蒸汽轮机抽汽供热系统的节能优化改造

曹敬秋

【摘 要】为充分利用余热余能，实现降本增效，改造蒸汽轮机抽汽，并优化蒸汽管网，不但解决了高压蒸汽减温减压带来的能源浪费，而且保证了低压蒸汽的生产需求，满足冬季供热需要，创经济效益约703万元。

【关键词】蒸汽轮机；抽汽；高压蒸汽；减温减压；节能改造

0 前言

近年来，随着钢铁市场持续恶化，钢铁企业面临的形势越来越严峻，如何实现转型，大力开展余热余能开发创收增益，坚持技术创新、管理创新推动能源资源高效利用开发，成为钢铁企业生死存亡的关键所在。

某公司220t锅炉和3200高炉汽鼓风项目投产后，冬季低压蒸汽全部由次高压蒸汽母管经过减温减压后供应。此种供应模式，不仅造成了资源、能源的极大浪费，而且也會造成蒸汽系统的动态调整波动频繁，生产组织难度加大，因此，进行低压蒸汽供应系统的优化和再分配迫在眉睫。

1 现状分析

汽轮机供热系统工艺流程为：

汽轮机→抽汽逆止阀（水控）→液压快切阀（可调整）→电动阀门（MV3102）→减温器→手动阀门→电动阀门（新装）■抽汽供汽母管→用户（润原化工、110t除氧、220t除氧、蓝星供汽、120烧结、蓝星低压、化工厂）。

燃气发电系统正常情况下运行4套燃机，该区域低压蒸汽产量约30t/h，除氧器消耗约50～70t/h（与锅炉负荷相关），外销约30t/h，缺口50～70t/h。

2 改造方案

经过严格的热力计算和校核计算，具有18级叶轮的原型机，进口蒸汽压力为6.77MPa，温度为465℃。蒸汽经过叶片做功后，蒸汽压力、温度随之降低，到第6级末端，蒸汽参数数值为1.3MPa左右，（根据蒸汽压力波动），一部分蒸汽通过抽汽口抽出，令一部分继续做功直至变为乏汽排入凝汽器。经过核算，可抽出最大流量为50t/h蒸汽（单台）。此蒸汽各项参数完全满足实际生产组织需要。

因此，主要改造部位是在原机型的第六级隔板后，下汽缸的两侧面各开一个附加抽汽口，接出两条￠219×6的蒸汽管道，然后合并为一条￠325×10的主供汽管道，经过减温调节后，分别分配蒸汽至内部用户及厂区供热管道。

3 改造要求

3.1 由于工艺进汽参数变化（范围：5.70-6.77MPa），该机组最大进汽量为130-150 t/h。

3.2 当进汽参数为5.70 MPa.a，465℃，抽汽工况为50 t/h时，该工况下，抽汽压力为1.326 MPa，温度为300.4℃，抽汽的位置在五级后，要保证抽汽50 t/h，则须增加两个DN200的抽汽口，需要增加相应的蒸汽管道和阀门，去掉第六级隔板，将第七级至第十四级隔板的汽道数分别改为72、84、90、86、98、58、64、72。

3.3 由于热平衡图数据均为计算值，且因机组已投产运行相当长时间，机组各方面性能均有所下降，因此，改造后实际考核值允许偏差3-6%。

3.4 抽汽用户所需蒸汽压力可以通过两种方式调整，实现互为备用功能。一种是改变汽轮机进汽压力范围；另一种是调整块切阀开度。

4 系统调试步骤

4.1 在经过系统蒸汽参数调整后，逐渐升高#7汽轮机进汽压力至试验要求值（5.7MPa），通过调整抽汽调节阀开度，增加抽汽流量，接近最大抽汽量50t/h，满足工况一（5.7 MPa；进汽温度：465；抽汽50t/h）所需条件，记录汽轮机功率，待抽汽供汽系统稳定工作后，快关抽汽调节阀，停止外供汽，观察此时汽轮机各重要参数变化。

4.2 检验汽轮机对抽汽系统突然发生剧烈变化时的适应能力，实践证明，对热井水位有一定影响（5分钟内水位在其他不变情况下，抽汽短时增加到50t/h由+800mm降至+300mm，待调整后恢复正常）。在汽机系统自身负荷调整结束后，达到试验工况二（5.7 MPa；进汽温度：465；不抽汽）条件要求，记录发电机功率。

4.3 继续投入抽汽系统运行，逐渐开打抽汽调节阀开度，提升抽汽流量，尽量调整汽轮机近汽压力维持在5.7MPa左右，直至抽汽流量不再增加，达到抽汽量极限值。恢复各系统至正常状态。

4.4 参数对比：

以上图表内容可以看出：

1）9：30分开始做试验，整个过程汽轮机主汽压力基本保持不变，为试验顺利进行奠定了基础。随着抽汽流量增加，当10：03分左右，抽汽量稳定在50t/h时，发电机功率为25.6MW，与附表工况一数据对标，基本满足试验要求。

2）当退出抽汽运行，在10：06分左右，汽轮机发电机功率为30.1MW，控制进汽参数变化，发电机功率还有上升趋势，与附表工况二对标，接近设计值。

3）抽汽调节阀打开后，继续增加抽汽量，发电机功率开始减少，10：47分左右，抽汽流量达到67t/h，继续开大调节阀开度，抽汽流量不再增加，可以确定在汽轮机进汽压力为5.7MPa、温度为455℃时，最大抽汽量为67 t/h，此时发电机负荷为21.8MW。

抽汽流量满足设计要求，可以实现正常供应。

5 蒸汽调整方式

5.1 用户总需求稳定，汽轮机进汽参数变化

当供热各个用户所需蒸汽压力、流量稳定的情况下，密切关注汽轮机进汽蒸汽压力、抽汽调节阀前压力变化，通过调整抽汽调节阀开度，满足供汽母管供应压力（0.6—0.8MPa）、流量（30—50t/h）。关注热井水位波动情况，可通过补水进行微量调整，保证热井水位在标准范围内。

5.2 汽轮机进汽资源稳定，各用户需求有差异

当汽轮机抽汽阀前蒸汽参数稳定时，各别用户需要降低蒸汽压力或流量时，减小此支路电动阀门开度，满足用户要求后，根据供热蒸汽母管调节阀阀后压力、流量变化情况，如果压力变化较大，其它用户不需要补充，可适当降低母管调节阀开度，节约蒸汽资源，节约实用蒸汽资源；各别用户需要升高蒸汽压力或流量时，增大此支路电动阀门开度，满足用户要求后，根据供热蒸汽母管调节阀阀后压力、流量变化情况，可适当增加母管调节阀开度，保障供热的能量余量。这种不平衡状态下的调整，调整原则是微调，缓慢调整，保证系统不会出现大的波动，在日常生产实践中，这样的操作方式也是最见的，要求操作人员熟练掌握供热系统工艺，适应“牵一发而动全身”的生产调整模式，做好供热与电负荷协调配合工作。

6 效果分析

该项目投运后，将原设计参数与实际运行参数进行对比，完全满足供热需求，同时，汽轮机机组各项运行指标良好（抽汽参数表见附表1、附表2）。

抽汽参数满足设计要求1.0MPa、250℃低压蒸汽，抽汽量也能满足最大80t/h用量，置换原减温减压外供蒸汽包括蓝星化工厂10t/h、山塑15 t/h、高炉煤气锅炉除氧用蒸汽15t/h，共计40t/h蒸汽（采暖季外供量相应增加），有效解决高压蒸汽减温减压使用带来的能量浪费问题，增加发电量，同时填补低压蒸汽缺口，满足冬季供热需要。

自2012年11月23日至2013年7月1日，设备累计运行5208小时，累计抽汽流量15.6万t，平均抽汽流量30t/h，实现收益约703万元。

【参考文献】

[1]高英权，等.低真空抽凝式汽轮机排汽供热的研究及其改造[J].节能技术，2005（2）：166-176.

[责任编辑：杨玉洁]