常立宏

【摘 要】目前因經(jīng)濟(jì)下行壓力，熱電廠常因機(jī)組出力受限而達(dá)不到對(duì)外供熱的要求，“以熱定電”的主要思維邏輯和電力市場(chǎng)的供求關(guān)系之間使東北部分地區(qū)供熱受阻，還對(duì)新能源的發(fā)展形成了阻礙，風(fēng)熱矛盾日益尖銳，汽輪機(jī)低壓缸光軸改造技術(shù)使熱電機(jī)組擺脫了以熱定電的尷尬，本文主要就供熱抽汽端改造的兩大主流：光軸改造和打孔抽汽改造兩個(gè)技術(shù)進(jìn)行論證。

【關(guān)鍵詞】打孔抽汽 蓄熱罐 光軸

隨著國家對(duì)城市化進(jìn)程的不斷推動(dòng)，城市熱用戶不斷增加，熱用量不斷的加大，但是迫于機(jī)組出力逐年降低的實(shí)際情況，各熱電廠開始在供熱汽源端上做足文章，本文主要就華電富拉爾基發(fā)電廠二期4、5、6號(hào)機(jī)組打孔抽汽方案和光軸改造方案進(jìn)行技術(shù)論證。

1 機(jī)組概況

富拉爾基發(fā)電廠汽輪機(jī)為哈爾濱汽輪機(jī)廠生產(chǎn)N200-130/535/535型超高壓一次中間再熱、三缸三排汽、凝汽式汽輪機(jī)，機(jī)組有三個(gè)低壓缸?？傃b機(jī)容量 1200MW，分為二期建設(shè)，一期 3 臺(tái) 200MW 機(jī)組，二期擴(kuò)建3 臺(tái) 200MW 機(jī)組，共 6 臺(tái) 200MW 凝汽式機(jī)組。汽輪機(jī)均為哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司八十年代產(chǎn)品，汽輪機(jī)為沖動(dòng)式三缸三排汽凝汽式汽輪機(jī)。分別于 1982、1983、1984、1987、1988、1989 年投產(chǎn)發(fā)電。其中二期 3 臺(tái)汽輪機(jī)分別在 1996、1997、1998 年采用全三維技術(shù)進(jìn)行了通流部分?jǐn)U容改造，額定功率達(dá)到 210MW。

2 方案簡(jiǎn)介

富發(fā)電廠機(jī)組進(jìn)行供熱改造，擬采用技術(shù)成熟的常規(guī)打孔抽汽和光軸抽汽組合方案。擬將#4汽輪機(jī)組進(jìn)行光軸抽汽改造，#5、#6汽輪機(jī)組進(jìn)行打孔抽汽改造。

本蓄熱系統(tǒng)方案將以2臺(tái)機(jī)組的供熱運(yùn)行模式來進(jìn)行本次蓄熱系統(tǒng)工程項(xiàng)目，本蓄熱罐項(xiàng)目技術(shù)方案有以下幾種模式：

方案一：機(jī)組為2臺(tái)連通管抽汽運(yùn)行模式；方案二：機(jī)組為2臺(tái)汽輪機(jī)光軸抽汽運(yùn)行模式；方案三：機(jī)組為1臺(tái)連通管抽汽和1臺(tái)汽輪機(jī)光軸抽汽運(yùn)行模式。

3 方案對(duì)比和分析

3.1 方案一

本方案選取2臺(tái)機(jī)組為連通管抽汽運(yùn)行模式進(jìn)行蓄熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算。由于連通管打孔抽汽量有限，因此，本方案計(jì)算在最大新汽量610t/h，最大抽汽量120t/h情形下，機(jī)組的供熱能力和調(diào)峰蓄熱能力，計(jì)算結(jié)果見表1。

由表1可知，當(dāng)運(yùn)行的2臺(tái)機(jī)組全部采用打孔抽汽時(shí)，在最大抽汽量120t/h的情況下，2臺(tái)機(jī)組最大抽汽負(fù)荷為164.94MW，能滿足250萬m2供熱面積的142.71MW負(fù)荷。白天所蓄熱量在2臺(tái)機(jī)組晚上期間完全不抽汽供熱情形下，不能完全滿足晚上7小時(shí)250萬m2的供熱需求，機(jī)組熱負(fù)荷缺口在89.72MW。根據(jù)理論反推，折合單臺(tái)機(jī)組電負(fù)荷為112.197MW，抽汽65t/h的工況下運(yùn)行才能滿足供熱需求。

對(duì)于此打孔抽汽方案，由于機(jī)組抽汽量有限，在滿足白天供熱的情況下，導(dǎo)致白天可蓄存的熱量有限，不能完全滿足晚上的供熱需求，晚上機(jī)組仍需保持抽汽供熱模式運(yùn)行；經(jīng)電廠與汽輪機(jī)廠家溝通，得知機(jī)組在進(jìn)汽量為420t/h以下時(shí)，汽機(jī)已經(jīng)不能再進(jìn)行抽汽。也就是機(jī)組在420t/h進(jìn)汽以下時(shí)，機(jī)組為純凝工況運(yùn)行。根據(jù)電廠實(shí)際運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)得知，機(jī)組的最低電負(fù)荷為120MW，此時(shí)的進(jìn)汽量為345t/h，不能滿足上述反推的晚上單臺(tái)機(jī)組電負(fù)荷為112.197MW的運(yùn)行需求。同時(shí)，依據(jù)東北電網(wǎng)的補(bǔ)償調(diào)峰補(bǔ)償政策，該負(fù)荷不能滿足深度調(diào)峰的要求（機(jī)組電負(fù)荷<104MW）。因此，此方案在富發(fā)電廠最大供熱負(fù)荷需求情況下，可以滿足電廠的基本供熱需求，但是不能滿足機(jī)組深度調(diào)峰的需求。

3.2 方案二

本方案選取2臺(tái)機(jī)組為汽輪機(jī)光軸抽汽運(yùn)行模式進(jìn)行蓄熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算。由于光軸運(yùn)行抽汽量比較大，為了核算蓄熱系統(tǒng)的大小，僅對(duì)最小新汽量為320t/h工況進(jìn)行核算。

通過校核，當(dāng)2臺(tái)機(jī)組全部采用光軸運(yùn)行方案，在最小進(jìn)汽量320t/h，最大電負(fù)荷（最小抽汽量）情況下，2臺(tái)機(jī)組的抽汽可輸出熱負(fù)荷約為145.39MW，和富發(fā)電廠遠(yuǎn)期250萬m2供熱面積的供熱負(fù)荷142.71MW相差不大，機(jī)組的抽汽完全能滿足的250萬m2供熱面積。由于機(jī)組采用光軸運(yùn)行方式，機(jī)組始終處于抽汽狀態(tài)，目前已經(jīng)是最小抽汽工況運(yùn)行，因此，機(jī)組無法進(jìn)行蓄熱，在規(guī)劃的供熱面積基礎(chǔ)上無法實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)組深度調(diào)峰的功能。

3.3 方案三

由于2臺(tái)機(jī)組全部采用光軸導(dǎo)致抽汽量有多余，并且無法實(shí)現(xiàn)機(jī)組調(diào)峰蓄熱的功能，現(xiàn)核算采用1臺(tái)機(jī)組連通管打孔抽汽運(yùn)行和1臺(tái)機(jī)組光軸運(yùn)行的運(yùn)行模式。由于連通管打孔抽汽機(jī)組，抽汽量可以隨時(shí)調(diào)整，而光軸機(jī)組抽汽量有一個(gè)最小抽汽值，因此，本方案考慮蓄熱系統(tǒng)時(shí)，以光軸機(jī)組運(yùn)行進(jìn)行核算，連通打孔抽汽機(jī)組為輔助調(diào)節(jié)運(yùn)行。

當(dāng)機(jī)組晚上進(jìn)行點(diǎn)負(fù)荷調(diào)峰時(shí)，晚上采用白天所蓄熱量進(jìn)行供熱，然后機(jī)組負(fù)荷下調(diào)，現(xiàn)以晚上機(jī)組320t/h新汽時(shí)，最大抽汽量（最小電負(fù)荷88164kW）155t/h工況進(jìn)行核算，計(jì)算結(jié)果如表2所示。

由表2核算可知，當(dāng)單臺(tái)機(jī)組晚上在320t/h新汽，最小電負(fù)荷工況下運(yùn)行時(shí)，單臺(tái)機(jī)組抽汽不能滿足夜間的供熱需求，夜間有56.85萬m2的供熱缺口?？紤]白天蓄熱，晚上進(jìn)行熱負(fù)荷缺口彌補(bǔ)，通過核算，白天單臺(tái)機(jī)組在滿足供熱需求和蓄熱系統(tǒng)蓄熱的前提下，所需抽汽總量為227.7t/h。這和單臺(tái)機(jī)組460t/h新汽進(jìn)汽時(shí)，機(jī)組的抽汽量為223t/h基本吻合。

通過以上分析，單臺(tái)機(jī)組白天460t/h新汽，223t/h抽汽，電負(fù)荷126110kW工況運(yùn)行，晚上320t/h新汽，155t/h抽汽，電負(fù)荷88164kW工況運(yùn)行，既能滿足富發(fā)電廠的供熱需求，又能實(shí)現(xiàn)機(jī)組的深度調(diào)峰條件（機(jī)組電負(fù)荷<104MW）。

4 結(jié)語

通過上述幾種供熱改造方案以及相配套的蓄放熱運(yùn)行模式，可以得出：

（1）方案一中，2臺(tái)機(jī)組全部采用打孔抽汽供熱改造方案運(yùn)行時(shí)，其在最大新汽610t/h，最大抽汽量120t/h情形下，能滿足白天250萬m2供熱面積的負(fù)荷。白天所蓄熱量不能完全滿足晚上250萬m2供熱面積7小時(shí)的供熱需求，機(jī)組熱負(fù)荷缺口在89.72MW，折合單臺(tái)機(jī)組應(yīng)維持在65t/h的抽汽工況下運(yùn)行，此時(shí)的輸出電負(fù)荷為112MW。

（2）方案二中，2臺(tái)機(jī)組全部采用光軸供熱改造運(yùn)行時(shí)，白天能滿足富發(fā)電廠250萬m2的供熱負(fù)荷142.17MW的需求。由于光軸供熱改造方案抽汽量大，以及機(jī)組不能停止抽汽，導(dǎo)致2臺(tái)機(jī)組有富余的熱量蓄存，沒有足夠的供熱需求來滿足。

（3）方案三中，其中1臺(tái)機(jī)組采用光軸供熱改造運(yùn)行時(shí)，白天抽汽為223t/h，白天可以滿足富發(fā)電廠250萬m2的供熱需求，同時(shí)蓄熱819.49GJ。晚上機(jī)組保持汽機(jī)最小進(jìn)汽量下抽汽為155t/h，電負(fù)荷為88164kW，白天所需熱量基本可以滿足晚上機(jī)組供熱缺口，因此在具有蓄熱系統(tǒng)的前提下，晚上能滿足富發(fā)250萬m2的供熱需求。另外1臺(tái)機(jī)組可以考慮采用打孔抽汽供熱改造運(yùn)行方式，進(jìn)行電負(fù)荷調(diào)峰。

（4）結(jié)合如上說明，方案三中的1臺(tái)機(jī)組進(jìn)行光軸供熱改造，另外1臺(tái)采用打孔抽汽供熱改造運(yùn)行方式能有效的調(diào)節(jié)機(jī)組在白天和晚上不同時(shí)期電力負(fù)荷的不同，起到電力調(diào)峰的作用。因此本可研報(bào)告，推薦在1臺(tái)機(jī)組采用光軸供熱改造運(yùn)行，另外1臺(tái)機(jī)組采用打孔抽汽供熱改造運(yùn)行的方式上，進(jìn)行蓄熱罐選型設(shè)計(jì)。