某化工厂二期供热中心热力系统设计探讨

李宗铭

摘要:文章通过工程实例,介绍了某化工厂二期供热中心的热负荷平衡计算,论述了热力系统的设计思路。

关键词:热负荷平衡;热力系统;汽轮机

中图分类号:TV955 文献标识码:A

文章编号:1674-1145(2009)27-0146-02

一、热负荷

本工程向综合利用项目二期工程化工部分供应两种参数的工业用汽:中压工业蒸汽用于综合利用项目二期工程的工业汽轮机以拖动压缩机用,低压工业蒸汽用于综合利用项目二期工程的蒸发系统及采暖;另外二期供热中心还需向一期工程供高压蒸汽。热负荷及透平冷凝液回收情况如下:

二期向一期供高压主蒸汽:9.8MPa(g) 87.2t/h

化工区需中压蒸汽: 4.12MPa (a)306.65 t/h

化工区需低压蒸汽: 1.275 MPa (a)449 t/h

工业汽轮机透平冷凝液返回电厂凝结水:165.08t/h

二、装机方案

本化工厂一期供热中心的设计规模为2×CC50-8.83/4.12/1.275双抽凝汽式汽轮机+3×250t/h循环流化床锅炉。根据热负荷及一期工程的装机方案,综合运行的经济型、合理性,本期工程设计规模为3×36MW高压高温背压式机组及15MW高压高温背压式机组+3×480t/h循环流化床锅炉。

(一)汽轮机选型

1.36MW高温、高压背压式汽轮机

额定出力(发电机出线端):36MW

机组型式: 背压式

主汽门前蒸汽压力:8.83MPa(a)

主汽门前温度:535℃

最终给水温度:215℃

低压工业排汽压力:1.275 MPa(a)

低压工业排汽温度:287℃

额定低压排汽量:257t/h

额定转速: 3000r/min

给水回热级数:2高加+2除氧

2.15MW高温、高压背压式汽轮机

额定出力(发电机出线端) 15MW

机组型式:背压式

主汽门前蒸汽压力:8.83MPa(a)

主汽门前温度:535℃

中压工业排汽压力:4.12MPa(a)

中压工业排汽温度:437℃

额定中压排汽量: 320 t/h

额定转速:3000r/min

(二)锅炉选型

锅炉型式:高温高压循环硫化床锅炉

额定出力:480t/h

额定过热蒸汽压力:9.8MPa

额定过热蒸汽温度:540℃

给水温度:215℃

排烟温度:<130℃

锅炉效率:92%

脱硫效率:>85%

(三)发电机选型

发电机与汽轮机的容量选择条件应相互协调。按照在额定功率因数下,发电机的额定容量应与汽轮机的额定出力配合选择,发电机的最大连续容量应与汽轮机的最大连续出力配合选择的原则,结合以上机炉选型情况,发电机选型如下:

1.36MW发电机

额定功率: 36 MW

额定电压: 10.5Kv

额定功率因数:0.80 (滞后)

额定转速: 3000r/min

频率: 50Hz

励磁方式:无刷励磁型

冷却方式:空-空冷

2.18MW发电机

额定功率: 18MW

额定电压: 10.5Kv

额定功率因数:0.80 (滞后)

额定转速:3000r/min

频率: 50Hz

励磁方式: 无刷励磁型

冷却方式:空-空冷

三、蒸汽平衡计算

除氧器实际上就是一个混合式加热器,它可以汇集发电厂各处来的不同参数的蒸汽和疏水,因此它也遵循物质平衡和热平衡的规律,即

进入除氧器的物质=离开除氧器的物质

∑Din=∑Dout

进入除氧器的热量=离开除氧器的热量

∑D_ih_i=∑D_jh_j

(一)高压除氧器热平衡计算

(二)低压除氧器热平衡计算

(三)供热中心热平衡计算

根据以上热平衡计算及整个热负荷的要求,二期供热中心热平衡计算如下:

四、热力系统及附属设备选择

(一)主蒸汽系统

全厂主蒸汽管道采用单母管分段制,这样可以增加机炉运行调度的灵活性和可靠性。主蒸汽母管上装设2个减温减压器,当某台汽轮机停止运行时,可将主蒸汽减温减压后送至热用户,保证供热的可靠性。主蒸汽管道采用12Cr1MoV合金钢。

(二)给水系统

锅炉给水系统分设高压和低压母管,均采用单母管分段系统。高压母管管材采用20G无缝钢管,低压母管管材采用20号无缝钢管。设4台电动给水泵(3用1备)。

(三)回热系统

B36-8.83/1.275型背压式汽轮机回热系统共设2段抽汽,作为2级高压加热器的汽源。

1段抽汽供1号高压加热器;2段抽汽供2号高压加热器。

一期供热中心的低压蒸汽管道接至除氧器加热蒸汽母管。

全厂共设3台高压旋膜除氧器,共设3台低压旋膜除氧器。

(四)加热器疏水系统

B36背压式汽轮机高压加热器疏水为逐级自流,最后一级输入高压除氧器,低负荷运行时亦可输入本体疏水扩容器。

(五)补给水系统

补充水由工业汽轮机的透平冷凝液及化学软化水提供。补充水分两路进入低压旋膜除氧器:第一路,经过轴封加热器后进入低压旋膜除氧器;第二路,作为滚筒冷渣器的冷却水后再进入低压旋膜除氧器。补充水经低压除氧器下水管到中继水泵,通过中继水泵至高压除氧器。全厂中继水泵设4台,三用一备。

(六)启动汽源

本工程不设置专门的启动锅炉房,启动用汽由一期供热中心提供。

(七)工业水系统及生水系统

工业水由综合利用项目统一考虑提供,供水直接引自厂外原水管。主机润滑油冷却器及发电机空冷器所需冷却水不需升压,其他辅机冷却用水需另设工业水升压泵升压。工业水经过各设备,回水作为循环水补给水引至循环水泵房进水间。以深井水为工业水的备用水源。

全厂设4台生水预热器、4台生水泵,其中3台运行,1台备用,生水通过生水泵升压后,经过生水预热器由8℃生水加热到15℃供给化学车间使用,生水预热器装置放在化学车间附近。

(八)全厂公用系统

锅炉连续排污管道单独接至连续排污扩容器,疏水经过连续排污扩容器后形成的蒸汽接至汽平衡母管,然后排入除氧器;锅炉定期排污管道、锅炉本体疏水及锅筒紧急放水接至定期排污扩容器。本期工程设有2台的连续排污扩容器,2台的定期排污扩容器。设有2台疏水箱及1台疏水扩容器,2台疏水泵,其中一台运行,一台备用。

厂区供热系统供热介质为蒸汽。根据各热用户压力及温度要求,选用B15汽轮机排汽作为中压蒸汽对外供热,排汽压力为:4.12MPa(a),B15汽轮机额定排汽流量:320t/h,额定排汽温度:437℃。选用B36汽轮机排汽作为低压蒸汽对外供热,排汽压力为:1.275MPa(a),额定排汽温度:287℃;另外一期富余的低压蒸汽送往二期工程对外供汽。

五、结语

本文针对工程实例,详细介绍了某化工厂二期供热中心的热负荷平衡计算及装机方案的选择,对热力系统的设计做了初步探讨。笔者希望能抛砖引玉,一些思路供同行参考。