多举措维持抽凝式汽轮机组对外供热后的能量循环平衡

张 昆

(焦作冯营电力有限责任公司，河南 焦作 454171)

0 引言

焦作冯营电力有限责任公司(以下简称“冯营电力”)装机容量2×60 MW，配套2台240 t/h的循环流化床锅炉和2台60 MW凝汽式汽轮发电机组，汽轮机通流级数共22级(1个调节级+21个压力级)，其中非调节抽汽回热级数6级(2高加+3低加+1除氧器)，分别装在汽轮机第6、9、11、15、18、20级后。

近年来，随着国家产业政策要求和市场需求的引导，冯营电力已将热电联产作为企业转型发展的新方向。

1 抽凝式机组对外供热实施方案

抽凝式机组进行对外供热是指部分没有做完功的蒸汽从汽轮机抽汽口中抽出供给热用户，剩余蒸汽在汽轮机内继续做功后排入凝汽器内。抽凝式机组对外供热具备下列特点：①抽汽量可以通过阀门进行调整，在机组出力限值内，电负荷不受热负荷的限制。②外供蒸汽直接通过蒸汽管道输送至热用户，无附属热网耗功设备。③供热介质如不进行回收，因凝结水量减少，会增加化学水处理系统的制水能力。

1.1 供热方案分析

为最大程度减少对抽凝机组本体通流部分的改造，保证抽凝式机组在对外供热时，实现既能满足热用户的用热参数，又不影响机组安全稳定运行的目标。供热方案选用抽凝式机组回热系统中现有的六级非调整抽汽进行对外供热，此供热方案不仅能在利用现有设备的基础上增加电厂的供热能力，还能减少抽凝式机组的热损失，具有投资少、见效快的优势。同时为防止抽凝式机组因排汽温度过高，损毁末级叶片，在不改变抽凝式机组配汽结构的前提下，利用非调整抽汽进行对外供热时，需退出相对应的加热器运行。

1.2 供热方案选择

因目前冯营电力外供热用户的用热参数为1.5 MPa、320℃，用汽量约10 t/h，在抽凝式机组对外供热参数与热用户用热参数最为接近时，热量损失最少，机组运行的经济性最高，根据抽凝式机组六级非调整抽汽参数，供热方案选用抽凝式机组二段抽汽进行对外供热。其中抽凝式机组六段非调整抽汽具体参数见表1。

表1 抽凝式机组六段非调整抽汽具体参数

2 抽凝式机组供热后能量失衡分析

对于装机容量较小的抽凝式机组，因加热器数量、热补偿形式相对较少，大量对外供热后势必会影响热力系统的整体正常运行。针对此次利用抽凝式机组二段抽汽进行对外供热，需要同时解列2台高压加热器运行，造成主给水温度降低，影响锅炉蒸发量，而锅炉蒸发量下降和对外供汽量增加又会导致机组发电量减少，因而出现了机、炉能量失衡的状况。即主给水温度下降约85℃、蒸发量减少约31.27 t/h、对外供汽量增加8 t/h、机组发电量减少约7 300 kW/h，具体分析如下。

2.1 给水温度降低，蒸发量下降

抽凝式机组二段抽汽作为1#高加的加热蒸汽，进行对外供热后，因目前1#、2#高加采用逐级自流方式，需同时解列1#、2#高加汽侧运行，致使主给水温度由210℃(焓值901.998 kj/kg)降至125℃(焓值537.375 kj/kg)。根据锅炉给水流量，可得出1#、2#高加解列后，锅炉因给水温度降低所损失的热值约83.86 GJ/h。因锅炉需要更多的热量，将给水加热成过热蒸汽，故造成锅炉蒸发量减少。

2.2 对外供汽量增加，发电量减少

据统计，抽凝式机组目前平均对外供汽量约8 t/h，根据对外供汽及补水焓值，可得出抽凝式机组二段抽汽对外供汽的热值约为24.05 GJ/h，因此部分蒸汽不在汽轮机内继续做功发电，无法将热能转换成动能，势必会造成机组发电量减少。

综上所述，利用抽凝式机组二段抽汽进行对外供热后，因主给水温度的降低和对外供汽量的增加，造成热量损失，直接造成了锅炉蒸发量下降、机组发电量减少，打破了抽凝机组供热前机、炉的能量循环平衡。

3 积极采取应对措施

抽凝式机组利用现有抽汽管道进行对外供热，虽会造成主给水温度降低，对热力系统的经济性产生一定影响，但锅炉在设计时已考虑如何在高加全切工况下，如何保证锅炉蒸发量。故为解决抽凝机组对外供热后的能量损失，重点从提升锅炉出力方面制定了下列具体措施。

3.1 减小入炉燃料颗粒度，保证燃料充分燃烧

燃料颗粒度对循环流化床锅炉运行工况的影响主要表现在对密相床燃烧份额和物料平衡的影响上，燃烧颗粒度小，密相床燃烧份额小，会有足够的细颗粒吹入悬浮段，再次燃烧，传出热量，而且还会使旋风分离器分离出足够多的灰量，用来控制床温。因此，减小入炉燃料颗粒度，是提升锅炉正常出力的重要手段。

冯营电力目前分别有A、B两套燃料输送系统，其中A系统采用破碎机对燃料进行破碎，A系统燃料输送时间短，但破碎后的燃料颗粒度合格率较低；B系统采用滚动筛对燃料进行破碎筛选，破碎后的燃料颗粒度合格率高，但燃料输送时间相对于A系统较长。故燃运车间一方面通过采取调整破碎机滚筒间隙，提升燃料颗粒度的合格率；另一方面加大对B系统使用频率的考核力度，鼓励运行班组采用B系统进行燃料输送。保证了入炉燃料颗粒度全部在0～10 mm的规定内，通过减小入炉燃料颗粒度，保证了燃料的充分燃烧。

3.2 控制锅炉返料量，增大炉料循环倍率

返料作为循环流化床锅炉的载热体，是将炉膛出口高温烟气中未燃烧尽的较大颗粒飞灰返入炉膛内重新燃烧，返料量减少会造成炉膛内的燃料循环倍率降低，导致锅炉受热面吸收的热量变差，致使锅炉蒸发量降低。因此控制锅炉返料量，是增大炉料循环倍率的关键。

冯营电力每台锅炉各设置3台冷渣器，其中因1#、3#冷渣器进渣口对应返料器出口位置，经实地观察发现，当1#、3#冷渣器转速较高时易出现冷渣器排放细料过多的问题，影响锅炉返料的正常燃烧。因此锅炉车间加强了对燃烧工况的监视和运行调整，在保证锅炉料层、差压值在正常区间范围内的前提下，将1#、3#冷渣器转速降低50%运行，同时采取和2#冷渣器切换运行的模式。

通过对冷渣器运行形式的切换和转速的调整，返料温度提升了21.6℃，标志着返料在炉内得到了充分燃烧，同时也增加了炉料的循环倍率，提升了锅炉的循环倍率。

3.3 合理调整燃烧工况，提升锅炉蒸发量

冯营电力将煤耗、燃料配比等主要运行指标加入到值际运行考核中，利用日统计、周总结、月考核的奖惩机制，督促锅炉车间根据锅炉燃烧工况的变化情况，及时调整运行参数，并适时增加煤泥的掺烧比例，保证锅炉始终在良好的工况下运行，不断提升锅炉蒸发量至正常值，弥补机组对外供热后的热量损失。

4 效益分析

4.1 社会效益

冯营电力作为装机容量较小的热力发电厂，多年来一直以发供电为主，通过此次利用高效洁净的蒸汽进行对外供热，不仅满足了热用户的用热需要，减少了污染物的排放量，还是对国家加快降低煤电机组供电煤耗、提升供热能力，构建绿色高效安全的电力、热力供应体系政策的积极响应。

4.2 经济效益

通过运用减小入炉燃料颗粒度、调整燃料配比、优化锅炉燃烧工况等手段方法，不仅弥补了抽凝式机组二段抽汽对外供热的热量损失，实现了循环流化床锅炉和抽凝式汽轮机对外供热的能量循环平衡，使锅炉蒸发量由202 t/h提升至221 t/h，汽轮机发电功率由52.7 ΩW/h提升至60 ΩW/h，每年还能为电厂创造售热收益约500万元。

5 结语

冯营电力发展热电联产不仅是立足企业生存的必要条件，更是企业持续发展的动力源泉，虽然此次利用抽凝式机组进行对外供热后造成了机、炉的能量失衡，但冯营电力积极从技术分析和管理提升两方面为抓手，经过分析、调整，及时弥补了抽凝机组对外供热后的热量损失，最终实现了供汽与发电两者兼顾的既定目标。