吉林省辽源市大唐辽源发电厂 吉林省辽源市 136200
摘要：大唐辽源厂设计总供热面积为1075.5万平方米，辽源厂实际供热面积约为1155万平方米，供热接带能力已达上限。未来两年内新增供热面积200万平方米。供热中期最大热负荷将达到664MW。而随着辽源市的发展规划，辽源厂供热面积会增加至500万平方米，届时最大热负荷将分别达到811MW。供热极寒期遇到机组负荷低时，将出现供热缺口。近年来随深度调峰时间逐年增长，电网调峰与机组供热之间矛盾日渐突出，存在引发民生问题的风险。为保证在电网深度调峰时段正常供热，免受调峰辅助服务考核，同时还能在一定程度上获得调峰辅助服务补贴，提高电厂运行经济性。本次改造推荐对3、4号机进行低压缸零功率改造。
关键词：发电厂；3、4号机组；低压缸零出力；供热改造
引言
随着辽源市周边供热需求不断增长，明年新增供热面积200万平方米，已超过原有机组设计值。未来辽源厂供热面积将达到500万平方米。机组供热增容改造势在必行。辽源厂结合本厂供热增容实际情况和集中供热需求，提出3、4号机进行低压缸零功率改造项目的要求。
1工程概况
本可行性研究报告研究的范围为辽源厂3、4号机低压缸零功率改造项目的建设规模、设备配置、自动控制、辅助生产设施、节能、环保、消防、职业安全卫生、项目实施计划、投资估算及资金筹措、财务分析及社会效益分析等方面。改造项目计划分两步建设完成，第一步研究在新增200万平供热面积的基础上进行4号机低压缸零功率出力改造，计划在2021年完成工程建设；第二步根据供热负荷新增情况择机进行3号机低压缸零功率出力改造，计划在2022年完成工程建设，以提高工程投资的成功率。
2供热现状
辽源厂2台330MW亚临界热电联产机组在采暖期运行的过程中，机组最大采暖抽汽工况对外供热蒸汽流量约为480t/h（0.39MPa，249.48℃），对外供热负荷为315MW；4号机最大采暖抽汽工况对外供热蒸汽流量约为526t/h（0.39MPa，232.80℃），对外供热负荷为340MW，因此全厂对外最大供热能力约为655MW。在2020年-2021年供热期，辽源厂供热面积新增200万平方米后，根据2019年-2020年历史数据，供热中期平均供热负荷和最大热负荷预测值将分别达到556MW、664MW，未来供热需求已经超过当前辽源厂最大供热能力。另外，在深度调峰期间，当3号机组电负荷为50%，机组最大采暖抽汽工况对外供热蒸汽流量约为282t/h（0.39MPa，293.74℃），对外供热负荷为193MW；当4号机电负荷为50%时，最大采暖抽汽工况对外供热蒸汽流量约为329t/h（0.39MPa，276.29℃），对外供热负荷为221MW，因此，在考虑深度调峰前提下，全厂对外最大供热能力只有414MW，在增加供热面积后，无法满足供热需求。
3改造分析
3.1光轴供热改造
光轴供热改造是在采暖期将低压缸转子更换为光轴，仅留下少量的蒸汽进入低压缸冷却光轴，主蒸汽由高压主汽门、高压调节汽门进入高中压缸做功。中压缸排汽全部进入热网加热器供热。低压转子拆除，更换成一根光轴，连接高中压转子与发电机，起到传递扭矩的作用。机组在运行过程中，光轴转子会与低压缸内的蒸汽（或空气）产生摩擦鼓风热，需要对光轴转子进行冷却，冷却方案应结合凝汽器的运行方式进行考虑，有两种方式：一是凝汽器部分负荷运行，蒸汽内循环或通入冷却蒸汽方式；二是凝汽器停用，采用鼓风机冷却。
3.2低压缸零功率改造
为避免低压转子发生鼓风而过热，国内热电联产机组中低压缸导汽管蝶阀在设计时保证在“全关”状态下低压转子也能有足够的冷却流量，或者在运行时导汽管蝶阀有最小开度限制（通常为20%左右）。机组低压缸零功率运行改造是打破机组低压缸最小冷却流量的限制，在低压缸高真空运行条件下，采用可完全密封的液动蝶阀切除低压缸原进汽管道进汽，通过新增旁路管道引入少量冷却蒸汽，用于带走低压缸零功率改造后低压转子转动产生的鼓风热量。与改造前相比，提升供热机组灵活性的低压缸零功率改造技术解除了低压缸最小蒸汽流量的制约，在供热量不变的情况下，可显著降低机组发电功率，实现深度调峰。
低压缸零功率运行改造技术系统较为简单，对于原有机组热力系统等影响较小，因此其工期较短，改造投资较低，对于辽源厂目前机组及热负荷条件具有较好的适应性。
3.3减温减压系统改造
对于高低压旁路联合供热，是利用机组原有的高压旁路阀或者新设置的减温减压器，将部分主蒸汽引出，通过减温减压后再进入锅炉再热器，加热后从再热热段蒸汽管道引出，后面根据热网加热蒸汽参数要求进行减温减压。高低压旁路联合供热改造主要受到机组轴向推力和高压缸末级叶片强度限制，锅炉侧主要考虑再热蒸汽温度偏低问题。如果采用新增高低压两级减温减压器的方式，计入减温水后进入再热冷段的中压蒸汽流量超过显著超过原有设计值，这将引起再热系统阻力以平方关系上升。由于汽轮机系统压力建立顺序的影响，为保证中压缸及低压缸进汽压力，再热蒸汽系统阻力的显著上升将导致高压缸排汽压力的显著上升，用以克服系统阻力，这一较高的排汽压力将使高压缸排汽温度迅速提升，可能超过原有机组再热冷段管道设计温度计材料允许使用温度。随着高压缸排汽压力及温度的升高，汽轮机高压缸内部的通流特性将发生变化，原有轴向推力的平衡被破坏，汽轮机高压缸末级叶片强度也将受到影响。另一方面，由于通过高压减温减压器的流量较大，其出口压力必须严格跟踪高压缸排汽压力，一旦此处压力出现波动，会直接排挤高压缸排汽，同时也将导致高压缸排汽超温。综上所述，受到机组设备特性及调节运行不灵活性等因素的限制，采用减温减压供热系统的灵活性改造方式也并不适用于本改造项目。
结束语
低压缸零出力供热技术在机组运行期间，本改造采用可完全密封的蝶阀切除低压缸全部进汽，仅通入少量的冷却蒸汽，用于带走低压缸零出力改造后低压转子运行产生的鼓风热量，从而降低低压转子冷却蒸汽流量，大幅提高机组供热能力。供热蝶阀改造后，为保持低压缸切除工况下需要的冷却流量，需增加低压缸冷却蒸汽旁路，该旁路导通供热蝶阀前、后连通管，在旁路上设置调节阀、流量计、蒸汽压力、温度、流量测点等，且相关测点均需接入机组DCS系统
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