小面积工况下的供热首站设备优化研究

路 珂

大唐三门峡发电有限责任公司 河南 三门峡 472143

引言：随着国家能源产业政策向着节能、环保方向的调整,300 MW 等级 纯凝机组纷纷改为供热机组,热源多从抽汽管道开口直接进入热网加热器,汽轮机级间压差导致节流损失,蒸汽未能实现理想焓降和梯级利用,加之热力公司从节约企业成本角度出发,对用户实施温度检测和节流,热网回水温度偏高,用户室内温度低,热循环初期热网用户大量放水成为普遍现象,如何提高机组循环热效率,是提高企业竞争力的有效途径。

1 机组及地区热用户概况

大唐三门峡发电公司城市供热首站2016年建设,当年冬季投运,设计供热面积1200万平方米,与法电大唐热力公司合作,目前负责市商务中心区、陕州区、产业集聚区及老城区(湖滨区、开发区)青龙涧河以南、宋会路以东320万平方米区域的集中供热。

首站由＃1、＃2两台320 MW 机组中压排汽提供汽源,＃5机1000 MW机组辅汽作为备用汽源。额定供热工况抽汽压力为0.8 MPa,抽汽温度为340.8℃。单台机组额定抽汽量为330 t/h,最大采暖抽汽量为400t/h。热网设计供/回水温度为130/70℃,热网供水设计压力为1.6 MPa,热网回水压力为0.1 Mpa,热网循环水量为8305t/h。

站内设3台高压加热器、2台低压加热器、6台热网疏水泵和4台热网循环水泵,循环水泵进、出口均采用母管制,采用并联布置的方式,小汽轮机与循环水泵同轴布置。主机汽源一路进入高加,一路为小机提供动力汽源,小机排汽进入低加,小机排汽母管上设置有临时排空管道。系统主要是将热网循环水回水升压送入热网加热器加热供至厂外热网。

热网补水系统设置1台热网除氧器和2台热网补水泵。正常补水取自供热首站配套软化水车间,经热网除氧器加热除氧后。通过热网补水泵提升压力后对热网循环水系统进行补水,热网正常补水量设计为80t/h。

2 疏水系统优化

热网加热器疏水系统分为热网高压加热器疏水段和热网低压加热器疏水段,均为母管制设计。供热期间,合格疏水经变频疏水泵疏至主机3号低加出口母管,疏水品质的高低直接影响入炉蒸汽品质。

8个月的非供热季造成管道内部存在铁锈等杂质,硬度、浊度严重超标。冷态循环前期,无法进行主机低加凝结水至首站的反冲洗;热态循环初期,热网高、低加不合格疏水分别经过各自危急疏水电动门排至雨水井,不能正冲洗高、低压疏水泵和疏水母管,也不能回收利用不合格疏水。因此,冷态循环前需加装临时冲洗管,这样既造成检修维护工作量大,又影响热网加热器疏水母管的冲洗效率。

该公司在加热器疏水母管上加装一路疏水管道反冲洗管和疏水至除氧器管,在主机机房12米热网加热器疏水母管上加装正冲洗管。

冷态循环前期,主机低加凝结水经过疏水母管、反冲洗管、冲洗总门和反冲洗门进行反冲洗,外排至雨水井;热态循环初期,热网高、低加疏水分别经过各自疏水泵升压后,部分疏水经过除氧器补水管进入除氧器回收利用;部分疏水经过正冲洗管排至主机凝汽器循环水回水母管上,排至水塔,实现疏水母管正冲洗;主机侧疏水调门参与调节疏水母管压力,维持疏水母管压力在0.25至0.35 MPa。

正冲洗管实现了供热初期将热网加热器不合格疏水回收至主机循环水;疏水至除氧器管可将部分冲洗热水回收至热网除氧器,进一步回收启动初期热量。改造后,经运行人员监视,供热前的热态循环阶段,小机排汽基本回收至除氧器,未再出现临时排空。

3 放空气阀组优化

11月15日前后,由于城市管网面积大,厂外热网循环水系统空气含量大,热网循环泵内积存空气,造成热网循环泵振动大,甚至发生汽蚀。热网循环泵泵体上的连续排空气门及排空气管,实现热网循环泵运行期间保持连续排汽。另外,热网循环水回水母管上设计有一路放空气,该放空气门保持开启,将热网循环水回水母管内的部分空气排出,但排空气效果差且热水损失大。

因此,为保证热网循环泵运行平稳高效,在热网循环水回水母管原放空气管处加装长度300 mm,DN300的无缝钢管,钢管上加异径大小头,变径至DN100,上方加装DN100的截止阀和自动排汽阀,原放空气门(DN20)改成与自动排汽阀并列运行,并加装二道手动门(DN20),实现连续排空气。

加装排汽阀P41 W-16P DN100,排汽阀前加装截止阀J41 H-16P DN100,便于排汽阀隔离检修。改造前后对比发现,相同工况下,循环水泵振动显著降低。

4 加热器进汽量优化

热网系统主要依靠高加进汽蝶阀节流来调节高加进汽量,目前供热设备未能在设计工况上运行,在2017-2018年供热季,该蝶阀开度主要在10%～30%之间,在供热末期,甚至出现蝶阀关小至10%,无法再关小时,热网供水温度仍超温的情况,只能开启小汽机临时排空门,将部分蒸汽排掉,造成汽源损失。加之,阀门节流较多,节流声音大。对蝶阀阀体、阀芯及管道冲刷严重,曾出现过一小时内吹漏蝶阀后温度测点套筒的现象;同时,蝶阀调节性能差,调节范围小,不能有效控制热网循环水供水温度,无法满足热力公司调度要求,也不能实时监视阀门开度,运行值班员频繁现场查看,也增加了人身伤害风险。

因此,在首站高加进汽旁路管道上,新加装调门前截门,在旁路管道上新加装调门和调门后截门,调门为焊接型,热网高加调门前、后电动蝶阀型号为D943 H-16C DN500,旁路汽动调门为PN25 DN400。

在热网高加进汽管道上加装调门,实现热网供水温度的准确调节,既减少高加进汽蝶阀的冲刷损坏,又保证高加安全运行,防止高加换热管泄漏,尤其在天汽温度高,供热负荷低时,有效降低热网循环水温,节能降耗。

5 结语

通过对在供热设备改造、供热管道保温、换热设施性能、热网管道与加热器疏水等设备设施改善等方面,在供热首站启动初期,有效减少了化学除盐水的补充,减少了热耗,在管道沿程阻力损失和局部阻力损失一定,管道保温良好,管道热损失一定的前提下,提高了机组热利用率,降低了供电煤耗和供热损失,为进一步节约成本提供了有效途径。