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200MW供熱機組熱力系統優化設計

時間:2017/7/21 14:36:00 來源:本網

  200MW供熱機組熱力系統優化設計王鐘,黃濤(東北電力設計院,吉林長春力系統布置以及運行維護等實際情況,提出了采用高壓旋膜除氧器、取消低壓補水除氧器、增加凝結水補充水箱、取消低加疏水泵等項優化設計,為同類型供熱機組的設計提供一定的。

  随着科學技術的進步和市場條件的變化,按常規設計的200MW供熱機組熱力系統已越來越不适應火電廠安全運行的要求,在設計時需對熱力系統進行優化,使電廠運營效益大化下面以長春第二熱電有限責任公司(以下簡稱長春熱電二廠)二期工程(3X200MW)熱力系統設計為例,提出200MW供熱機組熱力系統優化設計的幾點建議1設備及熱負荷參數長春熱電二廠二期工程(3K 200MW供熱機組),鍋爐選用國産超高壓中間一次再熱汽包鍋爐,采用單爐膛全鋼構架懸吊結構、緊身封閉布置。汽輪機選用國産超高壓CC140/N200-12.75/535/535/1.1/0.42型汽輪機平均生産蒸汽負荷70t/h,對于工業熱負荷:冬季大負荷100t/h,小負荷80t/h;夏季大負荷70t/h,小負荷40t/h供汽壓力1.0~1.2MPa,供汽溫度250°C,回水率為零設計采暖熱負荷:大1 2熱力系統優化設計21采用高壓旋膜除氧器,取消低壓補水除氧器200MW供熱機組熱力系統常規設計中,一般設置低壓除氧器系統,對除鹽水加熱除氧系統主要包括低壓除氧器及相關附屬設備、中繼水泵及相關附屬設備。從化學水處理車間來的除鹽水補入低壓除氧器(大氣式),加熱除氧後,通過中繼水泵升壓進入高壓除氧器設置此套系統的原因是:供熱機組的補水量大,普通高壓除氧器允許的凝結水溫升隻有40°C,常溫下的除鹽水直接補入高壓除氧器,由于溫度偏低,達不到除氧要求如果采用高壓旋膜除氧器,可取消低壓除氧器、中繼水泵及相關附屬設備。取消低壓除氧器後,補水有2種方式:一是補入高壓除氧器;二是補入凝汽器從運行經濟性上分析,補入除氧器的熱經濟性要低于補入凝汽器,且補入除氧器要增加額外的運行費用(需提高補水泵壓頭),所以推薦采用補入凝汽器的方式。從化學水處理車間來的除鹽水經凝結水補充水箱後補入凝汽器,這樣設計的可行性可靠性正常運行時長春熱電二廠二期工程工業抽汽量比較小,由其引起回熱系統補水量較小,補水量大約為100t/h經哈爾濱汽輪機廠計算後認為,在補水量為70t/h時,凝汽器熱井出水含氧量能滿足運行要求,運行方式可行,且不需改變常規200MW機組所配凝汽器本體的設計由于二期工程擴建的機組為供熱機組,在供熱工況運行時凝結水量比純凝工況運行時凝結水量要小很多,低壓加熱器的換熱面積是按滿足加熱純凝工況凝結水量設計的,因此将除鹽水補入凝汽器不會改變低壓加熱器的設計、不會增加低壓加熱器的投資。

  采用高壓旋膜除氧器,淋水密度大,可達177m3/(m2.h),因此凝結水的提升溫度高,可達97°C,因此即使在冬季大供熱工況下,低壓加熱器由于故障切除造成除氧器入口凝結水溫度低,也不會影響機組的正常運行;允許除氧器入口凝結水含氧量大,大溶解氧質量濃度為7.太原熱電廠300MW供熱機組采用了高壓旋膜除氧器,取消了低壓除氧器及相關附屬設備、中繼水泵及相關附屬設備,運行良好。

  通過以上分析,可看出取消低壓除氧器及相關附屬設備、中繼水泵及相關附屬設備,将除鹽水經凝結水補充水箱後補入凝汽器是可行的,運行是可靠的經改進後的熱力系統具有如下優點節省了初投資,取消低壓除氧器及相關附屬設備、中繼水泵及相關附屬設備,經計算每台機組可節省初投資80萬元運行時除鹽水補水被逐級加熱,提高了機組的經濟性簡化了系統,降低了檢修維護量,減少了廠用電量,節約了運行成本以取消中繼水泵為例進行估算,安裝2台泵,1台運行,1台備甩泵出力187t/h,揚程120m,電機功率75kW,年設備利用小時數5430h,電價按Q18元/(kW.h),年節約運行費用7.33萬元22增加凝結水補充水箱200MW供熱機組熱力系統常規設計中,凝汽器熱井水位通過凝結水管路調節閥調整,即在凝汽器熱井水位高時,開大凝結水管路調節閥的開度;在凝汽器熱井水位低時,關小凝結水管路調節閥的開度;在除氧器、凝汽器熱井水位均高時,隻能通過除氧器的高水位溢流,降低除氧器、凝汽器熱井水位,降低了機組的熱經濟f性為避免以上的弊病,根據《火力發電廠設計技術規程》(DL5000-2000)中的10.5.5條明确規定:“中間再熱機組的補給水在進入凝汽器前,宜按系統的需要裝設補給水箱和補給水泵”,在長春熱電二廠二期工程的凝結水補水系統中設置凝結水補充水箱,此時熱井水位與除氧器熱井水的調節各自獨立,熱井水位的調節通過軸封加熱器後,至凝結水補充水箱的管道,将水送回凝結水補充水箱完成凝結水管路的調節閥主要用于調節除氧器的水位23采用水環式真空泵200MW供熱機組熱力系統常規設計中,抽真空系統配備抽氣式射水泵,每台機組的抽真空系統主要設備有1個射水池2台射水泵、2台射水抽氣器以及相關的附屬設備、管道和閥門,每台射水泵電機功率為180kW在長春熱電二廠二期工程設計中每台機組抽真空系統配有2台水環式真空泵,每台水環式真空泵電機功率約為60kW,年設備利用小時數5電價按0.18元/(kW.h)計算,和射水泵相比,每年節約運行費用23. 47萬元,但其初投資每台機組增加31萬元采用水環式真空泵系統具有以下優點:運行可靠性高山東石橫發電廠的運行表明水環式真空泵連續運行時間可達70000h以上;抽真空性能穩定機組在夏季運行時,循環水溫度高,汽輪機背壓也随之升高,此時射水抽氣系統出力不夠,不能保證機組穩定的真空,但水環式真空泵系統此時能自動跟蹤背壓變化情況,保證機組真空要求;自動化程度高可在控制室内靈活控制山水環式真空泵系統雖然比射水抽氣器系統初投資高,但考慮運行電耗後,水環式真空泵系統比射水抽氣器系統的年費用低正是由于以上優點,目前在300 600MW機組上廣泛使用水環式真空泵系統,在不少高壓及超高壓機組上也廣泛使用水環式真空泵系統,替換原有的射水抽氣系統例如徐州發電廠200MW機組、山東衛橋電廠300MW機組、深圳南山電廠300MW機組和内蒙古豐泰電廠200MW機組。

  2.4取消低壓加熱器疏水泵200MW供熱機組熱力系統常規設計(以長春熱電二廠一期工程為例),低壓加熱器疏水系統布置如下:3号、4号低壓加熱器疏水逐級流入2号低壓加熱器然後用疏水泵(共2台,1台運行、1台備用)将2号、3号、4号低壓加熱器疏水送入2号低壓加熱器凝結水出口管道1号低壓加熱器疏水通過另一台疏水泵共1台)升壓後進入1号低壓加熱器凝結水出口管道在二期工程設計中取消疏水泵,疏水逐級流回凝汽器,這樣設計的理由如下。

  疏水泵疏水熱經濟性提高不明顯。通過理逐級疏水系統簡單可靠投資少,不需要附加運行費用,維護工作量小,簡單增加疏水冷卻器,可提高機組熱經濟性。

  疏水泵疏水系統複雜、投資大,且需用轉動機械,既耗廠用電又易汽蝕,使用可靠性差,維護工作量增大據調查,疏水泵疏水系統在部分電廠中已被取消。

  25優化熱網系統25.1蒸汽加熱系統由母官制改為單兀制長春熱電二廠一期工程的熱網加熱器加熱蒸汽系統為母管制,二期工程設計采暖用熱系統的熱網加熱器加熱蒸汽系統為單元制,3台機組的加熱蒸汽管道互不連接,每台機組有采暖抽汽管道從汽輪機本體接出,将加熱蒸汽供至熱網加熱器200MW機組熱力系統為單元制,機組可滑壓運行考慮到在冬季采暖期間,如果外界的氣溫高于-11°C時,采暖熱負荷将低于2219GJ/h,低于汽輪機大采暖抽汽供熱能力,因此通過汽輪機的調節裝置降低采暖抽汽參數及抽汽量,多發電,提高全廠的經濟效益,采暖抽汽可調範圍為:0.245-0.420MPa另外考慮到每台機組所帶的電負荷、熱負荷不一樣,采暖抽汽參數也不一樣,因此存在每台機組在不同工況下運行,此時汽輪機采暖抽汽參數也不一樣如果熱網加熱器加熱蒸汽系統采用母管制,則會增大調節的難度,限制汽輪機的供熱能力,降低機組運行的經濟性,同時由于抽汽壓力不同的管道并聯運行,存在汽輪機從抽汽口倒進汽進水的隐患,威脅汽輪機的安全運行。如果熱網加熱器加熱蒸汽系統采用單元制,則每台汽輪機可大限度地發揮抽汽供熱能力,避免上述問題,提高機組運行的安全性,同時與加熱蒸汽母管制相比減少鋼材消耗量和閥門數量。

  2.5.2熱網加熱器疏水系統由母管制改為單元制二期工程設計熱網加熱器疏水系統為單元制,設有1個熱網加熱器疏水罐,接受熱網加熱器的凝結水,3台熱網加熱器疏水泵,2台運行,1台備用,運行時将熱網加熱器疏水輸送至高壓除氧器。每台機組帶不同的電負荷、熱負荷時,也可保證熱網加熱器疏水系統送至回熱系統的疏水量與送至熱網加熱器的蒸汽量保持平瓶如果熱網加熱器疏水系統為母管制,在每台機組帶不同的電負荷、熱負荷時需通過複雜的調節手段、選用特殊的設備才能滿足運行要求,因此熱網加熱器疏水系統為母管制時,其運行穩定性可靠性和安全性均較差以上熱力系統優化均以“2000年示範電站”的設計思想為基礎,即在保證運行安全可靠的前提下,節省投資,方便運行維護,減少檢修工作量,創造良好的運行管理環境,為投資方獲取大的經濟收益。

  (責任編輯馬曉琴)(上接第23頁)壓切換箱220kV隔離開關,電壓互感器(耦合電容器)支架及基礎220kV隔離開關支架及基礎控制電纜等設備進行粗略比較其結果,方案1雖然電壓互感器數量增加,但由于電壓互感器選低容量,取消耦合電容器隔離開關、切換箱等設備,控制電纜相當,經濟上比常規配置電壓互感器整體投資節省33. 75萬元,方案3比常規配置節省投資22.51萬元,可見方案1比常規方案及方案3更經濟。

  4結論通過對潛江變電所220kV電壓互感配置方案的研究,可以看到:220kV電壓互感器采用進出線配三相電壓互感器,母線配單相電壓互感器方案,不僅在功能和技術性能方面有優越性,對變電所測量儀表、保護運行質量和技術水平都有一定的提高,還能降低工程造價,因此220kV電壓互感器采用進出線配三相電壓互感器,母線配單相電壓互感器是有必要的。

  超高壓變電所220kV電壓互感器采用新的配置方案,相信随着所采用的技術方案日臻成熟和完善,必将促進電網運行水平的進一步提高,為變電所的技術更新注入新的觀念。

  (責任編輯謝春瑰)

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