125MW凝汽式机组抽汽供热的技术经济分析

125MW凝汽式机组抽汽供热的技术经济分析
周旭康
(盐城热力联合公司,江苏盐城224000)
摘要:热电联产可以节能降耗,减少小锅炉对环境的污染。

但随着国民经济的发展,一些小型老式供热机组逐渐不适应社会发展的需要。

本文结合盐城发电厂供热实际情况,在保证正常对外供热的前提下,利用8#、9#凝汽式机组抽汽对外供热,从而取代小机组以达到较高的热效率,提高能源的利用率。

关键词:供热;再热冷段;减压;汽轮机
中图分类号:T K2691+2　文献标识码:B　文章编号:1004-7948(2004)12-0028-04
1前言
盐城发电厂现有机组8台,其中老厂0#、3#、4#、5#、6#、7#机为抽汽供热机组,发电容量68MW,承担对市区供热。

8#、9#机为凝汽机组,发电容量分别为125、135MW。

根据发展规划的要求,需扩建新机组,将0#、3#、4#、5#、6#、7#机全部拆除,这样势必造成对外供热停运,这一点热用户显然不会同意,因此考虑将8#、9#机蒸汽一部分用来对外供热,以满足热用户需求,以下对这一设想进行可行性论证。

2运行状况调查分析
211供热状况
据最近两个月(用汽量高峰期)统计,热负荷最高点为37t/h(白天城中Ⅰ线30t,城西线3t,皮革厂1t,厂内3t),最低点13t/h(夜里),供热参数P为0.8～1.0MPa、T为300～315℃。

已签合同未供汽的约10t,正在谈合同和近两年内供热需求预计10t,因此要考虑到对外供热最大量近60t/h。

2128#、9#机发电状况
从发电部最近几个月统计数据显示,正常8#机最高负荷125MW(白天),最低负荷70MW(夜里),月平均负荷100MW。

9#机最高负荷135MW(白天),最低80MW(夜里),月平均负荷120MW左右。

2138#、9#机抽汽状况
⑴8#机抽汽状况
查阅8#机说明书热力特性数据(额定工况)
一抽:P=3163MPa、T=36215℃、Q=17640kg/h
二抽:P=2155MPa、T=31915℃、Q=41760kg/h
三抽:P=01767MPa、T=386℃、Q=7560kg/h
⑵9#机抽汽状况
查阅9#机说明书及热力特性数据(额定工况)
一抽:P=3.53MPa、T=352.1℃、Q=12057kg/h
二抽:P=2.53MPa、T=310.9℃、Q=39131kg/h
三抽:P=0.66MPa、T=355.4℃、Q=2490kg/h
综合以上数据分析可知,供热只能从二抽以上蒸汽减温减压后提供。

3抽汽供热方案分析
311供热方式
8#、9#机抽汽供热方式有两种:第一种为8#、9#机单供,即为1台机供热,1台机备用;第二种为8#、9#机并联供热,由于第一种方式,对任何一台机(特别是8#机)的抽汽量较大,影响机组的正常运行,因此,本方案考虑采用第二种方案。

312抽汽供热接口位置
A方案:抽汽供热接口开在再热冷段,利用再热冷段抽汽经减温减压直供。

B方案:抽汽供热接口开在再热冷段,利用1#高加进汽门调节高进汽,满足对外供热量。

C方案:利用主蒸汽经减温减压对外供热。

C方案在技术上讲没有任何问题,对机组的安全没有影响,但由于主蒸汽经减温减压对外供热热焓值损失太大,严重影响机组的经济性,因此不考虑该方案;A方案的缺陷是供热流量受限制,特别是当一台机停运时,供热流量不能满足要求;而B方案无这些方面的缺点,具有可行性,因此下面将对B 方案进行技术论证。

4抽汽供热技术分析
根据B方案,以9#机为例,在额定工况下,汽轮机进汽量为391142t/h,再热流量为320185t/h,1#、2#高加进汽量分别为1719、3911t/h,其它损失约1t/h。

这样计算可对外供热量39114-32018-1719-3111-1=1216t/h。

若考虑汽轮机负荷不
变,进汽量增加到41113t/h,这样经过计算,可供抽汽量为2312t/h,也就是说在135MW负荷条件下,保证汽轮机再热后温度、各级焓值基本不变的情况下,对外供热流量可达23t/h。

在此工况下,高压缸作功增加了,中低压缸作功减少了,但总的负荷不变,在计算时已考虑到高压缸作功的最高限额,因此不会对汽轮机产生安全隐患。

同时也对其它工况进行计算,最终结论是:9#机负荷从138MW到5MW,对外供热量可达20～30t/h。

对于8#机设定对外供热量,反推计算机组在各工况下的其它技术指标,结果显示也在正常范围内。

为保险起见,我们规定了8#机对外供热不超过14t/h,9#机对外供热不超过24t/h,这样两台机对外总供热量可达38t/ h,基本满足老厂夏季对外供热量的需求。

根据我厂冬季供热的需求和近两年供热形势分析,在冬季用汽高峰时,瞬时流量要达50t/h以上。

我们根据对夏港电厂和上汽厂的调研和咨询,考虑到用减少1#高加进汽量来补充对外供热量,即在夏季供热时采用纯抽汽,在冬季(2～3个月时间)和机组检修时在抽汽供热量达不到的情况下,利用部分1#高加进汽增加对外供热,确保正常对外供热。

这样既不影响热用户,又最大限度地保证了机炉安全运行。

下面是对1#高加进汽的试验报告,见表1。

表1　9#机1#高加变工况试验情况报告
项 目试验前半小
时平均值
高加内部压力/MPa
118112019
功率/MW135137135117135142134110主蒸汽压力/MPa12127121381213812133主蒸汽温度/℃532163534148535123535100主蒸汽流量/t・h-1413153408169407189402199中联门前温度/℃537124532114531149531119一级抽汽压力/MPa3158314231343125一级抽汽温度/℃406143399122396142394125二级抽汽压力/MPa2161216321652166二级抽汽温度/℃338100338100342100344100三级抽汽温度/℃444162438179434186432166四级抽汽温度/℃316170312134311177311126
2#高加出水温度/℃243140237168231119225152
1#高加出水温度/℃222115198140181163173195
1#高加进水温度/℃160122160186161136161136 通过现场试验得出结论:即1#高加进汽压力大于112MPa时,对高加安全运行没有任何影响。

5抽汽供热对机组的影响
511对汽轮机热效率的影响
以9#机为例,其高压缸内效率略低于中低压缸的内效率,根据最近试验数据:高压缸相对内效率为7914%,中低压缸的相对内效率为9317%,从再热冷段抽出部分蒸汽后,相当于高压缸作功量增加,中低压缸作功量减少,整机的热效率略有下降,但高压缸作功量增加的同时,热效率也相应有所提高。

同样以135MW负荷状态为例,在抽出23t/h蒸汽后,经过计算,汽轮机的汽耗为21968kg/kWh,在不抽汽的状态下,其汽耗为21899kg/kWh,相差213%,可见汽轮机的实际效率下降很少。

512对汽轮机轴向推力的影响
125MW、135MW机组高、中压缸为对向布置,低压缸为对称分流布置,据制造厂说明书,轴向力方向由车头指向低压缸,根据轴向推力发生的原理,抽去部分蒸汽只能使中、低压缸进汽减少,低压缸由于对称分流布置,轴向推力不应变化,中压缸由于进汽量只会使向低压缸方向的推力减少。

但减少量多少、是否会引起负推力,因缺少数据,无法计算。

但可以通过监视推力瓦温度来保证机组运行安全。

513对调节级压力的影响
由于高压缸排汽被抽到一部分,会引起高压缸排汽压力降低,从而高压缸各级压降增大,因此会引起调节级压力升高、各级隔板及静叶承受的推力增大。

调节级压力随抽汽量增加而增大,同样可以通过监视调节级压力来保证机组运行安全。

514关于补水的问题
机组抽汽供热后,势必要求补水增加,根据我厂化水设备及系统状况,补水量应不成问题,但8#、9#机补水管道能否满足供热后的要求,我们进行以下计算:
51411　8#、9#机现有补水系统情况
(1)从化水除盐水泵出口一路<159mm母管至8#、9#机组补水;
(2)在汽机房东侧分一路至溶药池用水,溶药时水量1t左右;
(3)在8#机南墙处分二路:一路<108mm至8#机凝汽器补水(在调节阀后变为<89mm),另一路<108mm至8#、9#炉取样架冷却用水;
(4)在上水泵处又分二路:一路<108mm至9#机凝汽器补水(调节阀处为<57mm),另一路至上水箱加水;
(5)8#、9#炉取样架回水分二路:一路回除盐水箱,一路与补水母管接通。

补水系统如图1所示。

图1　8#、9#机补水系统示意图
51412　供水能力计算
(1)现8#、9#机补水母管压力约0145MPa,取样架回水压力014MPa,除盐水泵出口压力015MPa,流量100t/h,8#、9#机按夏季工况运行时,补水量(3%)约25t/h。

即使一台泵运行,母管仍有75t/h余量,因此,母管补水量可以满足要求。

(2)8#、9#机凝汽器现有管道供水能力
按《管道设计手册》中压降公式ΔP=W2/(g×V p)×λ/D N×(L D+L Z)
对8#机,取ΔP=0129MPa,D N=0108m,λ取0104,L D+L Z=65+30=95m,V p=01001m3/kg,求出流速W=2149m/s
同样方法求出9#机补水流速W=2165m/s,则
8#机现有补水能力:G=(π/4)×D N2×W×3600=4511t/h
9#机现有补水能力:G=(π/4)×D N2×W×3600=7419t/h
从另一方面了解,我厂8#、9#机真空系统压水查漏,若开2台除盐水泵,补水时间8h左右,真空系统水容量超过400t,基本印证了以上计算。

51413　补水改造方案
(1)根据每台机要求补水60t/h和预防突发情况(比如凝汽器喉部喷嘴堵塞),8#、9#机凝汽器再各增一路<89mm补水管道(系统图中虚线部分),用同样计算方法,求出每台机可增加补水(新管道水流速度达3118m/s):
G=(π/4)×D N2×W×3600=5715t/h
这样,补水量已足够满足对外供热需求。

(2)正常供热运行时,尽量用原补水系统补水;当补水量达不到要求时可用新增系统补充。

补进的水将会造成机组各级加热器的负担,因此,各级加热器进汽量有所增加,但不影响机组安全运行,而且补水对凝汽器的真空提高有所帮助。

51414　具体方案
(1)从8#机一旁减压阀后再热冷段管道上接出一路管道(<273mm),经隔离阀、逆止阀、减温减压装置、隔离阀,接入供热母管。

(2)从9#机一旁减压阀后再热冷段管道上接出一路管道(<273mm),经隔离阀、逆止阀、减温减压装置、隔离阀,接入供热母管。

51415　供热管径选择
(1)按常用流速计算管径
取二抽平均压力P=210MPa,平均温度T= 320℃,每台机对外供热量按60t考虑。

查《过热蒸汽性质表》知蒸汽比容V P= 011282m3/kg,据《供热管道设计手册》上推荐过热蒸汽流速40～60m/s,取蒸汽流速W=45m/s,根据公式有
D N=59415(G×V P/W)
1
2,求出D N=245mm 取D N=250mm,即<=273mm钢管就可满足要求。

(2)计算管道压力损失
管道压力损失ΔP=[W2/(g×V P)][(λ/D n)×(L Z+L N)]×1115×5,
W=45m/s,V P=011282m3/kg,D N=250mm,查管道阻力系数λ=0102,
L Z+L D=30m+80m(按30m直管,6个弯头, 2只阀门),
计算结果ΔP=01082MPa
根据抽汽供热的实际运行状况,允许在正常运行时,从抽汽口至减温减压器入口处有01082MPa 的压降,因此选择<=273mm管径可满足供热要求。

考虑减压后蒸汽扩容,减温减压器出口管径选择<=325mm,对外供热母管选择<=377mm。

6存在的问题
(1)由于抽汽压力随机组负荷的变化而变化,因此如何保证减温减压器出口稳定以及当压力变化而调节后,对供热流量有何影响?需要到减温减压器厂家调研;
(2)由于进入再热器流量减少,锅炉运行中应考虑喷水调节。

根据调研,再热器减温水增加不大;
(3)本方案仅考虑对外供热,厂内用汽仅考虑前后浴室和煤渣砖厂,所以使用时,厂内其它用汽要全
部停止;
(4)由于1#高加进汽量减少牵涉到高加进汽压力降低、运行中应考虑疏水方式改变,保证高加安全运行。

7结论
运行应规定具体的运行参数,比如抽汽供热时的复速级压力、推力瓦温度、给水温度等应作出相应的限值规定,同时做好各种事故预想。

综合以上各项技术数据分析认为,利用8#、9#机再热冷段抽汽代替老厂对外供热,原则上是可行的,安全上也是有保证的。

2003年6月该工程已改造完毕,经过一年多的运行,基本上满足热负荷与电负荷调整的需求,印证了设计初期的设想。

参考文献
[1]施振球.动力管道手册[M].北京:机械工业出版社,
1993.
作者简介:周旭康(1972-),男,江苏盐城市人,毕业于江苏理工大学热能工程专业,现在盐城热力联合公司从事热网管理工作。

(收稿日期:2004-09-14)
全国能源与热工2004学术年会
会议纪要
“全国能源与热工2004学术年会”于2004年11月9日至12日在昆明市滇池大酒店举行。

本次会议由中国金属学会能源与热工分会主办,东北大学、昆明理工大学承办。

会议得到了中国金属学会领导的高度重视,副理事长李文秀秘书长参加了大会开幕式并做了重要讲话。

中国金属学会副理事长、能源与热工分会理事长赫冀成教授为本次大会主席。

中国工程院殷瑞钰院士、岑可法院士、张寿荣院士、戴永年院士、陆钟武院士等13位知名专家学者作了精彩的大会报告。

会议收到投稿论文近400篇,经评审后录用238篇,编印论文集一册。

经理事会评审,有25篇论文被评为本次年会优秀论文。

经推荐后,部分论文将先后在《钢铁》、
《中国冶金》、
《工业加热》、
《工业炉》、
《冶金能源》等刊物上发表。

来自全国各地的企业界、高等院校和科研机构的242名代表出席了会议。

会议围绕“节能降耗、技术创新,走新型工业化道路”这一主题,分别进行了“工业炉窑热工与装备”与“企业节能与综合利用”会场报告,就过程工业系统节能、工业炉窑热工、资源节约与综合利用、余热回收与利用、清洁蓄热燃烧技术与装置等专题,进行了广泛交流与深入讨论。

会议期间,还组织了能源与热工技术交流会,有近20家国内知名企业进行了成果展示。

会议期间召开了能源与热工分会全体理事会议,听取了年会工作汇报及今后学会工作的建议和安排,通过了理事会部分成员的调整,讨论了2005年召开学会工作及理事会议等事宜。

中南工业大学、鞍山热能研究院、上海应用技术学院等单位提出承办全国能源与热工2006学术年会,召开时间和地点待2005年能源与热工分会理事工作会议确定。

大会强调:我国钢铁工业发展面临资源能源短缺、环境压力沉重、企业创新能力不足以及结构调整任务繁重等诸多挑战,如何迎接挑战、提高钢铁工业竞争力、走新型工业化道路,是摆在广大科技工作者面前的紧迫任务。

在今后工作中,广大科技工作者要树立可持续发展的战略思维,不仅要着眼于钢铁企业的节能降耗与环保,还要重视企业体制、管理与技术等创新水平的提高,积极推进钢铁工业走新型工业化道路的进程。

在大会闭幕式上,能源与热工分会秘书长蔡九菊教授对本次会议做了全面总结,对今后的学会工作提出了具体要求并做了重要部署。

这次大会开得隆重、热烈、创新、务实,取得了圆满成功,堪称我国能源与热工领域一次空前盛会,得到了中国金属学会领导和与会代表的高度评价,称无论从会议的规模、大会报告的层次、交流报告与科技成果展示的水平来看,此次年会都是近年来少有的高水平学术会议。

全体与会代表对中国金属学会给予的指导和关怀,对东北大学、昆明理工大学为大会顺利召开所做出的努力,对本次大会赞助单位给予的支持表示衷心地感谢!
中国金属学会能源与热工分会
2004年11月10日
E nergy Conservation(Monthly)
Sponsor:Liaoning Provincial Institute of Science and
Technology Information
Publisher:《Energy Conservation》Magazine Publishing
House
Chief Editor:ZHAN G Wei2hua
Address:No.274Qingnian Boulevard Shenyang City
Liaoning Province China
Post Code:110016
ABSTRACTS
December2004No.12Total Issue No.269
A type of heat pipe vaporizer
for remnant liquid of being developed
MA Xue2dong,Y U Xiao2guang,L I Ling2ling
A certain energy saving corporation has developed the spherical valve that can make liquefied petroleum gas and the remnant liquid mix and burn.But if the quantity of the remnant liquid is excessive,it will bring about the phenomenon of emitting black smoke during burning. This article has studied the heat pipe type of the vaporizer.It can make the remnant liquid of L PGfully boil away.So it raises the rate of burning and utilizing of the L PG and ensures the mixed burning effect for the remnant liquid and the L PG.It takes a role in energy saving and environ2 ment protection.
K ey w ords:heat pipe;vaporizer;liquefied petroleum gas(L PG);
remnant liquid3
A R eview on research and utilization
of floor cooling by shallow groundw ater
LU Shi2hua The utilization of floor cooling by low groundwater can improve in2 door artificial environment,on the one hand,the utilization strongly sup2 ports our country’s advocate of energy conservation,on the other hand, it is a new and beneficial explore of renewable energy sources(RES). Based on the two points,this paper introduces floor cooling and presents the advantage of the combine of the two.
K ey w ords:renewable energy;shallow groundwater;floor cool2
ing;energy conservation11
Application of drag reduction in
the w ater distributing pipelines of
district heatting and air2conditioning
LUO Xing,L IU J ing,ZHANG Zi2ping District heating and air2conditioning have consumed lots of energy in China.Most of the energy are consumed by water pump to distribute hot water,refrigerant water and cooling water.The technology of drag reduction can reduce consumed energy by water pump,so it is would be used widely in energy conservation.The paper addresses the mechanism of drag reduction and the methods of it which can be used in district heating and air2conditioning,and presents the application,research of the drag reduction in the world.
K ey w ords:energy conservation;water pump consume energy;
viscosity drag reduction14
E nergy saving in the hydraulic unit
of an air conditioning system
FENG Sheng2hong,ZHANG Chun2gang,LU Y an Due to the high operating2cost of in the hydraulic unit of an condi2 tioning system,this paper analyzed a few ways for improving the situa2 tion.After all,the method to cut impellers of bumps is chosen.The data of measuring and computing show that the result of energy saving is very distinct.
K ey w ords:air2conditioning;hydraulic unit;energy2saving
16
Discussion of optimum pipeline
design&system energy saving
ZHOU Ren2ping Calculating a process of pump system energy lost show a different designation of procession pipeline would have a big different of energy consume,optimum designation would get a lower energy cost resolu2 tion.
K ey w ords:pipeline design;optimum;energy saving;cost
19
Prof itability analysis of energy
saving reconstruction in existing
residential building
Y U Wen2hong,Y ANG Zhao Facing financing trouble of energy saving reconstruction in existing residential building,economical efficiency analysis has been made in this paper.Heating and air2conditioning energy consumption of existing resi2 dential building before and after energy2saving reconstruction and its re2 construction investment have been calculated,and latent economic bene2 fit of energy efficiency in building,which can be used as reconstruction investment,has also been put forward in this paper.This methods and conclusions may be useful to energy efficiency in buildings in China.
K ey w ords:existing residential building;energy saving recon2
struction;economical efficiency analysis21 T echnique2economic analyzing of125MW
condensing turbine unit for heating
ZHOU Xu2kang The co2generation of heat and power can save energy,it also can improve the environment condition by reducing small boilers.But with the development of G DP,these old turbines can not get well along with it.How to solve the problem?The paper describes the Yancheng Power Station heating condition.In order to make sure of the ordinary heating, we reform the No.8and No.9turbines(the simple condensation recycle system)for heating instead old small turbines.As a result we can get better thermal efficiency.
K ey w ords:heating;low temperature part of reheating pipe;re2
duce pressure;turbines28 R ational using the tail gas after the surplus
gas generating of shale oil
Y AN Xiu2qin After the gas turbine generating with the surplus gas of shale oil, there is a great quantity heat in the emission tail gas。

This heat may ex2 change through the acicular heat changer,the aim may achive for chang2 ing steam to water.
K ey w ords:tail gas;generator;acicular heat changer;tail gas’s
surplus heat36。