摘要：由于近年来环保形势越来越严峻，原来企业内部的一些高能耗、高污染的小锅炉房已不符合现代生产要求，并且由于国内煤价居高不下，火电厂的经济效益有所下滑，而工业供汽项目（即将锅炉燃烧产生的供发电用的蒸汽抽取出一部分，经过减温减压后供给周边工业园区作为其热源的来源）可以保证锅炉在低负荷的情况下，开拓供汽市场，拓宽企业发展空间，在一定程度上改善企业经营状况，同时此项目的建设，可以取代污染严重的小锅炉，有良好的社会效益。现针对河北大唐国际丰润热电的工业供汽改造项目进行分析。
关键词：工业供汽、火力发电、改善、效益
项目背景
大唐国际丰润热电公司位于河北省唐山市丰润区东北部，丰润工业园区是唐山市重点发展区域，区域内现有大量工业热用户，包括制造、化工、食品、制药、造纸等产业，近年来唐山市丰润区建设发展快速，企业用热需求旺盛。目前各热用户均各自建有小锅炉，满足自身供热需求，但随着国家“上大压小、节能减排”的政策要求，以及丰润环保局最新要求，2017年10月末要关停园区内20吨/小时及以下燃煤锅炉，或进行天然气改造，园区内企业亟需解决热源问题。而大唐国际丰润热电通过技术改造可以满需园区近期工业用户的用汽需求。
供汽流程
大唐国际丰润热电公司为2×300MW亚临界、抽凝式燃煤供热发电机组。锅炉采用哈尔滨锅炉厂HG-1025/17.5-HM型燃煤锅炉（亚临界参数、自然循环、一次中间再热、单炉膛平衡通风、固态排渣、半露天布置、全钢构架的∏型汽包炉）。在机组电负荷为337.3MW时，锅炉最大连续蒸发量1025t/h。机组电负荷为300MW（即TRL工况）时，锅炉的额定蒸发量为945.9 t/h，亚临界自然循环锅炉的汽包分离能力有限，丰润热电公司汽包最大分离能力为1140 t/h，故每台机组都还有一定的蒸汽余量，可供工业供汽抽取。汽机采用哈尔滨汽轮机厂C250/N300-16.7/538/538/0.40型汽轮机（亚临界、中间再热、双缸双排汽单抽汽凝汽式）。
依据工业园各热用户所需蒸汽参数、近期及远期用汽量需求，该工程采用再热冷段蒸汽、再热热段蒸汽、低温过热器汽（备用汽源）作为供汽汽源。为确保供汽的稳定性、可靠性，同时考虑其经济性，供汽先后顺序应为再热冷段、再热热段。此次改造对外供蒸汽参数：压力 1.5～1.8MPa、温度：300～320℃；额定供汽量：344t/h、最大供汽量：544t/h。抽汽方式：1号机组、2号机组分别由再热冷段来汽经减压阀后用一根Ф254x6的无缝钢管，与再热热段来汽经减温减压器的Ф377x9的无缝钢管并入成1根Ф426x10的无缝钢管接至蒸汽联箱。蒸汽联箱处由一根Ф820x16的无缝钢管直接对外供汽。
厂内供汽改造
经过市场调研、哈汽、哈锅论证以及北京设计院设计，为完成此次工业供汽改造，厂内需要对以下几个系统进行改造：再热冷段、再热热段、日立DCS系统以及化学水系统，现对以上几部分改造进行逐一说明。
再热冷段改造:再热冷段蒸汽取自再热冷段至辅汽联箱管路，冷段来蒸汽温度与对外供汽蒸汽品质相差不大，且等焓节流（减压阀）会导致供汽蒸汽温度有所降低，仅需对再热冷段来蒸汽进行减压，即可满足外供蒸汽参数要求，设计流程为：再热冷段蒸汽→减压阀→蒸汽管道，再热冷段设计最大抽汽量为50 t/h。
减压阀采用等焓节流的原理：一次蒸汽与二次蒸汽的焓值相等，二次蒸汽的压力降低的同时温度也有所降低。
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再热热段改造:再热热段蒸汽取自再热热段至汽轮机中压缸处，再热热段蒸汽温度、压力均与外供蒸汽相差较大，若只经过等焓减压，温度将远远高于用户所需温度，故还需进行单独的减温处理。此段蒸汽设计流程为：再热热段蒸汽→减温减压器→蒸汽管道，再热热段设计最大供汽流量122 t/h（其中包含减温水22 t/h）。
日立DCS系统改造：工业供汽初期，需要的供汽量相对较少，根据热力计算，在增加额外蒸发量低时，尽管各工况燃煤量及热负荷均有所提高，在不减少受热面面积的情况下，流经各受热面的蒸汽吸热量增加，但通过合理的喷水减温调节手段，仍可保证蒸汽参数达到设计值。虽然从再热段抽出一部分蒸汽，使进入中压缸的蒸汽量略有减少，对发电负荷有一定的影响，但影响成度在可接受范围之内，即在供汽初期无论是现场设备还是DCS调节系统都不需要做任何多余的调整。但如果要继续增大供汽量，当单台机组的最大抽汽量大于100 t/h时，经过哈尔滨汽轮机厂论证，汽机为保证各监视段压力不超过热平衡图中参数，机组中调门必须参与调节（丰润热电为高中压缸联合启动方式，中调门只在启动过程中起到调节作用，在正常运行时为全开状态），这就需要更改中调门相关的调节逻辑并做中调门调节性能试验，保证中调阀门在低开度时的调节性能。此次改造在得到哈汽的技术及数据支持后，对日立DCS系统中涉及中调门的调节部分进行了相应的更改，并设计使用了一套工业供汽压力调节系统，实现供汽与否的自由控制。
化学治水改造：根据工业供汽量和采暖季对外供热要求，锅炉本体各项水汽正常损失为61m³/h，工业供汽全面供汽后需要的平均补水量为200m³/h。丰润热电原有2×80m³/h制水能力的化学水处理系统已不能满足实际运行要求，因此需进行增容，此次工业供汽新增1套制水能力为80m³/h的超滤→反渗透→一级除盐→阴阳混床离子交换的学水处理系统。
新增化水处理系统与老化学系统一样采用可编程序控制器(PLC)进行程序控制，采用CRT和键盘进行监视和控制，还设计具有对锅炉补给水处理系统的信息采集、处理、记录、自动打印和事故报警功能。
经济性分析
大唐国际丰润热电公司地处唐山市丰润区，现有两台300兆瓦热电联产机组，设计年发电量32亿千瓦时，设计供热面积1200万平方米，供热抽汽量为500×2吨/时，既是京津唐电网重要的电源支撑点，又为唐山市及丰润区民用供热重要热源点。工业供汽改造后，可覆盖以热电厂为中心12公里范围内的工业产业，成为丰润区的工业供汽热源中心，满足工业园区内近期及中远期工业用户的用汽需求。
电厂的主要经济来源为电负荷和热负荷，电负荷即电厂的发电量。热负荷主要包括工业热负荷、民用采暖热负荷。工业热负荷是指生产工艺加工、处理、烹煮、烘干、清洗、熔化等过程中消耗的热能。民用采暖热负荷即冬季采暖供热。依据前期市场摸底情况，对丰润区工业园区域内生产性企业进行调查，数据显示现阶段工业用汽最大热负荷为239 t/h、远期最大热负荷为294 t/h，民用采暖热负荷为65.5 t/h，此需求还会不断增大。参照近期标煤单价最高点717元/吨（不含税），每吨售价只在180 元，就可有8.15%的收益，足见工业供汽项目效益的可观性。
结束语
供汽工程的完成，淘汰了园区内效率低下的小容量锅炉。不仅能够提高电厂的热效率，同时可以降低整个园区煤炭消耗量，达到节约能源的目的。而且工业供汽的改造为机组注入了新的活力，不但响应了国家的节能减排政策，还为企业增加了社会效益。按照国家政策规定及未来火电厂的发展方向，小型火电厂的供汽改造项目将时是一个发展趋势，能够为企业和社会创造不菲的价值。
参考文献:
1.林闽城 300 MW 纯凝机组供热改造技术可行性分析
2.童术纯凝汽轮机发电机组的供热改造经济性分析及方案讨论轻工科技
3.王全生纯凝机组改供热机组介绍科技情报开发与经济
论文作者:董菲
论文发表刊物:《电力设备》2018年第18期
论文发表时间:2018/10/22
标签：丰润论文; 蒸汽论文; 工业论文; 负荷论文; 机组论文; 锅炉论文; 唐山市论文; 《电力设备》2018年第18期论文;