摘要：根据鸿山热电中压供热现状，提出中压供热增设背压机的改造方案，并进行经济可行性分析，供鸿山热电及有类似情况的供热机组进一步技改时参考。
关键词：热负荷、焓值、热损失、背压机
引言：福能鸿山热电有限责任公司（鸿山热电）2×600MW发电机组汽轮机是由东方汽轮机厂制造的超临界抽凝供热汽轮机，型号为：NC600-24.2/566/566，额定出力600 MW；在中压缸的进汽和排汽分别设有一级中压工业抽汽一级低压工业抽汽，分别通过喷水减温后送至不同的热用户，热用户的热负荷常年比较稳定。鸿山热电中压供热减温水从低压加热器引出，考虑到中压抽汽量比较大，为保护锅炉再热器，中压抽汽从中压缸的进汽（热再）引出。由于减温水的温度正常运行时约116℃，而热再抽汽的温度约566℃，温差达450℃，导致换热熵增值较大，由此产生较大的热损失。而增设背压机可以减少减温水与再热蒸汽的换热温差带来的热损失，加大抽汽量，减少冷源损失。
1、鸿山热电中压供热热负荷及参数：
根据最近一年对中压热负荷的统计，中压供热量长期稳定在每小时100吨到130吨之间，为了方便计算，以中压供热每小时110吨为例：在机组运行的某个时间，查得当时中压供热每小时110吨，当时机组各参数如附表1：
2、增设背压机的原因、方案
2.1、选择增设背压机原因是根据鸿山热电的热负荷特点决定
鸿山热电是热电厂，其运行模式是“以热定电”，就是根据热负荷确定热电厂的规模。供热机组的机型有背压机、抽背机、抽凝机、两用机等。热负荷平稳可以选用背压机型；对鸿山热电而言，中压供热可以作为独立的热负荷，其热负荷波动较小，拟采用增设背压机机组。
2.2、增设背压机方案
在喷水减温减压器进口电动门前引出中压抽汽与喷水减温减压器并联，经背压机后接入喷水减温减压器出口电动门后，背压机前后各设置一道电动门；在中压热负荷过大或过小而无法满足背压机安全运行时，切换回原喷水减温系统运行。
3、增设背压机前后的热效益计算
3.1、热效益产生原因
增设背压机将取消减温喷水，喷水量转变成的供热流量将通过直接加大的中压（热再）抽汽量经背压机减温减压后替代，为保证供热总流量不变，则喷水流量将等于加大的抽汽量。加大抽汽量后必将减少主机发电量，而增设的背压机的发电量与主机少发电量的差值即为改造前后的效益差。
3.2、背压机的发电量计算：采用焓值计算法：
背压机发电量=抽汽流量*焓值差*效率/3600。
在保证中压供热每小时110吨且供热参数不发生任何改变的情况下，增设背压机改造后计算如附表2。
3.3、主机因抽汽增大而减少的发电量计算：采用焓值计算法：
减少发电量=（抽汽流量—改造前的抽汽流量）*焓值差*效率/3600
在保证中压供热每小时110吨且供热参数不发生任何改变的情况下，增设背压机改造后计算如附表3。
3.4、改造前后的效益差
由于减温水本身的焓值增大的发电量涉及的计算很复杂且占比不到2%，因改造后其总体有利于提高发电量，本文忽略不计，则增设背压机后每小时至少增加发电量：16.006—7.467=8.54MW。
3.5、背压机容量选择
计算背压机的发电量为16.006MW，考虑到负荷的不均运行性，后置机的容量定为15MW，最大发电能力为16.5MW。
4、经济性分析
4.1、预计投资成本
一台背压机2000万，配套发电机300万，相关辅助设备，管道阀门及附件800万，安装费用200万，总计不会超过3300万。
4.2、维护运营成本
维护成本每年不超过100万，因无需增加专门的运营人员，无需增加运营成本。
4.3、投资回报期
由于鸿山热电中压供热除了春节前后各15天没有负荷之外，其他时间基本维持在每小时100吨到130吨之间，取每年供热小时数7500小时，投用背压机的时间占比95%，电价取0.39元每千瓦时，则每年产生的效益在2530万元。投资回报期为18个月。
总结
在具备中压热负荷比较稳定的情况下，增设背压机可以减少减温水与再热蒸汽的换热温差带来的热损失，同时加大中压抽汽量，减少冷源损失。经济效益明显，增加的投资一年半左右即可收回；用背压机减温减压后供热，除了高温差低压差的汽轮机制造外的其他相关技术已经比较成熟，运行的安全可靠性是有保证的，且原系统得以保留且处于并联状态，在极端负荷或背压机需要检修情况下可以切换运行，增加了中压供热的可靠性。
参考文献：
[1]沈士一.《汽轮机原理》 北京：中国电力出版社，1992.1
[2]杨义波.《热力发电厂》北京：中国电力出版社，2005.8
论文作者:翁东升
论文发表刊物:《电力设备》2017年第18期
论文发表时间:2017/11/3
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