雙抽冷凝式汽輪機改抽汽背壓式方案介紹及效益分析

盧曉斌,鄧雨生,鄭文凱,黃鄭賢,楊 勇

(中國石化集團茂名石油化工有限公司,廣東 茂名 525021)

將抽凝機組改為背壓機組能有效提升機組的供汽能力和經濟性,是適應煤炭價格上漲及上網電價波動等市場環境影響有效手段【1】。早期機組改造多采用“置換新背壓機組”方案,即把現有抽凝機組的汽輪機本體全部拆除,更換為全新背壓機【2】。與原有抽凝機相比,新背壓機的整機外形尺寸變短變窄,需要適當縮短基礎距離,還需要拆除原有凝汽系統等輔機設備,同時配合外圍管道的適配修改,以實現抽凝機改為背壓機的工程目的。這一技術路線沒有最大限度地對原基礎和舊設備進行利用,被更換下來的抽凝機無法實現再次回裝利用,造成固定資產的損失和浪費。

目前國內煉油化工領域對一些小功率抽凝機組已經實施了通流提效、抽凝改背壓以及變供熱參數等不同形式的改造工程,并取得了明顯的改造效果【3-4】。這些改造項目多利用原有機組的缸體、軸承、基礎等,最大限度地保留原設備資源【5-7】。下面以國內某特大型煉化企業自備電站1號汽輪機發電機為例對改造方案進行介紹。

1 機組概況

該機組為雙抽50 MW等級抽凝機組,機組型式為高壓、單缸、單軸、雙抽汽、沖動冷凝式汽輪機,型號為CC50-9.5/4.0/1.27,帶兩段可調整工業抽汽。原抽凝機組主要技術參數如表1所示。

表1 原抽凝機組的主要技術參數

抽凝機組外缸組成包括前汽缸、中汽缸和排汽缸,前汽缸上帶有進汽調節閥和一抽抽汽調整閥門。通流結構共有17級,包括1個進汽調節級、2個壓力級、一抽抽汽調節級、3個壓力級、二抽旋轉隔板級和9個壓力級。如圖1所示,前汽缸裝有高壓進汽調節閥和一抽抽汽調整閥門,共設計有4個槽檔,分別安裝有 1號隔板套、中抽蒸汽室、2號隔板套和第7級隔板(進汽調節級稱為第1級)。中汽缸設計有5個槽檔,安裝有3號隔板套、4號隔板套、5號隔板套、6號隔板套和末級隔板。后軸承箱采用坐缸布置,安裝在排汽缸上。末級葉片長度665 mm?；責嵯到y由兩級高壓加熱器、一級除氧器和三級低壓加熱器組成。一抽和二抽分別從4級、6級后抽出,供2臺高壓加熱器用汽。7級后為旋轉隔板調節的工業抽汽口,同時也供除氧器用汽。四、五、六抽分別從10、12、14級后抽出,供3臺低壓加熱器用汽。

圖1 抽凝機組結構(涂色部分為改造時被更換的部件)

2 改造方案

原機組在主蒸汽的進汽量為380 t/h時,一抽抽汽量基本小于160 t/h,由于重整裝置和芳烴抽提裝置等都已投產,中壓抽汽量無法滿足中壓供汽總量的需求。為滿足生產裝置供熱需求和能量的綜合利用,將雙抽式汽輪機改為抽汽背壓式汽輪機(簡稱抽背機),利用部分高壓蒸汽經汽輪機做功發電后供往后續系統,即抽4.0 MPa的中壓蒸汽供系統使用,背壓1.27 MPa的低壓蒸汽也可以滿足生產工藝供汽,熱電聯產,大幅度提高了蒸汽的熱利用率。改造方案期望抽背機最大抽汽能力提升至260 t/h,相應的熱力學參數如表2所示。

表2 改造前后機組的熱負荷參數

Gg2——二級高加抽汽流量,kg/h;

符號說明：

圖2 改造后汽輪機示意(涂色部分為改造后新更換的部件)

3 節能效益分析

3.1 計算發電標煤耗

節能效益主要體現在發電所消耗煤炭的減少量上,即發電標煤耗減少量×計量周期發電量。其中,發電標煤耗M的計算見式(1)。文中的符號解釋詳見文末。

(1)

機組熱耗值Q的計算見式(2)。

(2)

本次專項抽樣對從31個省級行政區抽取的297批五味子和25個省級行政區抽取的125批南五味子進行了評價性檢驗。具體抽樣情況見表1。

表3 計算發電標煤耗(M)所用參數

采用發電功率接近額定工況的運行數據作為基準進行標定計算,額定抽汽工況和實際標定工況的對比結構,計算發電標煤耗(M)所用參數如表4所示。實際進氣量為316.03 t/h,發電功率為21.39 MW,而在額定功率下,進氣量為360 t/h,發電功率為22 MW。通過工況對比,可見兩者數值接近,且工藝指標平穩正常,說明雙抽冷凝式汽輪機的背壓改造方案基本達到預期效果。

選取評價指標是進行雷電災害風險區劃的基礎，是分析和研究事物風險的切入點。本研究結合長沙地區的雷電災害的實際情況，采用以下4個指標來分析長沙地區的雷災易損性，包括雷擊密度、雷擊災害頻度、經濟易損模數以及生命易損模數［10］。其中前兩項指標著重于雷電和雷電災害發生頻率、次數的評價，反映致災因子的時空分布和承災體的受損程度，后兩項指標則側重于人員和經濟損失的評估，反映承災體的受損強度［11］。

3.2 經濟效益分析

根據上述公式計算,機組熱耗值Q為785.28 kJ/(kW·h),改造后的發電標煤耗M為147.84 g/(kW·h)。

表4 計算發電標煤耗(M)所用參數

改造后,發電標煤耗為147.84 g/(kW·h),較改造前發電標煤耗降低了146.66 g/(kW·h),機組的發電功率為21.39 MW,按每年發電8 000 h計算,預計年節省標煤量25 096 t,每年可節約資金2 008萬元,經濟效益顯著增加。

在機組的穩定運行階段,連續168 h采集主蒸汽流量、一段抽汽流量、排汽量、二級高加抽氣量等流量值等參數。由其累加值除以標定時間168 h計算出平均值,即可避免運行過程中各熱力參數的瞬時值誤差。相對應的溫度、壓力則采用運行時的平均值,計算發電標煤耗(M)所用參數,如表3所示。

5.文章請以附件形式發送到郵箱hgszhengwen@126.com，截止時間為2018年12月31日。

4 結語

所謂“無膽固醇”的食品是每100克或l00毫升含膽固醇量低于2毫克，而低膽固醇食品則應低于20毫克，同時必須比常規食品的膽固醇含量低25%以上。 但是美國心臟學會建議，每日進食膽固醇應低于300毫克，無節制吃一些自認為“無膽固醇”的食物，經年累月，仍會造成膽固醇攝入過量。

1) 雙抽機型汽輪機改抽背機在原汽輪結構上進行是可行的,項目不需改動設備基礎,現場安裝調試時間短,同時還可滿足汽輪機檢修工作的要求。

2) 重新設計抽背機通流后,在維持較低排汽量的同時,實現了額定抽汽工況中壓抽汽能力增至230 t/h、最大中壓抽汽能力可增大至260 t/h 的目標。最大中壓抽汽量增加了100 t/h,可以滿足企業新上重整、芳烴抽提等裝置所需的中壓蒸汽量。

抽凝機改造為背壓機,可以避免汽輪機在抽汽工況下低壓段長期低效運行帶來的經濟損失,完全消除冷源損失【8】,與原雙抽冷凝式汽輪機相比,抽背機減少了因蒸汽凝結損失的大量汽化潛熱,提高了機組的熱利用率,具有更好的節能效益。主要結論如下:

麗江是云南旅游的名片，中國唯一擁有三項世界遺產桂冠的城市。據了解，2018年暑假，麗江旅游再次火爆，每天20萬人涌入麗江古城，超過景區最大游客承載量，驚動了央視新聞直播發布承載預警。大量的游客涌入麗江造成用電負荷持續攀升，麗江供電局采取多項有效措施，全力提升麗江古城供電能力。

3) 改造后的汽輪機自2020年8月投運以來,各工藝指標基本正常平穩,發電負荷達到預期要求。發電標煤耗降至147.84 g/(kW·h)。預計年節省煤量25 096 t,年節約資金2 008萬元,經濟效益十分顯著。

熱力方面,進汽參數保持不變,將原低壓蒸汽抽汽口作為背壓排汽口,原低壓加熱器全部停用,但仍然使用低壓回熱抽汽口導出背壓排汽的漏汽。為了保證背壓壓力為1.27 MPa排汽的密封效果,利用原有缸體上的槽檔,在背壓排汽位置和中汽缸末級槽檔之間布置三段迷宮汽封(見圖2中涂橙色部分所示部件),將從排汽泄漏的蒸汽壓力通過迷宮效應降低至原低壓回熱抽汽壓力,第一段漏汽送至除氧器,第二段漏汽送至軸封加熱器;這兩段漏汽依然可以通過低壓加熱器抽汽口導出,再配套合適的管道將其引至鄰機低壓加熱器或其他壓力相當的容器,并對應實施軸封漏汽管道改造。

M——發電標準煤耗,g/(kW·h);

Q——機組熱耗值,kJ/(kW·h);

η1——鍋爐效率,%;

η2——管道效率,%;

為了消除應力波在截斷邊界上的反射，本文參考文獻[15]，計算時采用粘彈性動力邊界模擬邊界上的應力條件，即分別在邊界的法線方向和切線方向設置彈性彈簧和粘性阻尼器來傳遞和吸收邊界處的應力波，具體計算可采用彈簧-阻尼單元來模擬。法向邊界及切向邊界的阻尼系數和彈簧剛度為：

G0——主蒸汽流量,kg/h;

Ge1——工業一段抽汽流量,kg/h;

為了節約成本,改造方案在抽凝機的原本體結構上實施。由于不需改動汽輪機設備基礎,因此,現場安裝調試時間短,還可同時滿足汽輪機檢修工作的要求。結構方面,前汽缸、中汽缸和排汽缸保持不變,基礎和軸承保持不變,主蒸汽進汽調節機構保持不變;拆除3號、4號、5號、6號隔板套,拆除原旋轉隔板級和其后所有壓力級隔板;更換全新的背壓機轉子;利用原有缸體上的隔板槽檔加裝后汽封部件,原低壓蒸汽抽汽口作為背壓排汽口;如拆除旋轉隔板調節連桿,則需要封堵處理缸體上對應的開口。改造時被更換的部件(涂色部分)如圖1所示。

Gex——排汽流量,kg/h;

GL——軸封及其他漏氣量,kg/h;

12月1日8時，受冷空氣影響，黃河內蒙古包頭河段出現今年首次封河。12月2日上午，國家防總副總指揮、水利部部長陳雷主持召開會商會議，分析當前黃河凌情和今年第24號超強臺風“寶霞”發展趨勢，研究部署防凌防臺風各項工作。

H0——主汽焓,kJ/kg;

本文選取福建省省會福州市為研究區域，從當地資源稟賦條件出發，篩選對建設開發限制性程度較高的評價因子，構建適宜性評價體系，采用短板效應原理法、GIS空間分析方法，開展市域土地資源建設開發適宜性評價，確定適宜性規模與開發潛力，為全域土地資源承載力評價工作提供前期數據準備，同時也為全域國土空間規劃編制、引導國土空間秩序開發等提供數據支撐與決策參考。

He1——一段工業抽汽焓,kJ/kg;

Hg2——二級高加抽汽焓,kJ/kg;

Hex——排汽焓,kJ/kg;

HL——軸封及其他漏氣焓,kJ/kg;

對系統包進行合理規劃應用，明確其可操作性性，對不同部門進行不同類型使用做實時授權避免客人隱私泄露同時為客人提供個性化服務，以此使整個方案設計完善性和專業性得以充分發揮。

PG——汽輪機負荷,kW。