小型热电联产机组可持续发展创新应用

小型热电联产机组可持续发展创新应用

王亮朱峰章

（如东协鑫环保热电有限公司江苏南通226400）

摘要：“热电联产”已被公认为提高能源利用效率和环境保护的重要手段，发展热电联产集中供热是有效节约能源与保护环境的必由之路，而小型热电联产机组“抽改背”的创新应用是热电联产机组可持续发展的必由之路，且主要技术经济指标达同类行业领先水平，经济效益显著。现以如东协鑫环保热电有限公司创新应用为例，特此报告。

关键词：热电联产；改造；亮点；成果

一、项目概况

如东协鑫环保热电有限公司位于江苏省如东县掘港镇友谊西路，于2003年十一月成立，建设规模为3炉2机，即：3台75t/h次高温次高压循环流化床锅炉，2台15MW抽凝式汽轮发电机组，以及相应供热规模的热网等配套设施。如东协鑫环保热电有限公司（文中简称：如东热电）投产后，不但满足了如东经济开发区一大批工业企业现行生产用汽需要，而且明显改善开发区投资基础环境，大幅度提升了如东开发区的影响和经济地位。

二、项目主要做法

2.1项目改造方案

为提高供汽能力，满足热负荷需求，拟将1#抽凝式汽轮机改造成为纯背压式汽轮机，发电机不变。如东热电通过调研、消化、分析、吸收、再创新的技术选型过程，在汽轮机选择上，选择采用国内比较先进的反动式背压汽轮机，引进德国西门子反动式技术，为积木块系列，体系成熟完善，技术先进，采用整锻转子，存在静叶、动叶流动损失小、叶片型面损失小、叶高损失小、叶轮摩擦损失小、漏汽损失小等优势；因反动式级数多，反动式没有叶轮，动叶是直接安装在转鼓上的，没有叶轮摩擦损失等特点，反动式汽轮机的效率高，汽耗低。根据对外供汽负荷选型确定工程将原有的1#C15-4.9/0.981抽凝式汽轮机改造成B15-4.9/1.27Mpa型背压机。

2.2改造后汽轮机的参数

额定功率：15MW

额定转速：3000r/min

额定进汽压力：4.90MPa

额定进汽温度：475℃

额定排汽压力：1.27MPa

排汽压力调整范围：1.27MPa(±20%)

额定汽耗：11.88Kg/kw.h(±3%)

设计内效率：≥77%

额定进汽量：156.8t/h

最大进汽量：169t/h

额定排汽温度；301℃

2.3具体改造内容

1、主机部分改造：

油系统：部分油系统管道可以利用，管路、支吊架连接工作与防腐，同时进行必要的油循环、油化验与油箱清理。并要保证改造后的控制系统的完整性、可靠性。

轴封管路、本体各疏水、抽汽管道的拆、接、封堵等。

主蒸汽进汽管道系统：将原来的DN225主蒸汽管道更换为DN300主蒸汽管，管道支吊架同步更改。排汽系统管道：排汽缸出口安装复式大拉杆补偿器，排汽管道直接至厂区热网管道。

疏水系统：机组本体疏水系统接至疏水箱回收再利用。

电控系统：发电机不变，热控系统同步主机配置系统配套改造。

2、改造后的技术指标

在额定负荷时汽耗小于11.88㎏/KWh；

在50%额定负荷时汽耗小于15㎏/KWh；

机组在额定参数下运行，当排汽压力为1.17Mpa时，排汽温度不超过301℃；

机组运行各负荷段、各轴承振幅均小于等于2丝；

轴瓦温度须小于70℃；

轴承回油温度小于65℃（进、出油温温差不大于15℃）；

汽轮机的保温层外表温度不能超过环境温度的15℃。

三、主要创新亮点

3.1、在汽轮机选择上，选择反动式背压式汽轮机。级数多，是冲动式的2.5~3倍，反动式叶型效率高，整机效率高，汽耗低。

3.2、在汽轮机设计上，选择高效反动式积木块设计。将主要件——汽缸、转子、导叶持环等分成若干技术成熟可靠的标准积木块区段。根据用户热负荷需求，通过热力和强度计算，将所需区段组合起来，组成各种匹配热负荷特性的汽轮机，最多可以组合成600多种机型和数千种变型。满足各种工况需求。

3.3、在回热系统配置上创新，采用一台汽动给水泵排汽进高压加热器，一台汽动给水泵排汽进除氧器的回热系统配置，大大降低综合厂用电率，加强能源梯级利用，节约能源。

3.4、在系统安装设计上创新，排汽缸出口安装复式大拉杆补偿器，取消排汽管道系统自然补偿，大大减少安装材料消耗，减少安装工期。

四、项目实施效益分析

4.1改造实施前的基本状况

改造前，机炉热力工况分配，2016年的运行方式，锅炉蒸汽量为225t/h，每台汽轮机达到最大进汽量110t/h，达到最大抽汽量70t/h，两台减温减压器热备用进汽量为5t/h，机组在满负荷情况下，最大供热能力只能达到145t/h，严重制约供热能力的提升。

通过对如东县工业企业调查分析，随着如东经济的发展，供热发展势头良好，2014年售汽量70.5万吨，2015年80.6万吨，2016年供汽量将达90万吨，按10%的增长率在提高，为满足地方不断增长的用热需求，提高企业竞争力和经济效益，需要进行如东热电厂内主设备进行技术改造，提高供热能力。

背压机改造前主要经济指标统计见下表：

4.2改造实施后的基本状况

改造后，机炉热力工况分配，2017年的运行方式，锅炉蒸汽量为225t/h，背压机最大排汽量150t/h，在三炉一机运行状况下，机组最大供热能力可以达到205t/h，提高供热能力60t/h；

根据如东热电2017年生产报表统计，2017年机组供热量达到104万吨，较2016年提高14万吨；

根据汽轮机的热力特性曲线资料与热力系统，对改造后的工况进行了热力计算。

改造后，在锅炉相同的产汽量的情况下，提高了机组的供热能力，总热效率明显提高。机组供电煤耗下降约100g/kwh，大大的节约能源。

4.3节能量审核确认

项目实施后，机组运行正常。2017年5月经江苏省节能技术服务中心审核通过，热电联产机组可持续发展创新应用“抽改背”节约标煤量达到17590吨，按照目前市场节能量价格140元/吨交易，产生效益246.26万元。

五、结束语

1、抽凝式机组改背压式供热机组，消除了汽轮机的冷源损失，是一项节能、简化运行系统和减轻环境污染等多方面收益的可行性项目。背压式机组与抽凝式机组配合进行的热电联产，解决了背压机组供热、发电量全部由供汽量决定，没有任何调节余地的问题，提高了机组供热能力，实现了能源梯级利用，有很高的推广意义。

2、抽凝式机组改造后经济性明显增强，对外供热能力提升30%，对适应外部热负荷的增长将发挥重大作用。同时机组经改造后，汽轮机本体和热力系统的热效率得以提高，供电标煤耗下降幅度较大，年可节能约17590吨标煤，使机组的盈利能力得到较大幅度的提升，同时符合国家节能减排能源政策，是小型热电联产机组可持续发展创新应用的必由之路。