发挥自备热电厂现有设备出力增设6 MW纯凝机组的技术可行性分析

汤永平

（贵州开磷遵义碱厂，贵州，遵义563004）

发挥自备热电厂现有设备出力增设6 MW纯凝机组的技术可行性分析

汤永平

（贵州开磷遵义碱厂，贵州，遵义563004）

从锅炉的出力、汽轮机的耗汽量、外供汽量，循环水量的配置上论述了增加6MW纯凝机组的技术可行性。

现有设备；6MW纯凝机组；可行性

贵州开磷遵义碱厂现有四川锅炉厂生产的型号为CG180-3.82/MX和CG75-3.82/MX型循环流化床锅炉各1台，配有型号为C25-3.43/0.98抽汽凝汽式汽轮机1台和型号为B6-3.43/0.981背压机1台。2台汽轮机共用一颗蒸汽母管，以满足蒸汽负荷的调节和分配。抽凝机组和背压机组的配合，满足了本厂蒸汽负荷和热电负荷的调节，为最佳的热电联产机组配置形式。长期以来，由于下游生产蒸汽负荷长期处于蒸汽流量为85t/h（加喷水减温后蒸汽流量为85 t/h左右），背压为0.08MPa左右，导致开1台锅炉不能满足生产热负荷的需求，开2台锅炉又处于低负荷下运行。为了发挥现有设备出力，拟增加1台6MW纯凝机组1台，使2台锅炉处于满负荷下运行。人员不增加，只增加汽机主厂外不再另增设备，这是一个投资少而见效非常可观的项目。现将该机组增设的可行性分析如下。

1 在满足生产热负荷需求的情况下，锅炉的蒸汽富裕量核算

1.1 锅炉每小时满负荷生产时的蒸汽流量计算

通过运行，2台锅炉均能在满负荷下运行，根据锅炉铭牌参数，每小时锅炉的产汽量为：

Qc=180+75=255（t/h）

1.2 除氧器加热蒸汽耗汽量的计算

1.2.1 75 t/h循环流化床锅炉大气式除氧器的蒸汽耗汽量计算

75 t/h循环流化床锅炉的除氧器采用大气式除氧器（设计除氧压力20 kPa，除氧水温104℃），补给水来源于下游生产系统蒸发工段I效的回收水和锅炉水冷式冷渣机的余热回收水，平均供水温度为50℃左右。由于锅炉供水采用化学除盐水（反渗透+混床）为补给水，热电厂的排污率取值为3%，加上锅炉系统的汽水损失取1%，则锅炉系统的总供水量为：

根据大气式热力除氧器蒸汽耗汽量的计算公式可得所需加热除氧蒸汽耗量为：

式中：q为热力除氧器加热蒸汽量，kg/h；q1为除氧器的补水量，kg/h；hd为除氧器的出口水焓，kJ/kg；h1为补给水进口水焓，kJ/kg；h为加热用蒸汽焓，kJ/kg；qcx为排汽损失，按每吨水1~3 kg/h。

又根据上述平均供水温度为50℃，除氧蒸汽压力为0.08MPa的过蒸汽（背压汽排汽口处的蒸汽，未经过减温器），查《水和水蒸汽热力性质图表》可知：

1.2.2 180 t/h循环流化床锅炉大气式除氧器的耗汽量计算

180 t/h循环流化床锅炉的除氧器同样采用大气式除氧器（设计除氧压力20kPa，除氧水温104℃）。补给水由2部分组成，一部分来自抽汽凝汽式机组的凝汽器泛汽凝结水经汽封加热、一、二级低压加热器加热后平均水温为70℃左右，进入除氧器的一级除氧段；另一部分来自锅炉水冷式冷渣机的余热回收水，平均供水温度为70～80℃，进入旋膜除氧器的二级除氧段。二部分的补给水水温取值平均为70℃。由于锅炉供水采用化学除盐水（反渗透+混床）为补给水，热电厂的排污率取值为3%，加上锅炉系统的汽水损失取1%，则锅炉系统的总供水量为：

根据大气式热力除氧器加热蒸汽量的计算公式可得所需加热除氧蒸汽耗量为：

式中：q为热力除氧器加热蒸汽量，kg/h；q1为除氧器的补水量，kg/h；hd为除氧器的出口水焓，kJ/kg；h1为补给水进口水焓，kJ/kg；h为加热用蒸汽焓，kJ/kg；qcx为排汽损失，按每吨水1~3 kg/h。

又根据上述平均供水温度为70℃，除氧蒸汽压力为0.08 MPa的饱和蒸汽（从背压母管上取用，经过喷水减温后的蒸汽），查《水和水蒸汽热力性质图表》可知：h1=292.97 kJ/kg，h=2 767.46 kJ/kg，hd=435.95 kJ/kg。

1.3 外供热网热负荷计算

根据下游生产热负荷的需求，每小时的供汽量为85 t/h（此数据由技术中心提供），除氧器加热蒸汽来自于外供热网母管。根据上述计算可知，加热蒸汽耗量为：13+7.2=20.2（t/h），所以，外网总供热量为：85+20.2=105.2（t/h）。

1.4 B6-3.43/0.981型背压机组在背压为0.08 MPa时，发额定电功率时的进汽量核算

1.4.1 B6-3.43/0.981型背压机组的主要技术参数

额定功率：6MW；最大功率：6MW；

额定进汽量：92.5 t/h；

额定功况排汽温度：299.7℃；

额定功况汽耗率：15.42 kg/kW·h。

1.4.2 B6-3.43/0.981型背压机组在额定工况下的热耗率计算

根据额定功况的汽耗率为15.42 kg/kW·h可知，该功况下的热耗率为：

在额定工况下，汽轮机的进汽温度为435℃，进汽压力为3.43MPa，排汽压力为1.0MPa。根据查《水和水蒸汽热力性质图表》可知：

P=3.0MPa，t=430℃时，

过热蒸汽焓值h=3 322.32 kJ/kg；

P=3.0MPa，t=440℃时，

过热蒸汽焓值h=3 344.65 kJ/kg；

应采用插入法可得，P=3.0MPa，t=435℃时，过热蒸汽焓值：

同理可求得P=3.43MPa，t=435℃时，过热蒸汽焓值：

（3）B6-3.43/0.981型背压机组在背压为0.08MPa时的汽耗率、进汽量计算

根据现有运行工况，外供热网的背压为0.08MPa，此时的排汽温度为290℃，查《水和水蒸汽热力性质图表》可得h290℃，0.8MPa=3 036.10 kJ/kg，此时的汽耗率：

因此，B6-3.43/0.981型背压机组当背压为0.08MPa时，满发6MW时的进汽量为：

6 000×d÷1 000=6 000×14.57÷1 000=87.42（t/h）

1.5 背压蒸汽经喷水减温变成饱和蒸汽所需减温

水量的计算

因背压机来的蒸汽为过热蒸汽，下游生产车间主要是用于蒸发器，要求从背压机出来的蒸汽要变成相同压力下的饱和蒸汽，充分利用饱和蒸汽冷凝时的潜热用于蒸发浓缩烧碱。减温用的减温水来源于锅炉给水泵，减温水温度为104℃时的饱和水，焓值为435.95 kJ/kg，因而，所需减温水量为：

Qj=（87.42-7.2）×（3 036.10－2 767.46）÷（2 767.46－435.95）=9.24（t/h）

1.6 由B6-3.43/0.981型背压机组在背压为0.08MPa、

发额定电功率6MW时所产生的外供汽量计算

因CG180-3.82/MX型循环流化床锅炉除氧器所需蒸汽量来源于外供蒸汽管网，不用汽轮抽汽。所以外供汽量Qg为：

Qg=（87.42-7.2）+9.24-13=76.46（t/h）

1.7 C25-3.43/0.98型抽汽凝汽式机组补充外供

汽量的计算

当外供汽量为85 t/h时，需由C25-3.43/0.98型抽汽凝汽式机组抽汽补充量为：

Qc=85-76.46=8.54（t/h）

根据C25-3.43/0.98型抽汽凝汽式汽轮机的工况图可知，当抽汽量为10 t/h时，汽轮机的进汽量为121 t/h，发电量为25 900 kW·h，旋转隔板后的蒸汽流量为107.3 t/h。

2台汽轮机的进汽总量计算

进汽总量为121+87.42=208.42（t/h），

锅炉富裕蒸汽流量计算

富裕蒸汽流量为255-208.42=46.58（t/h）

2 C25-3.43/0.98型抽汽凝汽式汽轮机循环水量富裕量计算

根据C25-3.43/0.98型抽汽凝汽式汽轮机按纯凝工况运行时的参数汇总表，旋转隔板后部分（即4-12级）的运行可按纯凝工况的运行状态运行，当抽汽量为10t/h时，抽汽部分只增加前三级的电负荷，因而，泛汽排量为88.15t/h。

C25-3.43/0.98型抽汽凝汽式汽轮机循环水流量分布图见图1。

图1 C25-3.43/0.98型抽汽凝汽式汽轮机循环水流量分布图

由图1可知,总耗水量为:322+95+200+4 407.5+ 13=5 038（t/h）。

余下可用水量为:7 500-5 038=2 463（t/h）。

可以再冷凝泛汽量为:2 463÷50=49（t/h）。

3 增设N6-3.43型6MW纯凝机组可行性计算

N6-3.43型6MW纯凝机组技术参数（杭州汽轮机厂生产）[3]可知，该机组的进汽量为28.32 t/h，既少于C25-3.43/0.98型抽气凝汽式汽轮机的可以再凝的汽流量，也少于锅炉的富裕蒸汽流量。因此，该机组完全满足锅炉富裕参数的要求。

4 锅炉运行负荷率计算

锅炉的负荷率为：1-（46.58-28.32）÷255×100% =92.8%，完全满足锅炉的负荷需求，并考虑了下游生产负荷可能产生的额外负荷需求量和锅炉负荷波动的影响余量：46.58-28.32=18.26（t/h）。

5 经济核算

以枯水期平均电费为0.45元/kW·h，每年运行300天计算，则每年可得收益：

300×24×6 000×0.45÷10 000=1 944（万元/年）。

6 结束语

通过对现有设备循环流化床锅炉蒸汽富裕量、汽机循环水富裕量和汽轮机在满足外界热负荷需要下的进汽量的计算，得出在现有设备条件下，锅炉的产汽量和循环水流量能满足新增纯凝机组的需要的结论。新增加一台6MW纯凝机组是完全可行的，它具有投资少，见效快，回收周期短的特点，使现有设备均在接近满负荷的状况下运行，充分发挥设备的最大优势和最优配合，杜绝了由于受外界热负荷的限制,导致机炉配置不能发挥现有设备的最大出力,使得抽凝机组只能在较低抽汽负荷下运行,制约发电量,浪费资源这一问题的发生。

［1］全国勘察设计注册工程师公用设备专业管理委员会秘书处．全国勘察设计注册工程师公用设备工程师动力专业考试复习教材．北京：机械工业出版社，2007．

［2］范仲元．水和水蒸汽热力性质图表．北京：中国电力出版社，1996．

［3］中国动力工程学会．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，2002．

Technology feasibility analysisof addition of 6MW pure condensing turbine to play existing capacity of thermalpower plant

TANGYong-ping
(Guizhou Kailin Zunyisoda plant,563004 Zunyi,China)

To contribute to the article from the boiler,steam turbine steam consumption and external supply ofsteam,circular discusses the allocation ofwater to increase the feasibility of6MW ofpure condensate unit.

existing equipment;6MW condensingunits;feasibility

book=43,ebook=22

TK22

B

1009－1785(2012)06-0043-04

2011-11-15

汤永平，南京师范大学动力工程学院热能工程专业毕业，研究生学历；现任贵州开磷遵义碱厂设备部副部长；全国注册公用设备（动力）工程师；热能工程工程师；擅长于自备热电系统的组建及运行和工矿企业公用设备及系统设置和优化。