鲁北发电公司热段抽汽改造经济性及安全性分析.doc

鲁北发电公司热段抽汽改造经济性及安全性分析杨中奎大唐鲁北发电有限责任公司 滨州市无棣县埕口镇 251909摘要：大唐鲁北发电有限责任公司为满足鲁北化工生产用汽需要，根据机组自身情况和分公司发展需要, 对330MW机组进行了热段抽汽改造，本文就热段抽汽的经济性和机组安全性进行了分析。英文摘要：In order to fulfill the demand of industry use of Lubei Chemistry, the 330MW units of Datang Lubei Power Generation Company, Co., Ltd. were transformed by ways of extracting steam from the reheated steam pipe. This paper analyzes the transformation economically and the safe operation of the unit.关键词: 330MW机组 热段供汽改造 安全性 经济性1 前言：1.1 概述：大唐鲁北发电有限责任公司2330MW机组汽轮机为北重引进法国ALSTOM技术生产的亚临界、一次中间再热、三缸双排汽、凝汽式汽轮机，型号为NC330-17.75/0.45 /540/540。锅炉为哈锅厂根据美国ABB-CE燃烧工程公司设计制造的HG-1018/18.58-YM23型锅炉，该锅炉为亚临界参数、一次中间再热、单炉膛自然循环汽包锅炉。此机组原设计为采暖供热机组，采暖抽汽由中排抽出,额定抽汽压力0.45MPa（调整范围：0.35MPa0.6MPa），额定抽汽量为300t/h，抽汽由中压排汽缸下部开2个DN1200抽汽口接出经由一DN800管道对外供汽。大唐山东发电公司成功收购鲁北化工集团发电公司后,根据协议,需要关停目前在运行的小机组。关停后原来由鲁北小机组提供的压力为0.8MPa，约300吨工业用汽汽源将由330MW机组来提供。因而机组原设计的供热抽汽参数就不能满足要求，必须对330MW机组重新进行工业供汽改造。2供汽方案：经过方案论证和对比，综合考虑各种因素，决定采用由再热热段抽汽经减温减压后对外供热方式。2.1 系统设计：在炉侧热段管道母管上加三通，接出DN300管道，经过电动隔离门，液压快关门，气动逆止门后进入减温减压器，蒸汽经过减温减压后由DN600管道送出，设计单机最大供汽流量为250t/h（减温器后蒸汽流量）；减温水由凝结水提供，供热补水直补入凝汽器，在凝汽器喉部安装DN300不锈钢环形管道，除盐水经过管道上的小孔斜向下喷入凝汽器喉部对机组补水。1号机减温减压器布置在锅炉12.6米给煤机平台东侧；减温后的管道穿墙后由支架架空方式敷设，接入#1号供热母管（DN800）；2号机减温减压器布置在锅炉12.6米给煤机平台靠近B排墙侧，减温后的管道穿墙后由支架架空方式敷设，接入#2号供热管道（DN500）。供热改造方案设计由西安华瑞能源设计公司（西北电力设计院）完成。热段抽汽后，高排压力随抽汽量增加而降低，为防止高排压力降低过多导致高压缸末级叶片及隔板损坏，采用中压缸进汽调节门对高排压力进行调节（节流）。当机组供热抽汽量大于该工况下最大抽汽量时，应按照厂家提供的高排压力控制线（图1）对高排压力进行控制（此功能模块已经嵌入DEH系统中，可以在画面上进行操作）。如图所示，机组高排压力有高/低报警及上限/下限曲线，正常运行中应控制高排压力在高限与低限之间，通过调节中压调门进行节流控制。2.2 两种供汽方式：由于供汽后中调参与调节，将产生节流损失，降低了机组效率，为提高机组经济性，并兼顾机组安全性，根据中调是否参与调节，机组有如下两种供汽方式：2.2.1 供汽方式1、中调不参与调节：由于设计时未考虑高排抽汽情况，本机组末级隔板及动叶未经过强化，高排压力在抽汽后降低过多将影响高压缸的安全，因此在各个工况点，机组允许的最大抽汽量是不同的，高负荷时允许的最大抽汽量小（应力与蒸汽流量及流速成正比）。随着负荷的减少，可抽汽量增加。下面是中调门不参与调节时候机组各个工况下的最大供汽能力。见图2：各调节级压力下（即各主汽流量下，由调节级压力计算主汽流量）机组最大抽汽量（中调不参与调节）。注意：Y轴为高排允许抽汽量，此抽汽量与减温水量之和为对外供汽量。2.2.2 供汽方式2、中调参与调节：在抽汽流量大于对应主汽流量下的最大抽汽量时，为保证高压缸安全运行，必须投入中调控制。在中调门参与调节后（节流），高压排汽压力将得到保证。一般说来，只要保证进入低压缸的蒸汽流量大于低压缸排汽最低流量要求（150t/h），即可以保证机组的安全运行。运行人员可以根据机组运行参数（调节级压力）对照图2中的可抽汽流量曲线确定是否投入中调控制。3 供热对机组负荷和经济性的影响：根据热用户用汽量的不同，现就二种供热方式进行了计算和分析（调节门参与调节方式，每种供热方式分两个工况）：3.1 对外供汽250t/h工况：3.1.1额定主汽流量工况：机组满负荷运行主蒸汽流量为969t/h。再热蒸汽流量为848 t/h，额定容量为330MW。对外供高参数蒸汽250 t/h，由凝结水泵提供减温水。在此情况下，需要从热段抽汽200 t/h，此时，中压缸进汽量约为654.30 t/h，减少200t/h再热蒸汽导致机组少发电57.034MW，少发电量以0.3974元/kwh计，每小时少收入2.267万元，则每吨蒸汽折算成本为90.66元。此时，机组发电量为：272.966 MW供热前热耗率：7658.8 kJ/kWh供热后热耗率：7205.0 kJ/kWh供热前汽耗率：2.7824 kg/kWh供热后汽耗率：3.5499 kg/kWh见热平衡图3。3.1.2 75%额定主汽流量工况：机组75%负荷运行时主蒸汽流量为665t/h。再热蒸汽流量为593.56t/h，额定容量为247MW。对外供高参数蒸汽250 t/h，则凝结水作为减温水来源时，需要从热段抽汽200 t/h，此时，中压缸进汽量约为385.22 t/h，减少200 t/h再热蒸汽导致机组少发电74.758MW，少发电量以0.3974元/kwh计，每小时少收入2.971万元，则每吨蒸汽折算成本为118.8元。此时：机组发电量为：172.242 MW供热前热耗率：7737.6 kJ/kWh供热后热耗率：7112.6 kJ/kWh供热前汽耗率：2.6851 kg/kWh供热后汽耗率：3.8608 kg/kWh见热平衡图4。3.2 对外供汽150t/h工况：3.2.1 额定主汽流量工况：机组满负荷运行主蒸汽流量为969t/h。再热蒸汽流量为848 t/h，额定容量为330MW。对外供高参数蒸汽150 t/h，由凝结水泵提供减温水。在此情况下，需要从热段抽汽110 t/h，此时，中压缸进汽量约为757.47t/h，减少110t/h再热蒸汽导致机组少发电23.3MW，少发电量以0.3974元/kwh计，每小时少收入0.926万元，则每吨蒸汽折算成本为61.73元。此时，机组发电量为：306.700 MW供热前热耗率：7658.8 kJ/kWh供热后热耗率：7436.3 kJ/kWh供热前汽耗率：2.7824 kg/kWh供热后汽耗率：3.1594 kg/kWh见热平衡图5。3.2.2 75%额定主汽流量工况：机组75%负荷运行时主蒸汽流量为665t/h。再热蒸汽流量为593.56t/h，额定容量为247MW。对外供高参数蒸汽110 t/h，则凝结水作为减温水来源时，需要从热段抽汽110 t/h。此时，中压缸进汽量约为488.14 t/h，减少110 t/h再热蒸汽导致机组少发电40.598MW，少发电量以0.3974元/kwh计，每小时少收入1.613万元，则每吨蒸汽折算成本为107.56元。此时：机组发电量为：206.402 MW供热前热耗率：7737.6 kJ/kWh供热后热耗率：7460.5 kJ/kWh供热前汽耗率：2.6851 kg/kWh供热后汽耗率：3.2219 kg/kWh见热平衡图6。上面几种工况热耗率情况汇总如下表1：表1：抽汽工况与纯凝工况下机组热耗率负荷情况对照表热耗率kJ/kWh供热情况不抽汽工况（定压）高参数供热250 t/h（中排不抽汽）高参数供热150 t/h（中排不抽汽）铭牌进汽抽汽工况热耗率kJ/kWh7658.87205.07436.3机组负荷MW330.143272.966306.70075%铭牌进汽抽汽工况热耗率kJ/kWh7737.67112.67460.5机组负荷MW247.664172.242206.4024 供热后机组安全性分析：4.1 对汽轮机叶片的影响：4.1.1 应保持高排压力在压力控制线上方运行，以确保高压缸的安全运行；4.1.2 进入低压缸的蒸汽流量应大于150t/h，以满足低压缸所需的最小冷却流量要求。4.2 对汽轮机轴向推力的影响：热段抽汽后，转子推力方向将发生改变，根据工况的不同，将可能由正推（向中压缸方向）变为负推。由于推力瓦正负推工作面面积完全相同，北重厂家初步计算轴系推力方向的改变不会危及机组的安全运行。4.3 机组补水问题：机组供热期间，最大补水量约250 t/h。补水直接由接管喷淋进凝汽器喉部。该方案会造成凝汽器内凝结水含氧量大幅提高，将可能影响凝汽器真空，且对凝汽器及低加的换热管寿命造成影响。此外，因供热直补水是由除盐水泵直接接入凝汽器，如果机组补水水泵突然跳闸，将可能导致空气进入凝汽器，使凝汽器真空急剧下降。此种情况发生后，必须立即关闭凝汽器直补水调节门，减少热负荷。4.4 做好防止汽轮机进水措施。5. 结论： 330MW机组热段抽汽改造在国内尚属首次，对机组经济性和安全运行方面的经验还需要不断积累，对部分设备还需要进行进一步的改造以保障机组的经济性和安全运行。参考文献： 1. 尚小军 等大唐鲁北发电有限责任公司热段供热可行性研究报告，西北电力设计院； 2、庄会庆，李仕龙 大唐鲁北发