灵活性改造 | 汽机灵活性及热电解耦改造案例：大同公司 8 号机组高低旁供热改造

一、工程概况

大同发电有限公司 8 号机组于 2005 年 7 月投产。8 号汽轮机为哈尔滨汽轮机厂有限公司生产的 600MW 汽轮机，型号为：ZK600-16.7/538/538,汽轮机型式为：亚临界、一次中间再热、单轴、四缸四排汽、直接空冷凝汽式汽轮机。

大同发电有限公司于 2021 年对 8 号机组实施高低旁供热改造。本项目通过高低旁供热技术路线实现供热能力、电调节能力的协同提升。

二、改前情况

1、设计参数和技术指标

8 号机组目前采用高背压供热，最大高背压供热工况参数为：主蒸汽流量 2009.99t/h，发电功率 587.46MW，低压缸排汽流量 1352.63t/h，背压 40kPa。

8 号机组高背压乏汽供汽目前承担全厂四个热网的基础热源。

2、存在的问题

目前 8 号机组高背压供热时，由于供热量非常大，在满足供热需求的前提下，机组发电负荷较高，供热期不具备调峰能力。

三、改造方案

1、技术路线

机组进行高低旁供热改造，主要流程为通过高压旁路管道或新增一路管道从主汽抽出一部分蒸汽，减温减压后与高压缸排汽管道汇至再热冷段管道，通过再热冷段管道进入锅炉再热器，从低旁管道或再热热段管道抽出与高压旁路抽汽量（含减温水）相同的蒸汽量，通过低旁阀或新增减温减压器二次减温减压后供出。改造后供热期如需 8 号机组深度调峰，则采用常规背压+高低旁的供热方式，机组发电负荷可降低至 20 。

2、实施方案

（1）原则性系统图

图 1 原则性系统图

（2）改造内容

改造内容包含以下几项：

对原高旁阀进行升级更换，在高旁阀前新增液动闸阀，在高旁管路新增高旁流量监测装置。

由热再管道接出抽汽管道，新增减温减压器及配套阀门，减温减压后供至原 8 号机组供热抽汽管道，在减温减压器后管路新增低旁流量监测装置。

1）蒸汽系统

从 8 号机组原再热热段管道 Di953x44 接出 Di775x44 抽汽管道，接口处设气动止回阀，电动关断阀。抽汽管道引接至新增减温减压器，减压阀选用气动减压阀。减温减压后抽汽接至 8 号机组供热抽汽母管，减温减压后的抽汽管道为DN900，与供热抽汽母管处设电动关断阀。

减温减压器前抽汽管道选用 P22 管道，减温减压器后抽汽管道选用Q235B 螺旋缝电焊钢管。

2）减温水系统

减温水引自低旁减温水系统，与主机减温水系统接口处依次设止回阀， 电动关断阀。减温减压器减温水接口处设止回阀，气动调节阀，电动关断阀。

减温水管道管径为 DN100 ， 材质选用 20 号无缝钢管， 部分选用12Cr1MoVG，详见系统图。

3）蒸汽疏放水系统

再热热段管道接口气动止回阀前设经常疏水，经常疏水设带有水位传感器的疏水收集器和气动疏水阀。接口电动关断阀后设放水。

减温减压器前疏水接至本体疏水扩容器，减温减压器后疏水就近接入中排供热抽汽疏水系统。

减温减压器前疏水管道选用 12Cr1MoVG，减温减压器后疏水管道选用20 号无缝钢管。

高低压旁路供热改造热工仪表及控制系统改造包含相关设备、各管道参数及电动执行机构的控制。

（3）关键设备

高旁阀-含液动伺服，接管规格ID273x28 P=17.5MPa（g）T=546℃；

减温减压器-含减温减压阀，减温水调节阀减压阀，减温水电动隔离阀，

一次蒸汽：2.8MPa（a），538℃，490t/h;;二次蒸汽：0.5MPa（a）-0.98MPa（a）,300℃-350℃，0-576t/h 减温水设计参数：P=4.31MPa T=54℃，实际运行参数：0.82-1.2MPa；

高旁阀前电动闸阀，接管规格ID273x28 P=17.5MPa（g）T=546℃；

低旁电动闸阀，接管管径ID597x32 压力P=4.21MPa(g)T=546℃；

气动止回阀，接管管径ID597x32 压力P=4.21MPa(g)T=546℃； 电动蝶阀，P2.5Mpa DN1200，接管规格Ф1220×12；

（4）项目总投资与施工周期

300MW 机组项目总投资 1500 万，600MW 等级以上机组项目总投资 2436 万，施工周期三个月。

3、创新点

创造性的采用了高低旁供热联合低压缸微出力保护控制逻辑，实现了高低旁供热系统投切过程及调整过程中的自动控制与保护。

四、实施效果

1、改造前后技术指标对比、运行情况对比

8 号机组改造前，在供热负荷 700MW 时，采用高背压供热，机组最小发电负荷约 463MW，无法实现深度调峰的要求。

8 号机组改造后，在供热负荷 600MW 时，采用高背压+高低旁供热，机组最小发电负荷可降低至 120MW，该工况下需高旁减温前流量约 350t/h， 供热煤耗约 135g/kwh。改造后，深度调峰期间高背压凝汽器不需要退出运行，仅需要降低机组背压，同时投入高低旁系统，运行较为简单。

2、项目经济性分析

根据《京津唐电网火电机组调节能力提升奖励办法（初稿）》，改造前8 号机组最低发电负荷为 463MW（77 负荷），改造后 8 号机组最低发电负荷为 120MW（20 负荷）。考虑未来调峰补偿政策的不确定性，改造后收益按照 50 计算，如下：

每年奖励电量为（46.3-12）×0.2*50  =3.43 亿千瓦时。

按照发电利润 0.03 元/kWh 计算，年收益约 1029 万元。

表 1 经济性情况表