曾廣斌

(江蘇南熱發(fā)電有限責(zé)任公司，江蘇南京210035)

江蘇南熱發(fā)電有限責(zé)任公司響應(yīng)國家 “上大壓小”的要求，于2007年將總裝機(jī)容量405 MW的6臺(tái)小機(jī)組全部拆除，原址重建2×600 MW超臨界供熱機(jī)組。2007年5月份開始主、輔機(jī)設(shè)備招標(biāo)，2008年2月份開工建設(shè)。分別于2010年1月、8月通過電網(wǎng)168 h考核，脫硫、脫硝同步投入商業(yè)運(yùn)行。2號(hào)機(jī)組直到2012年9月26日才核準(zhǔn)，在此之前僅在電網(wǎng)缺電時(shí)隨時(shí)投入發(fā)電。2010年6月，1號(hào)機(jī)組開始對(duì)外供熱，主要熱用戶為南京帝斯曼東方化工有限公司。經(jīng)過多方努力和南京市環(huán)保部門的大力支持，東方公司2臺(tái)75 t/h鍋爐先后于2011年5月16日、2011年7月4日停役，供熱量由原來的30 t/h提高到150 t/h，同時(shí)減少污染物的排放。通過機(jī)組供熱，機(jī)組煤耗降低 3～8 g/（kW·h），年節(jié)約標(biāo)煤約 2～3 萬 t。

1主要設(shè)備及技術(shù)規(guī)范

江蘇南熱發(fā)電有限責(zé)任公司2×600 MW超臨界機(jī)組的主要設(shè)備及技術(shù)規(guī)范如表1、表2、表3所示。DCS系統(tǒng)主、輔控均采用艾默生OVATION系統(tǒng)，DEH/ETS采用日立HIACS-5000M系統(tǒng)。

2中壓供熱現(xiàn)狀

江蘇南熱2×600 MW機(jī)組是目前中國首臺(tái)600 MW超臨界燃煤雙抽調(diào)整式供熱機(jī)組，機(jī)組供熱參數(shù)：中壓蒸汽 3.8～4.2 MPa，380～430℃；低壓蒸汽0.8～1.2 MPa，300～330℃。機(jī)組供熱抽汽流量按照額定中壓100 t/h和低壓100 t/h設(shè)計(jì)，最大可滿足中壓150 t/h和低壓150 t/h的抽汽供熱能力。其雙抽調(diào)整式供熱機(jī)組系統(tǒng)圖如圖1所示。

由圖1可見，雙抽機(jī)組有2個(gè)抽汽口，一個(gè)在中壓缸下部排汽口處，靠聯(lián)通管碟閥控制低壓抽汽壓力。一個(gè)在再熱器和中壓調(diào)節(jié)閥之間，靠中壓調(diào)節(jié)閥來控制中壓抽汽壓力。目前，南熱600 MW超臨界汽輪機(jī)為國內(nèi)外最大的雙抽調(diào)整式供熱機(jī)組，因此在供熱調(diào)試期間尚無成熟的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)可借鑒。2010年5月31日，完成對(duì)東方公司中壓供熱管線沖管。2010年6月7日，首次進(jìn)行試供調(diào)試。2010年7月22日，1號(hào)機(jī)組正式供熱。2010年7月23日，1號(hào)機(jī)組在做中壓供熱負(fù)荷底限試驗(yàn)過程中中調(diào)門關(guān)閉被迫停機(jī)，經(jīng)東汽廠將1號(hào)汽輪機(jī)油動(dòng)機(jī)油壓由11.2 MPa升高到14 MPa，中調(diào)門

表1鍋爐參數(shù)

表2汽輪機(jī)參數(shù)

表3發(fā)電機(jī)參數(shù)

參調(diào)安全系數(shù)在原有基礎(chǔ)上可增加1.27倍，中調(diào)門前后最大壓差可由1.5 MPa提高到1.7 MPa；增加再熱壓力與中調(diào)門后壓差監(jiān)控值；供熱工況下采用中調(diào)門順序閥運(yùn)行模式。

經(jīng)改造調(diào)整后1號(hào)機(jī)中壓供熱調(diào)試采用中調(diào)門順序閥調(diào)節(jié)方式是可行的，能夠提供合格的中壓蒸汽產(chǎn)品，即中壓供熱壓力達(dá)3.80 MPa以上，但惟一遺憾的就是AGC必須在420～600 MW之間變化，不能達(dá)到省調(diào)要求的360 MW低限運(yùn)行。造成中壓供熱不能在360 MW負(fù)荷運(yùn)行原因?yàn)橹姓{(diào)門實(shí)際提升力不足，與理論計(jì)算有一定的誤差。

2.1調(diào)節(jié)情況

（1）機(jī)組在啟動(dòng)、帶負(fù)荷和純冷凝工況，左、右中聯(lián)閥同時(shí)開啟，機(jī)組采用純冷凝常規(guī)運(yùn)行方式。

（2）當(dāng)機(jī)組達(dá)到一定負(fù)荷開始準(zhǔn)備再熱熱段工業(yè)抽汽時(shí)，中調(diào)門將采用順序閥調(diào)節(jié)方式。

（3）接受供熱指令后，再熱供熱壓力不能滿足要求時(shí)，按閥門曲線逐漸關(guān)閉中壓調(diào)節(jié)閥，關(guān)閉的同時(shí)注意監(jiān)測(cè)再熱熱段壓力。

（4）閥門關(guān)閉過程中注意監(jiān)測(cè)中壓調(diào)節(jié)閥前后壓差，當(dāng)壓差大于1.5 MPa（a）時(shí)停止關(guān)閉閥門，當(dāng)壓差超過1.7 MPa（a）時(shí)減小或停止供熱。

2.2調(diào)節(jié)特點(diǎn)

在汽輪機(jī)中壓供熱工況下，出力范圍在400～550 MW之間，采用順序閥運(yùn)行方式后，在此區(qū)間內(nèi)可將中調(diào)門開度整體提高5%，從而避開閥門在小開度參調(diào)時(shí)關(guān)閉的可能；同時(shí)閥門可調(diào)范圍明顯增加，調(diào)節(jié)性能得以明顯改善。而其安全性已經(jīng)得到東方汽輪機(jī)廠相關(guān)技術(shù)部門的認(rèn)可。

南熱發(fā)電責(zé)任有限公司的主要熱用戶南京帝斯曼東方化工有限公司，其2臺(tái)75 t/h鍋爐，經(jīng)多方努力和南京市環(huán)保部門的大力支持，先后于2011年5月16日、2011年7月4日停役，供熱量由原來的30 t/h提高到150 t/h。2012年4月份公司又針對(duì)中壓供熱管道壓損大的問題，優(yōu)化熱網(wǎng)管線結(jié)構(gòu)、增大熱網(wǎng)通流面積，目的是降低壓損。1號(hào)機(jī)組中壓熱網(wǎng)經(jīng)技術(shù)改造后，中壓熱網(wǎng)壓損減小 0.28 MPa，熱耗減少 63 kJ/（kW·h）。

圖1南熱雙抽調(diào)整式供熱機(jī)組系統(tǒng)圖

目前中壓供熱量平均在125 t/h左右，低壓供熱幾乎沒有。采用的正常中壓供熱方式：1號(hào)機(jī)組單獨(dú)供中壓供熱，2號(hào)機(jī)組的中壓供熱系統(tǒng)處于熱備用狀態(tài)，可在需要時(shí)進(jìn)行快速切換。

3中壓供熱經(jīng)濟(jì)性分析

3.1中調(diào)門的節(jié)流損失

南熱發(fā)電責(zé)任有限公司機(jī)組在480 MW負(fù)荷時(shí)供中壓供熱130 t/h，根據(jù)計(jì)算與不供熱時(shí)比節(jié)流損失達(dá)到 60 kJ/kg左右，折算成熱耗 100 kJ/（kW·h）左右，只有當(dāng)負(fù)荷大于520 MW時(shí)節(jié)流損失才很小，因此負(fù)荷低供中壓供熱損失較大。

中調(diào)門的節(jié)流損失計(jì)算的思路。把中調(diào)門的節(jié)流過程看著絕熱過程，節(jié)流前后焓值不變，熵增加，而熵增加就意味著可做功能力的下降。通過將熵增加的數(shù)值乘上節(jié)流點(diǎn)的絕對(duì)溫度來計(jì)算節(jié)流損失。一組1號(hào)機(jī)組節(jié)流損失計(jì)算數(shù)據(jù)對(duì)照表如表4、表5、表6所示。

表4中調(diào)門在不同負(fù)荷下的固有節(jié)流損失

從表5數(shù)據(jù)可以看出，當(dāng)負(fù)荷大于520 MW時(shí)節(jié)流損失才很小，負(fù)荷低供中壓供熱損失增加幅度也越大。同時(shí)相同負(fù)荷下，供熱量越大中調(diào)門的節(jié)流損失也越大。2011年至2012年1號(hào)機(jī)組平均負(fù)荷率在80%左右，平均中壓供熱流量在125 t/h左右，從表4和表6的數(shù)據(jù)表，通過插入法可以算出因中壓供熱中調(diào)門節(jié)流增加的節(jié)流損失55 kJ/kg左右。

3.2中壓供熱對(duì)機(jī)組指標(biāo)的影響

2011年12月和2012年3月，分別做了1號(hào)機(jī)組純凝工況和供熱工況的對(duì)照性能試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果如表7所示 （供熱工況試驗(yàn)時(shí)僅供中壓供熱，供熱流量112～122 t/h）。

表5大流量中壓供熱時(shí)中調(diào)門在不同負(fù)荷下的節(jié)流損失

表6相同負(fù)荷下中壓供熱不同流量時(shí)中調(diào)門在的節(jié)流損失

從表7中可以看出，要供中壓供熱工況在相同供熱流量時(shí)，隨負(fù)荷增加熱耗和煤耗下降幅度也隨之增加，同時(shí)以上數(shù)據(jù)也反應(yīng)出隨負(fù)荷增加節(jié)流損失逐漸減少，且在520 MW時(shí)是臨界點(diǎn)。

表7純凝/供熱工況性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)照表

4提高中壓供熱經(jīng)濟(jì)性的措施

通過以上數(shù)據(jù)分析可以得出相同供熱量下負(fù)荷越低中壓調(diào)門節(jié)流損失越大，同負(fù)荷下供熱量越大中壓調(diào)門節(jié)流損失越大，中壓缸效率下降越多。負(fù)荷越高、供熱量越大機(jī)組經(jīng)濟(jì)性越好，煤耗降低越多。從供熱的安全性要求兩臺(tái)機(jī)組并供更安全，但由于中壓供熱需要減溫，這樣在兩臺(tái)機(jī)組并供時(shí)兩臺(tái)機(jī)組負(fù)荷不同且變化時(shí)，每臺(tái)機(jī)組的供熱抽汽流量波動(dòng)較大，造成中壓供熱溫度波動(dòng)太大；同時(shí)從經(jīng)濟(jì)性的角度來說單機(jī)大流量供熱的會(huì)更好，所以目前公司采用單機(jī)供熱，另一臺(tái)機(jī)組的中壓供熱系統(tǒng)處于熱備用狀態(tài)，在事故情況下可快速切換到鄰機(jī)供熱，最大程度地減少對(duì)熱用戶的影響。

在上述運(yùn)行方式下，要盡可能提高供熱的經(jīng)濟(jì)性，最好是穩(wěn)定供熱機(jī)組負(fù)荷在520 MW以上運(yùn)行，但江蘇省電力調(diào)度中心要求所有600 MW機(jī)組都必須投AGC運(yùn)行。可以設(shè)法向市政府爭(zhēng)取供熱機(jī)組的優(yōu)惠政策，要求用全廠負(fù)荷作為總量調(diào)整，將供熱機(jī)組的負(fù)荷相對(duì)穩(wěn)定，用另一臺(tái)機(jī)組參與AGC調(diào)整。加大低壓熱用戶的擴(kuò)展，增加低壓供熱量，進(jìn)一步提高機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。

5結(jié)束語

超臨界或超超臨界大機(jī)組供熱是個(gè)新課題，但卻是大勢(shì)所趨，也是隨著環(huán)保節(jié)能要求的提高，新建大機(jī)組所要面臨的一個(gè)共性問題。超臨界600 MW機(jī)組供熱在設(shè)計(jì)時(shí)考慮到熱用戶參數(shù)要求，盡量采用高排蒸汽作為中壓供熱汽源，溫度不夠可以利用壓力匹配器來抽吸少量壓力低但溫度高的蒸汽混合，或是利用汽－汽交換器的方式來提高溫度。同時(shí)也要考慮到機(jī)組運(yùn)行時(shí)可能遇到的煤種變化對(duì)鍋爐過熱器和再熱器的溫度的影響；還需要考慮供熱量變化對(duì)各級(jí)抽汽壓力和溫度的影響、對(duì)汽缸效率的影響。