Discussion on the Programme of Back Pressure Steam-turbine Supplying of Industrial Steam in
350WM Combined Heat and Power Plant
王国成 WANG Guo-cheng
（山东电力工程咨询院有限公司，济南 250013）
（Shandong Electric Power Engineering Consulting Institute Corp. LTD，Ji'nan 250013，China）
摘要：本文对350MW供热机组的工业供热方案进行分析和比较，提出最经济合理的方案，即采用背压汽轮发电机组（工频）方案,该方案可以充分进行能源阶梯利用，系统运行安全可靠、初投资少和运行经济收益优。
Abstract: The article analyzes and compares industrial heating programme in 350MW combined heat and power plant, puts forward the economic and optimized programme, that is the programme of using back pressure steam-turbine(power frequency) to supply industrial steam. This programme can make the best of graded use of energy, safe and reliable system operation, less initial investment and good economic returns.
关键词：供热机组；背压汽轮机；工业供汽
Key words: combined heat and power plant；back pressure steam-turbine；supplying of industrial steam
中图分类号：TM621;TU995 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2019）35-0156-02
0 引言
目前，国内多数350MW等级火力发电机组都担负着工业蒸汽热负荷，根据工业用户对工业蒸汽热负荷参数要求的不同，供工业蒸汽的方案也不尽相同。根据理论计算和实际工程实践经验，供工业蒸汽方案的选择对火力发电机组的初投资和运行经济收益有直接的影响，本文通过对350MW等级供热机不同的供工业蒸汽方案进行分析和比较，提出最经济合理的方案，供同类型供热机组参考。
1 350MW供热机组主机规范
锅炉型式：超临界参数变压运行直流炉、单炉膛、一次中间再热、切圆燃烧、平衡通风、固态排渣、半露天布置（运转层以下封闭）、全钢悬吊结构π型锅炉。BMCR工况锅炉蒸发量1115t/h。
汽轮机：超临界、一次中间再热、单轴、三缸两排汽、单背压、湿冷、抽汽凝汽式汽轮机，型号：CN350-24.6/569℃/569℃，额定功率350MW。
发电机：三相同步汽轮发电机，自并励静止励磁，水氢氢冷。
2 工业热负荷
2台350MW供热机组承担向外供工业蒸汽参数：压力1.0MPa（g），温度285℃，额定流量190t/h。
3 供工业蒸汽方案比较
3.1 方案一：背压汽轮发电机组（工频）方案
全厂设置1台20MW背压发电机组（工频），背压汽轮机排汽供工业供热蒸汽，同时还对厂用电系统提供厂用电。
工业供汽参数为1.0MPa（g）/285℃，单台机组额定供汽量95t/h，最大供汽量190t/h。汽轮机采用背压汽轮机，汽源由机组的一级再热器出口和热段引出，进入每一台机组的供热蒸汽分汽缸，蒸汽从分汽缸引出进入背压汽轮机进汽母管，背压汽轮机排汽至工业供热母管对外供热。
3.2 方案二：背压汽轮发电机组（变频）方案
全厂设置1台20MW背压发电机组（变频），背压汽轮机排汽供工业供热蒸汽，同时还提供变频厂用电，“变频”发电机“孤岛”运行，输出变频电源带三大风机运行。
工业供汽参数为1.0MPa（a）/285℃，单台机组额定供汽量95t/h，最大供汽量190t/h。汽轮机采用背压汽轮机，汽源由机组的一级再热器出口和热段引出，进入每一台机组的供热蒸汽分汽缸，蒸汽从分汽缸引出进入背压汽轮机进汽母管，背压汽轮机排汽至工业供热母管对外供热。
3.3 方案三：锅炉引风机采用汽电联合驱动方案
引风机汽电联合驱动技术是背压汽轮机驱动和电机驱动技术的结合，实现了“汽”“电”两种驱动模式下的互相切换，运行灵活性大大提高。机组启动时，异步电动/发电机直接带动引风机工作，背压汽轮机和异步电动/发电机经变速离合器分离。系统连接顺序为：背压汽轮机——减速离合器（离合器+减速箱）——异步电动/发电机——引风机。小汽机采用定速运行，采用异步电动/发电机，不仅在启动时作为电机模式，在TB/TRL工况也采用汽电双驱。背压汽轮机在驱动引风机后的富裕出力将通过发电机发电，发出的电并入厂用电系统。各种工况下，背压汽轮机仍然处于高效区，排汽对外提供工业用汽。
汽电联合驱动具体方案：工业供汽参数为1.0MPa（a），285℃，单台机组额定供汽量95t/h，最大供汽量190t/h。汽动引风机汽轮机采用背压汽轮机，汽源由机组的一级再热器出口和热段引出，进入每一台机组的供热蒸汽分汽缸，蒸汽从分汽缸引出进入引风机背压小机，背压汽轮机排汽至工业供热母管对外供热。
4 工业供热方案技术经济比较
4.1 技术性比较
方案一：背压汽轮发电机组（工频）方案
优点：①背压机组驱动发电机发电，发出的电并入厂用电系统，降低厂用电率；②背压机排汽供热，减少冷端损失，机组运行经济性好；③初投资低。
缺点：背压汽轮机发电机组需单设建筑物，系统复杂。
方案二：背压汽轮发电机组（变频）方案
优点：①设一台高速小汽轮机，通过减速器来驱动发电机，输出变频电源带三大风机。统调发电机可实现“变速+动调”的节能运行方式；②发电机6kV电源可实现并网、孤网多种运行方式相互切换，主机安全得到保障，风机运行方式更加灵活；③降低厂用电率；④背压机排汽供热，减少冷端损失，机组运行经济性好。
缺点：①“变频”发电机“孤岛”运行时的暂态稳定性不容易控制；②电气变频段和“变频”发电机的控制及保护的电流、电压采样转换回路均按常规工频工况下设计。国内目前缺少这类产品的经验和业绩，需要进行开发研制或利用现有设备检测其在工频以下较宽的范围内的工作特性，投资成本高；③背压汽轮机发电机组需单设建筑物；④系统复杂。
方案三：锅炉引风机汽电双驱方案
优点：①背压机组驱动引风机，充分利用小汽轮机多余的功率进行发电，发出的电并入厂用电系统，降低厂用电率；②背压机排汽供热，减少冷端损失，机组运行经济性好。③汽轮机约引风机一起布置，无需单设建筑物。
缺点：①背压汽轮机定速运行，引风机采用动调风机，引风机高效区范围较窄；②引风机轴系较长，运行时对轴系稳定性要求高；③初投资高。
4.2 投资和经济效益比较
4.2.1 初投资比较（两台机组）（表1）
4.2.2 运行经济性计算（表2）
4.2.3 投资及收益对比表（按全厂两台机组）（表3）
5 结论
通过上述方案对比，相对于方案一：
①方案二初投资费用增加约980万元，年增收费约136.4万元；②方案三初投资费用增加约750万元，年增收费用与方案一相同。
综合上述比较结论，考虑到机组系统运行安全可靠性及经济性，方案一（背压汽轮发电机组（工频）方案）可以充分进行能源阶梯利用，系统运行安全可靠，初投资少，运行经济收益优。
参考文献：
[1]GB 50660，大中型火力发电厂设计规范，2011.
[2]沈维道，将智敏，童钧耕合编.工程热力学[M].
[3]王智超，孙雷.城镇小型供热机组接入系统方案设计[J].
价值工程
，2010，29（36）：220. |
