1030MW机组汽动引增合一项目方案研究

1030MW机组汽动引增合一项目方案研究

崔玉岭

（华能南京金陵电厂江苏省南京市210034）

摘要：华能金陵电厂1030MW汽轮机锅炉引风机和增压风机是电厂内最耗电的设备之一。在电机驱动的模式下，电机转速不变，在机组部分负荷工况下，风机效率很低。若将风机合并，采用小汽机拖动，直接通过转速调节风量，风机的转速则可通过进入汽轮机的蒸汽量进行调节，完全可以实现类似给水泵汽轮机模式的调节运行方式，提高部分负荷风机效率的同时可以大幅节约厂用电，带来显著的经济和环保效益。

关键词：引风机小汽轮机背压汽轮机凝汽式汽轮机

1概况

华能金陵电厂汽机为上海汽轮机有限公司生产的超超临界、一次中间再热、凝汽式、单轴、四缸四排汽汽轮机，锅炉为哈尔滨锅炉厂有限责任公司生产的超超临界参数变压运行、带中间混合集箱垂直管圈水冷壁直流炉、单炉膛、一次中间再热、采用八角双火焰切圆燃烧方式、平衡通风、固态排渣、全钢悬吊结构Π型锅炉、露天布置燃煤锅炉；每台锅炉现配备两台50％容量的静叶可调引风机和两台50%容量的动叶可调增压风机。金陵电厂燃煤机组供热能力设计参数单台按150t/h，供热参数1.5MPa，350℃进行供热，实际供热量2015年平均供热量85t/h。

本文分析对金陵电厂引风机和增压风机进行合并设置，采用汽轮机驱动并兼顾供热，对背压式汽轮机驱动风机，排汽供热和纯凝汽轮机驱动风机，减温减压供热两个方案进行对比。

2方案比选

2.1汽源配置

2.1.1背压式汽轮机驱动风机排汽供热

汽动引风机供热方案的小汽机汽源选择要保证机组在一定的负荷范围内，小汽机排汽参数经调节后能满足供热要求，汽源一般可选冷段、热段、锅炉一级再热器出口蒸汽等，具体工程根据供热需求优化确定。考虑到本工程的供热要求，小汽机排汽直接对外供热，根据供热压力要求，运行汽源来自锅炉一级再热器出口和冷段，小汽机排汽直接排至供热分汽缸，利用原有热网供热，排汽热量认为被完全利用。热负荷较大时，小机排汽全部供热，热负荷较小时采取剩余排汽排到4抽和低加回热的方式运行，排挤部分过热度较高的主汽轮机抽汽，在回收工质的同时达到提高机组热效率的目的。同时也减少供热量少对锅炉再热器受热面影响，使得机组更加安全稳定运行，有利于再热蒸汽调温，避免出现欠温现象。引风机TB点即为最大工况点，此时锅炉抽汽量为240t/h左右。金陵电厂实际运行情况表明，锅炉在满负荷条件下有从一再出口抽取240t/h蒸汽的能力，基本可满足引风机汽轮机TB点最大蒸汽量的要求。

采用背压式汽轮机的优点：机组供电负荷高，引风机小机排汽量大于热网用汽量时，将多出的排汽引至除氧器、辅助蒸汽等用户；机组供电负荷低，引风机小机排汽量低于热网用汽量，从冷段等处补蒸汽至热网；机组启停和低负荷阶段，小机排汽参数低，不能满足热网要求，可将排汽引至除氧器等用户；热网停运时，引风机小机排汽至除氧器、辅助蒸汽等用户。采用汽轮机驱动引风机可以大幅降低厂用电率。在总调度电量一定的情况下，上网电量比电动机驱动方式多，提高电厂的运行收益。汽轮机可以方便地实现转速调节，使风机在不同负荷下均保持高效率，提高了风机的运行效率。汽动引风机在低负荷运行时的节能效果显著。缺点是会造成系统复杂，控制相对困难。

通过采用回热式汽动引风机技术，可以全面解决常规将小机排汽仅排至热网背压式小机驱动引风机技术的难题。

2.1.1.2凝汽式汽轮机驱动风机减温减压供热

供热方面：若采用凝汽式汽轮机驱动风机，供热需要从锅炉一级再热器出口抽汽，通过减温减压装置，调整至压力1.5MPa(g)，温度310～320℃，进行供热。机组在50%以上负荷就可以保证供汽参数和流量的要求。

减温减压装置可对热源（电站或工业锅炉以及热电厂等处）输送来的一次（新）蒸汽压力、温度进行减温减压，使其二次蒸汽压力、温度达到生产工艺的要求。减温减压装置由减压系统（减温减压阀、节流孔板等）、减温系统（高压差给水调节阀、节流阀、止回阀等）、安全保护装置（安全阀）等组成。

该方案优点有：技术成熟，系统管路相对简单。投资相对较少，可利用现有系统设备。

该方案缺点有：直接将高参数蒸汽减温减压，热损失较大，造成能源的直接浪费。当热负荷从夏季到冬季变化较大时，对锅炉再热器受热面影响较大，不利于机组安全稳定运行。

凝汽式汽机驱动引风机：引风机采用纯凝汽汽轮机驱动，汽源可采用四抽蒸汽和辅助蒸汽，用汽量不到背压式的1/3，小汽轮机排汽排入单独的凝汽器，用循环水将排汽冷却成凝结水回收工质。与前述背压式汽轮机相比，该小机容积流量远大于前者，叶片相对长得多，加之需要单独设置循环冷却水系统、凝结水输送系统、抽真空系统等，不但其系统及设备远较前者复杂，造价亦贵得多。

2.2系统配置

2.2.1背压式汽动引风机排汽供热方案系统配置

2台50%容量的静叶可调变速风机，配2台驱动小汽轮机。每台小汽轮机配置一套减速齿轮箱、润滑油系统、轴封系统、小机供汽、排汽系统。

在背压式汽动引风机供热方案中，汽动引风机转速的调节依赖于小汽轮机的进汽流量，需要通过进汽阀来调节，存在节流损失，同时也降低了小汽轮机的运行效率。除此之外，启动阶段需要启动汽源，带来了额外投资。为保证汽动风机的运行可靠性，引风机汽轮机的进汽汽源应考虑设置备用汽源，总体上，降低了供热的经济性。

凝汽式汽动引风机方案设备配置为：设2台50%容量的静叶可调变速风机，配2台驱动小汽轮机。每台小汽轮机配置一台小凝汽器、一套减速齿轮箱、润滑油系统、轴封系统、凝结水收集系统、抽真空系统、小机供汽系统。

2.2.2凝汽式汽轮机驱动风机减温减压供热方案系统配置

两台汽轮机共设置两路汽源，工作汽源采用四段抽汽，启动及调试汽源为辅助蒸汽。两台汽轮机共用一套轴封系统，汽源取自引风机汽轮机供汽母管，通过一台减压阀调整轴封供汽压力。轴封回汽排至轴封加热器。每台汽轮机配置一台凝汽器及真空系统，配置两台凝结水泵，凝结水经过小机凝结水泵升压后打入主机凝汽器。两台小机真空系统配置水环式真空泵两台，正常运行时1台运行1台备用。小机凝汽器循环冷却水取自主机凝汽器循环冷却水。引风机汽轮机的相关疏水均排入其单独设置的疏水扩容器中。小机凝汽器补水取自小机凝汽器循环水补水管，备用水源取自引风机房辅机循环水。

2.3经济性方面分析

二个方案在THA、75%THA、50%THA工况下的汽机热耗值、厂用电率、发电煤耗、供电煤耗、标煤耗量、上网电量及总利润差异。

注：标煤价按524.7元/t计，上网电价按0.378元/kW.h

通过引风机供热，在保证对外热负荷的情况下，充分利用了供热汽源的做功能力，将抽汽热能转化为引风机的动能，节省了厂用电，提高了供热效率，实现了能量的梯级利用

背压式引风机排汽供热，因发电煤耗增加，全年耗煤量增加，厂用电率降低较多，全年售电量增加，不考虑供热收益的情况下，全年多收益988万元。

凝汽式引风机+直接抽汽减温加压供热，因发电煤耗增加，全年耗煤量增加，厂用电率降低相对少，全年售电量增加，不考虑供热收益的情况下，全年多收益771万元。

背压式汽轮机排汽供热方案工程静态投资7443需要8年；凝汽式汽轮机驱动+减温减压供热方案工程静态投资7633需要10年。

3结论

两种方案从汽源配置、系统配置和经济性进行对比结果：（1）背压式汽轮机驱动方案汽源选择锅炉低再出口和冷段蒸汽作为进汽汽源，排汽用来供热；凝汽式汽轮机驱动方案则采用4抽或辅助蒸汽作为进汽汽源，排汽进入凝汽器，通过锅炉低再出口蒸汽经过减温减压进行供热，两方案均可行。（2）系统配置方面背压式汽轮机系统简单，凝汽式汽轮机系统增加了凝汽器、凝结水系统、抽真空系统和循环冷却水系统较为庞大，但考虑背压式汽轮机排汽供热，需要同时考虑进汽参数、排汽参数和风机轴功率，运行人员操作和控制相对困难，较为复杂，而凝汽式汽轮机供热采用低再出口蒸汽减温减压后供热，与凝汽式汽轮机带功率运行无关，相对独立，更加稳定，运行可靠性更高。（3）经济性方面来看背压式汽轮机厂用电2.9%，凝汽式汽轮机厂用电2.95%相对更大；背压式汽动引风机供热方案工程静态投资7443需要8年，凝汽式+减温减压供热方案工程静态投资7633需要10年，凝汽式汽轮机的投资大回收周期更长。综上所述，两方案均可行，但采用背压式汽轮机经济性更优，采用凝汽式汽轮机相对独立，可靠性和系统更加稳定安全。

参考文献

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[5]马晓珑，等．超超临界1000Mw机组采用汽轮机驱动引风机的可行性研究[J]．热力发电，2010

作者简介

崔玉岭，男，江苏南京，工程师，从事汽轮机技术管理工作。