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冶金自备电厂汽轮机冷端节能技术运用

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【摘要】介绍了自备电厂汽轮机组冷端技术现状,分析了冷端节能优化的因素,通过对机组改造实施前后的能效对比,取得了良好的经济效益。

【关键词】自备电厂;汽轮机;节能技术

引言

近年来,随着冶金自备电厂汽轮机服役时间的增加,建成时其冷端循环水系统多采用开式循环或半开式循环方式,有巨大的节水节电节能潜力,本文通过某南方冶金自备电厂汽轮机冷端节能技术应用说明冶金电厂冷端节能空间巨大,应用范围广泛。

1项目机组冷端现状及改造必要性

南方某冶金自备电厂3#机组始建于上世纪90年代,至今服役超过20年,其汽轮机额定负荷50MW。汽轮机凝汽器采用双流程表面回热式双道制凝汽器,冷却用水为河流地表原水。2000年该机组进行了汽轮机本体增容改造至60MW。由于该机组采用开式循环,凝汽器采用普通胶球清洗装置,目前机组存在连续运行3~6月以后,凝汽器经济技术参数有明显劣化趋势的问题,真空端差等指标均超过设计值,夏季机组能效指标明显下降。该机组近年为保证夏季发电出力,均要在5~6月份安排停机,采用高压水枪清洗凝汽器。不考虑清洗费用,仅仅停机4~5天,损失供电量就要超过600万kWh。如何提高凝汽器真空,保持铜管的洁净度,减少因真空下降而导致的发电量减少,提高机组出力,该厂决定对冷端进行一系列的改造。2016年通过对3#机组冷端系统近两年(2015~2016年)的运行状况及各运行参数进行勘查采集,并对机组冷端系统性能进行综合性诊断分析,主要表现在全年换热端差偏大(全年平均11.1℃)、真空严密性不理想,初步分析机组冷端运行状况存在一定的改造优化空间。

2冷端节能优化的分析及改造措施

2.1影响冷端指标的主要因素

冷却水进口温度(冷却塔性能、气候环境等)。冷却水流量(循泵性能及运行控制)。凝汽器热负荷(汽轮机负荷、抽汽量、排气温度等)。冷却管脏污(循环水质、在线清洗效果、污垢类型等)。漏入空气(真空严密性、抽气能力)。凝汽器本体性能(凝汽器冷却管材质、管束布置、喉部结构等)。从上面数据及影响因素分析,该厂3#机由于采用地表原水,水中杂物杂质较复杂,微生物、贝壳类生物多,凝汽器结垢明显,夏季微生物、贝壳类繁殖快,需要加强胶球清洗的效果,同时冬季真空情况良好,基本达到设计值,还可以从射水泵节能方面进行考虑。

2.2项目实施内容

该厂在确保机组安全运行的前提下,综合考虑国内外较成熟的技术及系统,尽量采用效果好的自动化和智能化决策控制系统,全面解决凝汽器冷端系统运行中存在问题,挖掘冷端系统各设备的最佳性能,在消耗极小的前提下获取最有利的运行真空。主要方案及措施有:(1)安装新型凝汽器真空保持节能系统1台套,以提高胶球清洗的效果。(2)对3#机组凝汽器冷却铜管全部更换为TP304不锈钢管,新型凝汽器真空保持节能系统清洗频率高,磨损相对较大,不锈钢材质适应性好。(3)在上述工作措施效果较好的前提下,安装高效真空泵1台套,解决冬季真空较好,接近极限真空下,替代原射水抽气器,以节约用电量。(4)凝汽器循环水进水管加装自动反冲二次滤网,减少循环水(原水)水中杂质。(5)对凝汽器真空系统,机组负压系统进行氦质谱查漏,并针对检查结果进行治理。

2.3项目实施技术方案

2.3.1工艺方案新型凝汽器真空保持节能系统(专利技术)与传统胶球清洗的主要差别。

2.4项目工程施工及调试

该厂于2017年2~5月,完成3#机组冷端优化节能改造项目第一阶段的施工及验收调试工作。(1)凝汽器循环水进水管加装自动反冲二次滤网。(2)安装新型胶球清洗装置及凝汽器换热管更换。(3)凝汽器换热管更换为TP304不锈钢管。(4)胶球清洗装置控制系统安装,实现了所需的数据传输及运行控制。项目的第一阶段施工的主要目的是改善循环水来水品质,减少凝气器结垢,改善凝汽器换热效果;第一阶段改造前后指标对比:2017年2月24日机组冷端优化设备安装完成后,对冷端运行参数进行汇总对比,相近工况下机组冷端运行参数如下表3。第一阶段的工作改善了凝汽器循环水来水品质、更换了换热管、安装了新型胶球清洗装置,3#机组的冷端主要指标都有较大的改善,真空端差等指标都有明显提高。3机组凝汽器性能试验、真空系统严密性查漏处理项目的第二阶段测定凝汽器性能及负压系统严密性检查,恢复汽轮机冷端性能。

3.1凝汽器性能试验2017年5月外聘第三方具有行业资质的电科院对3#机组进行改造后热力性能试验,通过性能实验检验机组改造后汽轮机的热力性能,得到3#机组各负荷段机组背压与热耗及背压与功率的关系曲线,并出具性能实验报告。方便对整个过程进行效益评价。

3.2真空系统严密性检查处理凝汽器真空严密性降低,增大了机组的热耗,并可能导致凝结水含氧量大,引起低加管束内壁、凝结水管道和设备的腐蚀,同时引发其他安全问题。2017年6月,外聘公司运用电站用氦质谱检漏仪对3#汽机真空系统进行查漏工作。通过对真空系统各设备及管道进行喷放氦气,氦气质谱仪吸入口放在射水泵抽气器回水口位置来检测是否存在漏点,总共检测72处,发现微漏部位18处。4真空系统严密性处理,真空泵安装2017年9月机组大修期间对各部位进行检修处理,对汽轮机缸面进行开槽加填充物处理,并通过灌水查漏进行处理结果验证和修复,同步安装真空泵,对轴加系统管路进行了改造。

5项目实施前后能效对比分析

第二阶段项目优化改造整体完成后指标对比分析:2017年9月30日冷端改造项目整体工作结束后,3#机组投入正常运行,根据运行情况,采集机组在接近负荷及相近环境参数情况下冷端各参数指标进行能效对比分析如表5~6。

6结论

通过对3#机组进行冷端优化改造,机组真空提升2.04kPa,超过项目实施前预计的真空提升不低于1.5kPa的目标,各项冷端经济指标得到了改善,结合凝汽器性能试验结论,冷端优化改造项目实施后降低发电热耗236.15kJ/kWh,提高发电效率2.2%,进而体现出3#机组冷端优化节能改造后良好的效果。

作者:曹俊水;姜银维 单位:马鞍山钢铁股份有限公司热电总厂

湿法冶金杂志责任编辑:张雨    阅读:人次