超临界600 MW机组热力系统优化及节能改造

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(1.佛山恒益发电有限公司，广东 佛山 528131;2.华西能源工业集团有限公司,四川 自贡 643001；3.西安热工研究院有限公司,陕西 西安 710032)

超临界600 MW机组热力系统优化及节能改造

苏升文1,陈昕灿2,王智微3

(1.佛山恒益发电有限公司，广东 佛山 528131;2.华西能源工业集团有限公司,四川 自贡 643001；3.西安热工研究院有限公司,陕西 西安 710032)

通过深入的分析某电厂两台超临界600 MW机组热力系统存在的问题，对不合理的热力系统进行了优化及节能改造。优化及节能改造后，可以看到两台机组的安全性、经济性得到明显的提高。

超临界600 MW机组;热力系统；优化；节能改造

0 引言

某电厂两台超临界600 MW机组分别在2011年6月份及10月份投产。其三大动力设备由上海电气集团生产。

汽轮机为上海汽轮机有限公司生产制造的N600-24.2/566/566型超临界、一次中间再热、单轴、三缸四排汽，八级回热抽汽，双背压、凝汽式汽轮机。汽轮机设有8段非调整抽汽，分别由三台高压加热器、除氧器、四台低压加热器及小汽轮机等供汽[1]。

锅炉为上海锅炉厂有限公司制造的超临界直流锅炉。型号为SG-1913/25.4，单炉膛、一次中间再热、平衡通风、固态排渣、露天布置、全钢构架、全悬吊Π型布置燃煤锅炉。采用四角切圆燃烧方式，运行方式为定-滑-定[2]。

1 存在的问题

该电厂两台机组投产运行一段时间后发现，相关热力系统较为繁复，冗余过多，造成系统内漏、外漏及余热得不到充分利用，导致机组排水槽长期大量冒汽，机组补水率居高不下。另外，与汽轮机真空系统相连的多个疏水管路受到冲刷泄漏，导致两机凝汽器的真空偏低。

疏水系统阀门内漏后又加快了疏水管路冲刷减薄的速度。如不加以控制，严重时会引发爆管，导致机组非计划停运。此外，由于泄漏蒸汽对阀体的长时间冲刷，使得部份阀门损坏严重，失去修复的价值[3]。而更换一个进口的高压疏水门价格在5～8万元，国产的高压疏水门也要1～2万元，而且采购周期长。故疏水阀的内漏或外漏问题还增加机组的检修成本。

另外，两台机组的热力系统部分的余热还没有充分利用；凝汽器补水流量计安装位置不合适，不能准确反映到一台机组的真实补水情况；凝汽器的补给水系统还存在可以优化的空间。

通过实际调研及理论分析，发现目前有相当多的大型火电机组不同程度存在热力系统不合理的情况，可通过热力系统优化及节能改造来进行完善[4]。

2 具体的优化及节能改造措施

针对以上问题，该电厂通过与相关单位合作，在2014年3月、4月的两台机组C级检修(以下简称C修)期间实施了热力系统优化及节能改造。其具体情况介绍如下：

2.1 疏水管道优化改造

热力系统的疏水管道合并原则是应做到可合并的疏水管尽量合并，并要求合并前的疏水管道应尽量使其阻力一致(合并点前的疏水管长应尽可能一致)，以避免左右疏水相互排挤。合并后的截面积不能小于原来面积之和，合并后的疏水管道应适当加粗。 整个疏水改造，应检查并尽量使合疏水管有一定坡度方向，减少管道低点以减少疏水点；疏水管道的安装应保证在各不同工况下都有朝终点方向连续的疏水坡度，不应有低位点或比排出端接口标高还要低的管段。如管道不能满足管道热补偿要求，还需设置补偿管段，该管段应位于水平方向或垂直方向有坡度的平面内[5]。

管道布置应考虑疏水点的设计要求，优化管道布置方案，尽可能减少低点以达到减少疏水点的目的[6]。

小管与大管或与刚度较大的管子连接时，小管应有较高的应力；局部缩小管道断面尺寸或局部采用性能较差的材料；管系中应力分布不均匀性大时，小部分管段的应力值显著大于其余部分[7]。改造后启机暖管时要管壁的温升速度可达到1.5℃/min，以证明疏水畅通[8]。

按照以上原则，进行了如下疏水管道合并：

(1)主蒸汽管道疏水合并

图1 主蒸汽管道疏水系统图(改造前后)

(2)合并高压导汽管疏水

图2 高压导汽管疏水系统图(改造前后)

(3)再热蒸汽管道疏水合并

图3 再热蒸汽管道疏水系统图(改造前后)

(4)合并中压导汽管疏水

图4 中压导汽管疏水系统图(改造前后)

2.2 其他热力系统的节能改造

为充分利用热力系统的余热，本次C修期间，对两台机组的热力系统改造情况如下

(1)将轴封溢流接入8#低压加热器。

(2)将1#、2#、3#高压加热器连续排空气改为逐级自流，并加装节流孔板，将3#高加连续排汽至除氧器手动门改为逆止门以回收余热。

(5)合并轴封供汽母管疏水

图5 轴封供汽母管疏水系统图(改造前后)

图6 轴封溢流系统图(改造前后)

(3)吹灰汽源的节能改造

锅炉本体吹灰汽源由屏式过热器汽源改为低参数的蒸汽汽源(低温再热器出口蒸汽)。两台机组投运后，对再热器吹灰汽源进行了调试，现已投用良好。

图8 吹灰系统图(改造前后)

2.3 准确统计机组补水率，完善节能管理的技术改造

原电厂单台机组的补水流量计安装位置太靠近管道的大小头，导致流量计计量不准，使机组补水率统计考核无法实施，不利于阀门检修质量管理。因此利用本次机组C修，机组补水流量计移置在长直管段。

2.4 主汽、高温再热汽疏水阀的控制优化及节能改造

机组原启机后10%负荷时才关闭主汽、高温再热汽疏水阀，这时管道内早已无疏水存在。这样不仅损失热量，还增加疏水扩容器的负担，并且容易使疏水扩容器变形。根据蒸汽管道疏水的原理，蒸汽管道已无疏水时就可关闭疏水交阀[9]。经过现场试验确认，发现机侧主蒸汽温度与汽水分离器出口的蒸汽温度之差超过50℃时，主蒸汽管道已无疏水。因此，现改为当机侧主蒸汽温度与汽水分离器出口的蒸汽温度之差大于50℃时，即关闭主汽、高温再热汽疏水阀。

同理，原来机组停机10%负荷时打开主汽、高温再热汽疏水阀。造成大量蒸汽进入疏水扩容器，增加疏水扩容器的负担，容易使疏水扩容器变形(在紧急停机条件下，此问题更突出)。现改为当机侧主蒸汽温度与汽水分离器出口的蒸汽温度之差小于50℃时，才打开主汽、高温再热汽疏水阀。

2.5 取消高压导汽管通风导汽管道

参照同类电厂的经验，可将高压导汽管通风阀设为常关阀或取消该阀，以减少系统内漏。这是由于设计高压导汽管通风阀的作用为：当汽轮机紧急停机时，自动主汽阀迅速关闭，会在高压缸内截留大量高密度蒸汽，使高压缸的温度迅速升高，此时可将通风阀打开，产生从高压缸向凝汽器的反向冷却流，使高压缸叶片和转子受到冷却，防止过热出现[10]。

实际上，导汽管通风阀与导汽管疏水均从导汽管疏水汇合处接至本体疏水扩容器，而且通风阀与导汽管疏水阀动作逻辑相同，当汽轮机紧急跳闸时，导汽管疏水完全可以代替通风阀，又由于高压导汽管通风阀是气动门，在机组启停过程中动作频繁，容易泄漏，其使用次数极少。

本次C修改造取消了高压导汽管通风阀。

2.6 凝结水补给泵运行优化

原采用凝结水补给泵(以下简称凝补泵)向凝汽器补水。当补水量不多的时候，凝补泵只能再循环运行，不仅消耗了不必要的厂用电，还增加了凝补泵设备的维护工作。经调整试验，正常运行时利用凝汽器负压，通过凝补水泵旁路补水，取消用凝补泵补水，从而降低了厂用电消耗。

3 效果评价

从改造投运后的第一个月节能月度分析报告中可看到：#1机组的锅炉补水率由改造前一个月的2.05%下降到0.73%，汽耗率由2.95 kg/kW·h下降到2.47 kg/kW·h，厂用电率由5.81%下降到5.30%，#2机组的锅炉补水率由改造前一个月的2.16%下降到0.85%，汽耗率由2.98 kg/kW·h下降到2.51 kg/kW·h，厂用电率由5.70%下降到5.21%。

4 结论

某电厂充分把握机组C修机会对两台机组热力系统同时进行了优化及节能改造，解决了机组热力系统实际运行中所存在的问题，大幅度提高了机组运行的经济性及安全性。

实践证明本次的超临界600 MW机组热力系统优化及节能改造的成效显著。

[1]上海汽轮机厂.N600-24.2/566/566型600 MW中间再热凝汽式汽轮机使用说明书[R].

[2]上海锅炉厂.SG-1913/25.4-M983型锅炉使用说明书[R].

[3]陈乔伟,王俊启,李文波,等.大型火电机组汽机疏水系统 优化管理探讨[J].华中电力,2007，20(6)：8-11.

[4]周怀春.等.热力系统节能[M].北京:中国电力出版社,2008.

[5]中华人民共和国国家经济贸易委员会.DL/T 834-2003:火力发电厂汽轮机防进水和冷蒸汽导则[S].2003.

[6]刘立成,马欣强,黄兴宇.火力发电厂蒸汽管道疏水系统设计优化[J].火力发电技术.2011，23(6)：23-26.

[7]中华人民共和国电力工业部.DL/T 5054-1996:火力发电厂汽水管道设计技术规定[S].1996.

[8]汪祖鑫．超临界压力600 MW机组的启动和运行[M].北京:中国电力出版社，1996.

[9]施晶.热力系统及运行[M].北京:中国电力出版社,2011.

[10]高彦庭,徐贵林,史青玉,等.300 MW汽轮机组的热力系统优化[J].热电技术,2011，20(5)：12-15.

OptimizationandEnergySavingRenovationof600MWSupercriticalUnitThermodynamicSystem

SU Sheng-wen1,CHEN Xin-can2,WANG Zhi-wei3

(1.Foshan Ever Plofit Power Plant Co.,Lltd,Foshan 528131,China;2.Huaxi Energy Industry Group,Zigong 643001,China;3.Xi'an Thermal Power Research Institute,Xi'an 710032,China)

Through a profourd analysis of the existing problems existed in the thermodynamic system of a power plant of two sets of Supercritical 600MW units, optincization and reformation have been made on the unreasonable heat sysam.The result shows that the security and economy of the two units are obviously improved.

supercritical 600MW units; thermodynamic system；optimization；energy saving renovation

2014-05-05修订稿日期2014-06-19

苏升文(1969～)，男，学士，工程师，从事热能动力研究及火力发电厂生产技术管理工作。

TM611

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1002-6339 (2014) 05-0478-04