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文档简介

1、循环水供暖在热电厂中的实践应用王友峰高永彬刘清峰张磊一、前言:2001 年,国家经贸委、国家发展计划委、建设部发布的热电联产项目可行性 研究科技规定 1.6.7 条规定: “在有条件的地区,在采暖期间可考虑抽凝机组低真 空运行,循环水供热采暖的方案,在非采暖期恢复常规运行”。现阶段采用低真空 循环水供热符合国家现行有关规定。由于采用循环水供热可以提高汽轮机组的热效率,能够得到较好的节能效果。 自 20 世纪 70 年代开始,我国北方一些电厂陆续将部分装机容量 50MW的汽轮机用 于低真空运行 , 采用排汽加热循环冷却水直接供热或作为一级加热器热源,进行冬季 采暖供热,经过多家电厂运行实践表明,

2、从技术角度讲该技术可靠,机组运行稳定。二、进行循环水供暖的必要性:矿区冬季生产、生活供暖是利用汽轮机抽汽加热水进行供暖。随着矿山建设和 人民群众生活水平的提高,生产、生活供热面积是不断的增加,用蒸汽加热水的成 本将会越来越高。通过测算,在冬季 120天的供暖期中,由于机组带有 20t/h 左右的 采暖负荷(压力: 0.8Mpa温度: 280),会造成机组在整个采暖期中小时发电量下 降低约 2000kw.h/h左右,机组的经济效益面临严重考验,直接影响了矿山的经济效 益。为缓解局部利益和全局利益之间日趋紧张的矛盾,经认真分析和科学计算,我 们于2007年5月份进行 C6-4.9/0.981 型汽

3、轮发电机组“低真空运行循环水供暖”改 造工程。三、低真空循环水供热的特点及工艺技术:2.1 特点:抽凝机组采用低真空循环水供热时 , 汽轮机组无需大规模改造 ,只需将凝汽器循 环冷却水的入口及出口管路接入供热系统 . 从汽轮机运行角度考虑,是一种变工况运 行。是将冷凝器作为一级加热器,利用排汽的汽化潜热加热循环水,用循环水代替 热网水供暖,从而将排汽汽化潜热加以利用;热网中的热用户就相当于循环冷却系 统中的凉水塔,循环水在凝汽器中吸收热量送至热用户散热后,在回到凝汽器重新 吸热循环。为保证凝汽器低真空安全运行 , 正常情况下水侧压力不能超过 0.196Mpa, 因此, 必须加固凝汽器使其承压达

4、到 0.4Mpa,其供、回温度采用 60、 50为宜. 由于 低真空运行只是汽轮机的特殊变工况对汽轮机本体没有改动 , 但凝汽器在低真空运 行期间,汽轮机组的发电量受供热量直接影响 .因此, 合理确定供热面积对汽轮机的 经济运行影响很大 .2.2 技术工艺:充分利用现有汽轮发电机组原存在的冷源损失,对抽凝机组本体及通流部分不 进行任何改变,只是对相关的设备进行加固改造、增加少量的设备或不改造设备进 行循环水供热。在这种供热方式下,热网中的热用户就相当于现有循环冷却系统中 的凉水塔,循环水在冷凝器中吸收热量直接送至热用户散热后,在回到冷凝器重新 吸热循环;从运行角度讲,而只是恶化真空,提高排汽压

5、力,相应的提高循环出口 水温,利用循环水进行供热。而汽轮机乏气在凝汽器中的冷凝过程和未改造前普通 冷凝过程程完全一样;四、供暖系统应进行的改造项目:4.1 凝汽器改造项目有:4.1.1 将凝汽器循环水流程由双路双流程改为单路四流程,两套系统可有阀门迅速切 换,方便灵活;4.1.2 考虑到机组改为低真空运行循环水供热后,凝汽器所承受的压力由 0.15Mpa上 升到0.4Mpa左右,同时确保事故状态下凝汽器的安全,凝汽器端盖需要进行加固, 增加加强筋或将端盖钢板厚度增加,增加端盖一侧的加强杆个数;4.1.3 为解决抽凝机组改低真空循环水供热,排汽温度过高的问题,要在凝汽器排汽 口加装两组除盐水喷水

6、装置;4.1.4 为防止机组改低真空运行引起轴向推力增加的问题,对原汽封系统进行改造, 将前汽封漏汽改至低加,平衡因工况变化造成轴向推力增加,确保动静间隙不变, 机组振动无变化;4.1.5 为保证凝汽器低真空循环水供热的运行安全,要保证凝汽器不失水,凝汽器一 旦失水,凝汽器防爆门将动作,汽轮机将被迫停止运行,因此,在技术角度考虑: a、 在凝汽器进口压力表加装报警器,凝汽器进水压力降到 0.2Mpa报警器报警; b、凝汽 器进水压力降到 0.1Mpa时应立即将系统切换到原有循环水至凉水塔系统中,保证凝 汽器不失水; c、如热网管路出现问题时,必须将系统切至循环水至凉水塔后,才允 许供热泵房将热

7、网循环泵停止运行;4.2 厂内换热站的改造:4.2.1 根据循环水流量和外网水力计算,增设两台供热循环泵或利用原有泵组;4.2.2 厂内换热站进行改造时,要考虑到设备故障的可能性,充分利用原有换热器作 为循环水供暖系统中的尖峰加热器,在机组负荷发生变化或故障时,确保供热连续 性和供热效果;4.2.3 循环水系统中要安装两台补水泵,其流量为 100立方/h ,专门用于循环水补水, 并补水泵采用变频控制,以便控制补水压力保持稳定,确保整个系统安全经济运行;4.2.4 在回水母管上加装两台回水过滤器,防止循环水系统中的机械杂质在凝汽器中 沉淀,危及设备安全;4.3供热管网 :敷设 DN400、DN5

8、00、DN350大直径管网约 400米左右。热水管网的敷设采用无补 偿直埋敷设方式,除长距离或个别应力集中点采用措施外,原则上不设补偿器;五、采暖系统设备构成:( 1)冷凝器( 2)热循环泵( 3)尖峰加热器( 4)管道补水泵( 5)热网管线六、循环水量及供暖面积的热力计算:6.1 凝汽器循环水量的计算: 根据凝汽器热平衡方程得出; Dc(hc-hc)=Dw(hw2-hw1) 其中: Dc:进入凝汽器的蒸汽流量 Kg/hDw:进入凝汽器的冷却水量 Kg/h hc:排汽焓值 Kj/Kghc :饱和凝结水的焓值 Kj/Kg hw2:冷却水出口焓值 Kj/Kghw1:冷却水进口焓值 Kj/Kg 注:

9、冷却水 hw1、 hw2在数值上等于冷却水温度乘以 4.187Kj/Kg ;排汽与凝结水焓差 在汽轮机排汽压力变化范围内约为 2177Kj/Kg 。 低真空供热后,按最大功率状况进汽量不变,凝汽量 23.52t/h ,计算凝汽器冷却水 量:Dc(hc-hc)=Dw(hw2-hw1)Dw=Dc(hc-hc)/(hw2-hw1)Dw=23.521000(2646-340.57 )/4.187 (70-60 ) =23.52 2305.43/41.87=23.52 55.06 =1295t/h6.2 循环水供热量: G=Dw Cp(Tw2-Tw1) =12954.187(70-60)=129541.

10、87Kj6.3 循环水供热面积:供热指标 250Kj/ ,热网损失 5%A=G( 1-0.05 )/250 0.95/250 0.0038 =206042.27平方七、机组变工况前、后运行参数的比较:根据 C6-4.9/0.981 型抽汽机组热力工况图,汽轮机在纯凝工况时,凝汽量为23.52t/h 。因此,在循环水供热机组进汽量不变的情况下,经上述计算表明,单台 机组供热能力为 20.6万平方(按250Kj/平方.h ),现就单台 6MW机组供热20万平方面 积的经济性进行分析如下:改造的参数(表一):项目单位参数项目单位参数汽机功率kw3465汽机进气量t/h34.9额定进汽压力Mpa4.9

11、额定进气温度470汽机抽汽量t/h22.98抽汽压力Mpa0.981汽机抽气温度311汽机排气流量t/h11.19额定排气压力Mpa0.005额定排汽温度32.9额定冷凝水温 度32额定循环水进 度额定循环水量t/h2200改造后的参数(表二):项目单位参数项目单位参数汽机功率kw5342汽机进气量t/h28.2进汽压力Mpa4.9进气温度470汽机抽汽量t/h抽汽压力Mpa汽机抽气温 度汽机排气流 量t/h23.52汽机排气压 力Mpa0.0415汽机排汽温 度75冷凝水温度75循环水进度60循环水量t/h1200注:表一机组在抽凝工况下,依据今冬采暖负荷抽汽量 +机组自用加热蒸汽量等实际

12、数据编制而成,它的抽汽负荷是在牺牲电负荷的基础上实现的; 表二根据汽轮机进汽量为额定进汽量 28.2t/h ,排汽压力为 0.0415Mpa计算锝出; 通过上列参数对造表所列,我们可以清楚发现:在实现低真空供热后,汽轮机功率 增加,进气量呈下降曲线,这是因为原用于抽汽的热负荷,现全部用于发电,在采 用这种运行方式下,通过测算, C6-4.9/0.981 型机组改为低真空运行供暖后,在进 汽量为额定进汽量的情况下,电负荷为 5342kwh,有54Gj/h 余热,相当于 17.936t/h抽汽,机组效益增加值为 1114.72元/h 。八、经济效益分析 :上网电价 0.5782元/kwh锅炉热效率

13、 86.1%煤气计价 0.03元/T煤气低位发热量 3320Kj/Nm3蒸汽与煤气的产汽比为 1: 10008.1 冷源损失净收益的计算:8.1.1 原通过低压缸最小流量的蒸汽改为低真空运行时,由于背压升高,吨汽发电量 的减少值:Do(ik-i)u=3600Pe Pe=Do(ik-i)u/3600 =1000(2625-2567)0.95/3600=1000 58 0.95/3600=55100/3600 =15.3kwh8.1.2 原原通过低压缸最小流量的蒸汽改为低真空运行时,吨汽能够提供有效利用热 量:ik-is=2625-251=2374Kj/Kg8.1.3 原冷凝工况最小蒸汽流量改为低

14、真空运行后,冷源损失净收益 冷源损失净收益 =冷源损失收益 - 减少发电损失 =0.03 (2.625-0.251 )/0.861/3.32-0.5 15.3=0.03 ( 2.374/0.861/3.32 )-7.65=0.025-7.65=-7.625 元 /h8.2 抽汽改为低真空运行多发电的收益: Do(ie-ik)u=3600PePe=Do(ie-ik)u/3600 =1000(3096-2625)0.95/3600=1000 4710.95/3600=447450/3600 =124.3kwh8.3净受益124.3(0.57821.17-0.04 ) 17.936-7.625 11.19=51.49 17.936-85.35=923.44-85.35=838.12 元/h8.4 收益对照表 : 项目供暖时限供暖面积供暖成本供暖收益供暖净受益210t/h 热水锅炉供热 120 天 20 万 m300万元 20万元 280 万元 抽汽供热 120天 20万 m2241.38 万 20万元 221.38 万元 循环水供热 120天 20万 m2020万元 261.38 注

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