称进汽量TH功率删整机热效率热耗KJKWHTHA工10L173008100供热改造后，该机组的热电联产热效率及热电比核算数据见表2。表2某300MW机组供热改造后经济性数据表由表1、表2可以看HJ，机组供热改造后，热效率大大提高，热耗显著降低，完全符合国家对于200MW以等级热电联供机组热效率及热电比的规定。32预期经济收益下面以某电厂330MW纯冷凝机组采用连通管抽汽方案一和在中排位置打孔抽汽方案二两种供热改造方案为例，进行预期经济效益计算见表3。321供热改造方案表3改造方案的主要技术经济指标单台机组322改造方案的预期效果供热抽汽从中压排汽口抽取，供热后机组年收益可以用下式计算YF_一ANXYY3D元000I1J“其中D一抽汽量，TH；一抽汽焓，KJKG；一供热价格，元GJ；AN一抽汽后机组功率减少量，KW；一电价，元KWH；一制水费率，元吨；一年利用小时数，小时。假设供热价格Y,4039元63、电价Y204元KWH、制水费率7元吨、年利用小时数5500H时，两方案的年收益单台机组如下方案，以额定供热工况为例，其抽汽量为400TH，抽汽焓为31634KJKG，供热后机组功率减少量JV913995KW，根据上述公式可以计算得出年收益为646147元。方案二，以最大供热工况为例，其抽汽量为75TH，抽汽焓为313867KJKG，供热后机组功率减少量125559KW，根据上述公式可以计算得出年收益为2L783万元。6I圣言浇论揍JDONGFANGTURBINE供热戤嘲翻彗渔楚奏争建设措施01改造后增加了抽汽管道，在汽轮机组甩负荷时，将在抽汽管道内产生残留的蒸汽，机组“有害容积”增加，汽轮机组可能出现转速飞升。从机组运行安全角度考虑，要求在抽汽管道上增设抽汽逆止门、快关门及安全阀。2机组进行供热改造时，增设的抽汽管道走向、执行机构布置等，应结合电厂实际情况妥善考虑。3实际供热时，最大抽汽量不允许超过设计值，同时要求设置最低热电负荷为75，即在此负荷以上方允许投入供热，以避免产生零推力或负向推力，并确保抽汽管道的安全，避免影响机组的运行安全。4供热运行时，任何抽汽工况都必须保证低压缸所需要的最小冷却流量。5为了保证汽轮机安全运行，防止外部热网管道位移、推力及不安全因素作用到汽轮机上，需要将热网管道与汽轮机本体可靠地隔离开。6采用连通管供热时，抽汽管道上需要安装补偿器来吸收汽轮机轴向、横向及天地方向上的热位移。由于同一段管道上设计有两个柔性零件，所以设计管道支撑时需要采取相应措施防止抽汽管道失稳。5|结论蠢1纯冷凝机组进行供热改造，可以从连通管上抽汽，也可从汽缸上打孔抽汽。在连通管上增设供热蝶阀或在汽缸内安装旋转隔板，可以实现一段可调整供热抽汽。2供热改造既可改造为非调整抽汽也可改造为可调整抽汽，汽轮机的控制系统需进行相应改造，方可满足供热要求。3为满足机组的供热要求，通流级需要重新核算以及增设供热配套设施。4为确保机组运行安全，应满足最低供热电负荷和保证低压缸所需要的最小冷却流量。5供热后，机组的综合经济性提高，将为电厂创造较大的经济效益和社会效益。参考文献【1】吴厚钰透平零件结构和强度计算北京机械工业出版社，1982【2】舒士甄，朱力，柯玄龄，蒋滋康叶轮机械原理北京清华大学出版社，1991【3】中国动力工程学会主编火力发电设备技术手册第二卷汽轮机北京机械工业出版社，199812东汽顺利实现双过半在党的生曰来临、东汽党代会胜利召开之际，东汽生产战线传来令人振奋的消息东汽2010年双过半目标顺利实现，半年产值达到了95亿元，半年千瓦数超过了1500万千瓦，这在历史上尚属首次。6,Q份，是东汽新基地竣工后全面投入生产的第一月。这一月，东汽围绕“双过半”劳动竞赛目标，积极开展各项攻坚活动。在全体干部职工的共同努力下，东汽6月份共完成工业产值19O8亿元完成千瓦数为6022万千瓦。其中，完成汽轮机机组L4台、给水泵小机6台、改造2台、风电144台。据统计，L一6F份东汽共完成工业产