粤泷电厂纯凝式机组供热改造

谭天荣

（广东省粤泷发电公司，广东 云浮 527217）

国家通过多项政策鼓励热电联产的发展，推广热电联产、集中供热，用热电联产集中供热的方式替代城市燃煤供热小锅炉，提高热电机组的热能综合利用率。粤泷发电厂目前一期工程装机容量为2×135 MW 燃煤纯凝式发电机组，汽轮机为N135－13.24／535／535型超高压、中间再热、双缸、双排汽、单轴凝汽式汽轮机，二期工程规划建设2×350 MW热电联产机组。电厂座落在广东省云浮（罗定）循环经济工业园，工业园区内有多家用热企业，尚未实行集中供热，用热企业一般都自备1～2 台小锅炉供热。该类工业小锅炉能耗高，且烟气脱硫、脱硝等相关减排设施配套不够完善，而大容量的燃煤热电联产机组综合能源利用效率高，采用了锅炉烟气脱硫、脱硝等相关减排设施，排放符合国家排放标准。根据工业园内已建成及在建的用热企业的建设进度，到2015年，工业园的用热负荷将达到253t／h，用热需求迫切，粤泷电厂已经与工业园内用热量较大几家用热企业签订供热合同，于2013年2月对2 台135 MW 纯凝式机组进行供热改造，向工业园区的用热企业实施集中供热，提高能源利用效率，解决区域经济与环境协调发展问题。

1 纯凝式机组供热改造方案

1.1 供热参数

粤泷电厂供热分中压和低压两部份，中压1.8 MPa，温度235℃，平均负荷106.0t／h；低压0.8 MPa，温度210℃，平均负荷148.6t／h。第一期供热量在2014年达到90t／h，之后根据用热企业用热情况逐年增加，根据用热企业的要求，确定机组供热改造电厂侧的供热参数（见表1）。

表1 改造后的供热参数

1.2 供热补水

机组供热改造工程的中压供热用于表面式换热设备，凝结水可回收率较高，而低压供热用于混合式加热设备，凝结水无法回收，供热补水情况见表2。

表2 电厂改造后的供热补水 t／h

1.3 供热改造方案

纯凝发电机组供热改造的技术方案主要有三类：一是将汽轮机进行通流改造，按供热机组的结构重新设计；二是保持汽轮机的通流结构，利用富余的回热蒸汽供热；三是在主蒸汽管道、再热冷段、再热热段或中排管道上开孔抽汽。其中在主蒸汽管道上开孔抽汽供热的参数（包括压力、温度、流量）可以得到保证，而且几乎不影响机组运行的安全可靠性；在再热冷段、再热热段或中排管道上开孔，利用汽轮机中联阀或中排管道上加装的蝶阀调整抽汽，改造工程量不大，供热参数在机组一定负荷范围内可以维持稳定，是目前纯凝机组供热改造中使用较多的技术方案。

根据粤泷电厂2×135 MW 超高压纯凝发电机组的热平衡图，汽轮机主蒸汽、低温再热蒸汽、高温再热蒸汽、中排蒸汽、回热蒸汽的压力、温度、流量见表3。

表3 2×135 MW 纯凝发电机组的蒸汽参数

在不改变汽轮机通流结构的前提下，为满足供热参数（压力、温度、流量）的要求，粤泷电厂供热改造采取在主蒸汽管道、低温再热蒸汽管道和高温再热蒸汽管道上开孔抽汽降温降压的供热改造方案。

1.4 过热蒸汽降温降压方式

综合考虑到电力负荷的调峰要求和主机设备的安全性要求、安装工期、电厂运行调节等因素，电厂采用压力匹配器配汽供热的改造方案，配汽方式如下。

a.中压供热蒸汽：主蒸汽＋高温再热蒸汽＋减温水。

b.低压供热蒸汽：主蒸汽＋三段回热蒸汽＋四段回热蒸汽＋五段回热蒸汽＋减温水。

2 强度及轴向推力校核

2.1 强度校核

汽轮机组在抽汽工况运行时，相对纯凝汽工况而言，其工况更复杂，因而对机组提出了更高的要求。对于135 MW 纯凝式汽轮机高中压动叶片而言，主蒸汽流量为440t／h，各抽汽口最大抽汽工况为最危险工况，汽轮机厂家根据最危险工况，分别对高压5～8级，中压5～10级动叶片进行强度校核计算。经过计算，高压5～8级、中压5～10级动叶片安全性均合格，可确保机组在抽汽工况下安全连续运行。

2.2 轴向推力校核

电厂135 MW 汽轮机由单流高压缸，单流中压缸和双流低压缸组成。调节级采用与高压缸汽流方向一致的顺流布置，高中压合缸。低压缸对称双流，推力相互抵消，自然平衡。因此，推力平衡仅为高中压缸的推力及平衡活塞之间的平衡。汽轮机厂家分别就以下3种工况进行汽轮机轴承推力计算。工况1：主蒸汽流量为440t／h，各抽汽口最大抽汽；工况2：主蒸汽流量为400t／h，各抽汽口最大抽汽；工况3：主蒸汽流量为300t／h，各抽汽口最大抽汽。计算结果见表4。

表4 汽轮机轴承推力计算结果

汽轮机组的推力轴承许用推力为169.2kN、比压为1.03MPa，根据汽轮机组在各抽汽工况下的数据对机组进行推力计算和轴承比压计算，结果表明进行供热抽汽改造后机组的推力及轴承比压均在允许范围内。

3 供热系统设计安装

供热系统主蒸汽接自机组A、B 侧主蒸汽电动闸阀前的疏水管道。2根DN＝50mm 管道汇流成1根DN＝80mm 管道接至低压匹配器，另从DN＝80mm 管道上接引1根DN＝40mm 管道至中压匹配器。为保证安全，在低压匹配器和中压匹配器的主蒸汽管道上都安装两道电动隔离阀门。高温再热蒸汽接自机组的A、B 侧高温再热蒸汽管道，2 根DN＝200mm 管道汇流成1根DN＝300mm 管道后分两路接至中压匹配器。一路安装有两道电动隔离阀门和止回阀，用于机组低负荷高温再热蒸汽压力低于1.8 MPa时，采用主蒸汽驱动引射高温再热蒸汽的供热方式。另一路安装有电动隔离阀、电动调节阀，用于机组高负荷高温再热蒸汽压力高于1.8 MPa时，采用关闭主蒸汽、高温再热蒸汽直接降温降压的供热方式。

中压匹配器的减温水采用给水泵出口的高压给水，减温水管道上依次安装2道节流孔板和2道电动截止阀、节流阀、电动调节阀、止回阀。

低压匹配器的三段回热蒸汽、四段回热蒸汽、五段回热蒸汽都接自机组回热蒸汽管道气动止回阀后，管路依次安装电动隔离阀和止回阀。低压匹配器的减温水采用凝结水泵出口的低压凝结水，减温水管道上依次安装电动截止阀、电动调节阀和止回阀。

4 改造效果

粤泷电厂第一阶段的供热改造已完成，供热管网系统已在2014年4月份冲洗及调试完毕，5月份正式向工业园用热企业供热。供热改造后，汽轮机组运行稳定，经济效益达到纯凝式机组供热改造的要求。电厂能满足云浮（罗定）循环经济工业园企业用热需求，同时与使用燃煤小锅炉相比，每年供热节能6.83×104t标准煤，减少CO2排放13.51×104t，SO2排放5 600t，NOx排放791.72t，烟尘排放4.46×104t，灰渣排放1.30×104t。

5 结束语

纯凝式汽轮机组供热改造符合国家节能减排的政策，通过供热改造提高能源利用效率，并替代区域内燃煤小锅炉，在满足用户用热需求的同时，减少CO2、SO2、NOx、烟尘的排放，改善区域生态环境，促进社会经济的可持续发展。