摘要：大型燃煤电厂供热改造是火电行业转型的必然趋势。在当前我国火力发电厂中，纯凝汽式机组作为其中最为重要的运行设备之一，对火力发电厂的正常、稳定运行有着直接且深远的影响。而在当前我国大力推行“绿色低碳、节能环保”的背景下，火力发电厂需要对纯凝汽式机组供热进行相应的节能改造。因此，本文以某火力发电厂为例，对厂内的300MW纯凝汽轮机组供热节能改造进行简要分析研究。
关键词：火力发电厂；300MW纯凝汽式机组；供热节能改造
引言
电力发展十三五规划重点任务中，要求大力发展新能源、可再生能源，严控煤电规划建设，“十三五”期间要力争淘汰落后煤电机组约2000万千瓦，这使近三年全国燃煤机组平均利用小时数降低到不到3000小时，个别电厂不到2000小时，大型燃煤电厂生存环境相当恶劣。为此，国家鼓励对工业园区周边具备改造条件的纯凝发电机组实施供热改造，并推动热力市场改造，对于工业供汽，鼓励电厂与用户直接协商交易。
大型燃煤电厂通过工业供汽，将电厂的运行与开发区的经济发展联系在一起，使电厂对外供汽变成一种社会经济发展责任，这样不仅可以大幅度提高机组的年利用小时数，缓解当前的生存压力，而且可以替代大量分散的小锅炉，提高总的能源利用效率，达到节能环保的目的。因此，大型燃煤电厂供热改造是火电行业转型的必然趋势。
1火电厂300MW纯凝汽式机组运行现状
在对火力发电厂300MW纯凝汽式机组供热节能改造进行探究的过程中，本文以某火力发电厂中现运行的300MW纯凝汽式机组为例。该机组主要由汽轮机、锅炉等设备共同组成，根据相关检测数据可知，在尚未改造之前，300MW纯凝汽式机组的电负荷为300MW,主蒸汽流量与再热蒸汽流量分别约为978t/h与810t/h。抽气量极低，并且在长期运行过程中，300MW纯凝汽式机组部分设备及其零部件开始出现老化、磨损等现象，使得机组设备性能难以始终维持在较高水准。例如通过笔者观察发现机组负荷变工况时，再热蒸汽压力温度的变化幅度较大、且变化速度较快，减温水调阀等会出现频繁操作的现象。这与减温减压装置的调节阀阀芯松动或脱落有关，机组供电煤耗也相对较高，根据相关数据显示，在未改造前机组供电煤耗平均达到了330g/kW•h。而受到发电负荷经常出现巨大波动等影响，使得机组运行人员需要始终对不同工况下的机组机电炉各系统参数进行高度关注，同时还需要频繁对供热系统进行手动干预，这也在无形中大大增加了运行人员的工作量与工作压力。当供热压力突然增加时，将会导致安全门动作，其对于机组的正常、稳定运行也产生了一定的不利影响。
2供热改造工程抽汽方式
2.1中低压连通管打孔抽汽
中低压连通管抽汽口一般取在汽机房运行层的中低压连通管上，中低压联通管需进行下述改动:将联通管中心标高抬高1．0m～1．4m，以便布置三通及供热碟阀。中压缸排汽出口竖直段加装三通，接出抽汽管道;低压缸进汽口竖直段加装供热碟阀，若机组低压缸有两个进汽口，则需要装设两个供热蝶阀来调整抽汽量。中低压连通管改造后其膨胀受力情况均会发生变化，因此，为保证机组安全运行，抽汽改造后中低压连通管及其补偿器一般均需重新设计制作。
2.2再热冷段抽汽
工程中为了保证机组运行安全，再热冷段抽汽口应选取机组热态运行时再热冷段蒸汽管道上热位移尽量小的位置，同时建议切除部分再热冷段管道，选用成品三通替换切除的管段。抽汽口可取在汽机房除氧煤仓间处的再热冷段蒸汽管道上。
再热冷段抽汽管道直接连接在新增三通接口上，三通及抽汽管道材质尽量保证与原再热冷段材质一致或更优。抽汽管道上依次增设液动快关阀、气动逆止阀、电动关断阀及其执行机构等，这些阀门就近布置在抽汽点下方的给煤机平台处，之后的管道可沿除氧煤仓间靠近锅炉侧的柱子敷设。
2.3再热热段及低压旁路抽汽
大型纯凝机组汽轮机再热热段蒸汽管道与再热冷段蒸汽管道的布置走向类似，因此再热热段抽气口位置以及管道、阀门布置原则与上述再热冷段抽汽相同。
由于低压旁路管道与再热热段管道相连，目前有很多电厂工业抽汽从低压旁路管道上抽汽，其参数跟再热热段蒸汽相同。低压旁路管道一般位于汽机房中间层A排柱附近，工业抽汽会选择此处管道热位移最小处作为抽汽点，切除部分低压旁路管道，选用成品三通替换切除的管段。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆低压旁路抽汽管道从此三通处接出，管道上依次设置的液动快关阀、气动逆止阀、电动关断阀及其执行机构全部就近布置在抽汽点附近的汽机房中间层平台上，之后管道可以直接从A排柱外墙开孔出汽机房。
3火电厂300MW纯凝汽轮机组供热改造
针对当前火力发电厂300MW纯凝汽式机组在实际运行过程中存在的能耗过大、运行效率低下等问题。在积极响应国家“绿色低碳、节能环保”的号召下，设计人员通过主动结合300MW纯凝汽式机组的结构特点和运行要求，严格按照国家相关标准要求，提出在向厂区外供热时新增一路辅汽气源，并新增一旁路门于供热系统与辅助气源间。此时在整个火力发电厂中，所有公共汽源均由使用辅汽母管制的辅助蒸汽系统负责提供。要求将该辅助蒸汽系统的温度参数严格控制在260℃到380℃之间，蒸汽压力控制在0.8MPa到1.2MPa之间。在启动锅炉后将会为辅助蒸汽系统自动提供启动汽源，减压后的低温再热蒸汽以及四段抽汽则负责正常提供其他汽源。而在机组供热抽气量的确定过程中，则需要参考具体热负荷参数。通常热电联产热负荷按照其具体类型可以被细分成采暖用与工业用两种不同的热负荷。其中前者主要是通过运用低温低压蒸汽对循环水进行有效加热的方式，顺利实现输出热能。而后者则表现为向用户直输蒸汽。但如果出现供热抽汽过多的情况，则将会对300MW纯凝汽式机组自身发电能力产生明显的不利影响。针对这一情况，在改造方案的制定中，工作人员选择将低能级抽汽段作为供热抽汽，其中四段抽汽位置即为抽汽供热机组的采暖抽汽位置所在。为保障工业用户正常用汽，在改造中工作人员选择将中、低压缸连通管位置处设定为300MW纯凝汽式机组的工业抽汽位置，运用减温减压操作使得工业用户能够有效实现正常用汽。
结合电厂周围实际所需热负荷压力温度需求，在此次对300MW纯凝汽式机组进行供热节能改造的过程中，设计人员选择结合机组正常运行需要的容量配置了相应的辅汽母管。对于300MW纯凝汽式机组调节系统，在改造中设计统一使用电负荷运行的方式，即在并列前后分别对转速与电负荷进行相应调整。机组经过供热改造后需及时将供热调节系统加入其中。另外值得注意的是，笔者在对当前300MW纯凝汽式机组热负荷切换进行观察中，发现其切换速度较缓，为了能够有效保障汽机与电气部分正常供热，在改造中设计人员也提出应当严格按照相关标准要求将供热减压站设置在主蒸汽门前，锅炉在正常运行过程中，一旦出现汽机与电气部分异常，利用减温减压的方式可以实现主蒸汽直供用户，由此有效缩短备用机组接带热负荷的时间。
4火电厂300MW纯凝汽式机组供热节能改造成效
在实际运用该机组供热节能改造方案中，由于将一路旁路阀新增在辅助蒸汽至供热管道位置处，因此在供热用户不多的情况下，运行人员只需将主路关闭同时开启小旁路，即可实现向系统正常供热，从而将供热管道流量损失降至最低。根据改造后运行人员获得的相关数据可知，在改造后300MW纯凝汽式机组的电负荷从原本的300MW降至270MW，主蒸汽流量与再热蒸汽流量则变化为1025t/h以及847t/h。在负荷为300WM且四抽压力超过1MPa时，冷再至辅汽压力开度值为零，辅助蒸汽至减温减压装置阀门开度则达到了100%，压降始终控制在0.1MPa到0.03MPa，由此可以看出经过改造后机组压力损失明显减少，节流损失几乎为零。在供电煤耗和净热耗方面，改造前机组的供电煤耗与净热耗分别为7871kJ/kW•h与320g/kW•h，但经过此次改造后机组的供电煤耗与净热耗出现了明显的下降现象，分别为7270kJ/kW•h与290g/kW•h。
5结束语
大型燃煤电厂供热改造是火电行业转型的必然趋势。当前已经有大量燃煤电厂进行了供热改造。本文中，以某火力发电厂300MW汽轮机组为例，探讨其供热改造技术，以实现节能减排、环境保护、企业经济效益提高等目标。通过本文实例证明，改造后的供热机组的经济性、安全性明显提高，实现了增容、提效、降耗、减排的目标。
参考文献
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作者简介
刘裕（1986-04）男，汉族，本科，工程师，主要从事电力行业热机专业设计工作。
论文作者:刘裕
论文发表刊物:《电力设备》2019年第7期
论文发表时间:2019/8/26
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