太仓港协鑫电厂背压机改造实践

孙佳

[摘 要]本文介绍协鑫电厂热网情况以及背压机改造的原因和参数选择、改造项目以及背压机运行方式。以求依托供热市场，降低节流损失，达到国家节能降耗的要求。

[关键词]背压机、快速熔断器、高品低用

[中图分类号]F274 [文献标识码]A

此次改造，目的是优化机组经济指标，为实现2020年现役机组平均供电煤耗低于310g/kwh奠定良好基础。

1 背压机选型

太仓港协鑫电厂位于江苏省太仓市，港区企业生产过程用大量蒸汽，因此供热量规模可观。协鑫电厂是太仓市唯一热源点，拥有二期2×330MW、三期2×320MW供热机组。厂内供热分为高压供热、低压供热、城区供热三套管网。低压供热汽源为再热蒸汽，高压供热为冷段再热蒸汽，城区供热为热段再热蒸汽。再热蒸汽压力为1.76-3.56MPa，低压供热压力最高为1.4 MPa，正常运行时，平均供热流量为180t/h，将再热蒸汽直接用于对外供热，存在“高品低用”的情况。在满足供热的条件下，通过背压机动力源改造，代替传统的减温减压装置，可实现供热蒸汽的梯级利用，大幅降低机组的供电煤耗，使机组经济指标达到先进水平，从而实现提高企业的经济效益、社会效益和环保效益。

利用全厂低压供汽汽源驱动一台背压式汽轮发电机组，其排汽接入厂内分汽缸，用于对外低压供热，汽轮机组发出的电源接入三期5、6号机组的高压厂用电系统，单独供5号机或者6号机组。

经过多次与上海汽轮机厂沟通进行初步设计，利用5/6号机热再联合供汽作为背压机汽源，对应主机负荷，热再压力2.5-3.3MPa，温度538℃背压机功率范围10-21MW，额定设计工况10MW（主机负荷240MW，热再压力2.5 MPa）。核算各个工况点初步选型如下：

汽轮机型号：B8-2.5/1.5，型式：单缸、单轴、反动、背压式;发电机型号：QF20-2，励磁方式采用无刷励磁。

2 项目内容

2.1 方案简述

利用5/6号机热再汽源驱动一台背压式汽轮发电机组，排汽接入厂内热网，减少减温减压损失。汽轮发电机组发出的电源接入5、6号机组的高压厂用电系统，但并不同时向5、6号机组供电，在向5号机供电时，切断向6号机组供电回路，反之亦然。

2.2 小机汽源及进汽系统配置

小汽轮机用汽量考虑到未来的供热规划，设计额定功率下小汽轮机进汽量为215.2t/h，由5、6号机平均分摊。小汽轮机进汽流量取决于5、6号机组再热段所能抽出的最大汽量。根据设计参数，单台机组在100 t/h抽汽对机组安全无影响，背压机压力偏低时可通过关小汽轮机中调门的方式提高进汽压力。

2.3 电气系统简述

新增发电机的出口增加发电机专用断路器、快速限流器，通过6kV电缆分别接入5、6号机，大机高廠变6kV厂用系统B段母线。正常运行时只供5B段或者6B段。当5号或6号机检修时，切换到另一段母线。新增发电机出力大于所并母线负荷时，多余部分负荷经联络线送至厂用5A或6A段母线。采用快速限流器可以有效限制当6kV厂用母线发生短路故障时背压发电机供的短路电流值。快速限流器的特点是能够在短路时间内快速切断供电回路，使此供电网路仅提供很小甚至不提供短路电流。目前快速限流器一般可以在1ms以内切断短路电流，如果6kV母线短路，快速限流器可在1ms以内动作，高厂变提供的短路电流和电动机反馈的短路电流冲击值远未达到最大短路冲击电流峰值，背压发电机回路即被切断，又由于快速限流器最终熄弧时间为5-10ms，当6kV母线短路电流达到峰值时，背压发电机基本不提供短路电流，对6kV开关设备的动、热稳定性影响不大，而且采用快速限流器基本没有什么电损耗。备用电源接入后，短路电流会随新增电源功率的增加而增大，现有6kV工作段电气设备选型为：热稳定电流50kA，动稳定电流125kA。不满足短路电流稳定性要求，需要采取短路电流限制措施，小发电机通过快速限流器并网至厂用电，快速限流器可以有效限制当6kV厂用母线发生短路时小发电机提供的短路电流值。

2.4 控制、测量、保护和自动装置改造方案

在5号机组电子间新增3个控制柜，DEH、ETS合并在一起，并入5、6号机公用域。保护部分配置一套发电机保护微机型保护装置、6kV开关采用综保装置、400V开关采用智能测控单元马达控制器。小发电机配置励磁电压调节装置、自动准同期装置。

3 运行方式

3.1 机务部分

正常情况下热再蒸汽经过减压阀达到压力匹配的条件进入小汽轮机。小汽机排汽接入分汽缸对外供热。当一路汽源故障时，通过进汽管道截止阀切断该路汽源，由正常机组向小汽轮机供汽。当小汽轮机故障时，切除小汽轮机进汽，使用厂内原减温减压设施，对再热蒸汽减温减压后直接对外供出。

3.2 电气部分

当5号机组停运时，如果停运前背压机连接在5B段上，背压机负荷到零后解列，然后经同期并网于6B段。当5号机跳闸时，如果背压机连接在5B段上，联跳背压发电机出口断路器机5B开关，同时背压机甩负荷，当背压机转速稳定后，经同期并网于6B段。

3.3 整套启动和停运方式

在整套启动时，小汽轮进汽管路首先需经过暖管阶段，待暖管结束后，小汽轮机逐渐进汽，进行暖机、冲转。暖管阶段，暖管蒸汽通过管道疏水排入疏水扩容器。小机开始进汽阶段，蒸汽经过冷凝后，由小机本体疏水管路进入疏水扩容器，直至小机排汽全部为过热蒸汽后进入小机排汽管道，排汽管道经过管道疏水阶段后直接进入对外供热系统。小机并网后，开始升负荷，原对外供汽量逐渐减少，直至小机满载，原对外供汽系统退出，仅靠小机排汽对外供汽。

整套系统退出运行时，首先对原供汽管路进行暖管，小机排起量逐渐减小，发电机输出功率逐渐降低，直至输出功率为零，断开背压机5B（或6B）开关，小机带发电机空载运行，逐渐降速，直至停机。停机后，对外供热主要依赖原供汽系统。

4 结语

经过此次改造，机组的经济指标得到优化。根据供热市场发展将来在满足条件下，3、4号机组也可进行同样改造，进一步降低煤耗，为公司创造更大盈利空间。

[参考文献]

[1] 刘晓燕，王文中，欧阳杰.大型纯凝机组背压机改造探讨[J].机电产品开发与创新，2017（06）.

[2] 张鸿儒.基于提高背压参数增加供热能力的分析[J].科技与创新，2017（06）.

[3] 刘鑫.联合循环汽轮机背压试验分析[J].山东工业技术，2017（12）.