杨树浦电厂改造思考

杨树浦电厂燃机改造思考陈卫星、赵建华华东电力设计院摘要：为了落实国家“上大压小、节能减排”政策，杨树浦电厂将于2010年前关停燃煤机组，设想采用高效、 清洁、环保的燃气-蒸汽联合循环作为杨厂的改造方案，以进一步增强上海电力系统的调峰能力，适应电网和负 荷发展趋势，提高地区供电可靠性和电网稳定性。关键词：改造；联合循环；机组配置一、电厂背景杨树浦电厂（以下简称杨厂）位于上海市区东部黄浦江边，离吴淞口约18km。该厂经多次扩建、更新改造， 现全厂装机容量为334MW，有4台锅炉、6台汽轮机组，其中老机组有34#、35#锅炉（主蒸汽压力9.6MPa，主 蒸汽温度540C）；分别对应#21、#22汽轮机组（25MW背压机组），两台背压机组的排汽由背压母管分别供给0# 机与9#机（后置机组，出力各30MW于2004年全部投产）和供热蒸汽母管对外供热。34#、35#锅炉目前蒸发量 220t/h，21#、22#汽轮机目前进汽量200t/h-210t/h。新、老机组的供热蒸汽母管采用联通方式，既可以满足供热、 又可以供后置机组（0#机、9#机）发电。两台112MW抽汽供热机组于1999投产。两台新机组额定供热抽汽量分别为150t/h/台。目前由于供热萎 缩，全厂最大供热负荷仅约130t/h，并有可能进一步萎缩。杨厂曾经为上海地区经济建设发挥着重要作用。电厂目前面临的主要问题是：单机容量小，能耗高，被电 力市场淘汰将是必然的结果；根据上海市“上大压小”关停小机组计划，杨厂机组将于2010年前实施关停。二、改造方式上海电网负荷特性逐步向国际大都市用电类型转变，用电峰谷差逐渐加大，使得电网运行电压波动增大， 给电网的无功、电压调整增加了难度。上海电网现有电厂中绝大多数为燃煤电厂，发电机组调峰能力相对较弱；而在市外来电中，核电和水电所 占比例较大，由于这些电源基本上带基荷运行，调峰能力较小。为满足系统调峰需求，需适当提高上海电力系 统市内电源的调峰容量裕度，以应对可能出现的不利情况。杨厂机组将于2010年前逐步关停，但是作为电源点，有必要对现有的场地结合现有可利用设备进行重新 规划改造。电厂位于黄浦江畔，周围人口密度较高，电厂的改造不能影响市容和居民的生活，满足当地的环保 要求，为此，设想利用高效、清洁、环保的燃气蒸汽联合循环作为杨厂的改造方案。燃气轮机由于具有启停速 度快、调峰灵活、投资省、建设周期短，是解决电网顶峰与事故应急的理想电源。通过改造，可以增强上海电力系统调峰能力，近期填补大型燃机电厂投运前的调峰容量缺口；远期适应电 网和负荷发展趋势，进一步增强上海电力系统的调峰能力，可为地区提供优质的动态无功容量，形成一定的电 压支撑，提高地区供电可靠性和电网稳定性。三、机组配置如何在机组配置时做到经济上节省、能源利用上充分、技术上可靠、效益上较佳是机组配置的基本原则。 杨厂两台112MW抽汽供热机组于1999年投产，机组为SIEMENS产品，至今运行仅八年多；#0、#9机组于 2004年全部投产，才运行四年多，离设计寿命尚有二十多年的时间，充分利用原有的汽轮发电机组及其辅助设 备、汽机房等在投资上节约是相当可观的，按国产设备考虑，两台100MW级蒸汽轮机发电机组及其辅助设备， 以及汽机房的土建费用等可节省7亿人民币左右，还不包括两台30MW汽轮发电机组及其辅助设备和汽机房土 建费用等。估计总的费用可节省9-10亿人民币。机组配置形式：利用原有两台112MW汽轮发电机组和两台30MW汽轮发电机组另配置两台“9F”燃气 轮机和两台余热锅炉，组成两套多轴燃气-蒸汽联合循环机组。1、原汽轮发电机组参数改造工程汽轮发电机组将充分利用现有的4台汽轮发电机组(2台112MW高压抽凝机组和2台30MW低 压凝汽式发电机组)，与“9F”级燃气轮机、余热锅炉组成联合循环。即余热锅炉生产的高压蒸汽(约345t/h)先 进入112MW蒸汽轮机做功发电，部分抽汽与余热锅炉中压蒸汽合并后进入供热管网，在满足对外供热需求的 同时带动30MW小汽机发电。112MW汽轮机和30MW汽轮机情况如下：原112MW蒸汽轮机为SIEMENS产品，主要设计技术数据如下:型号:EHNK90/5.0，单缸单排汽，喷嘴调节，一级供热抽凝式。主汽门前蒸汽流量 主汽门前蒸汽压力 主汽门前蒸汽温度 工业供汽抽汽压力 工业供汽抽汽流量 发电机出力： 排汽压力： 供热量： 发电厂热耗率： 发电厂热效率：500 t/h8.8 MPa535 C1.4 + 0.2 MPa额定 150t/h，最大 200t/h112.265 MW4.9 kPa4.3863X108kJ/h7957.8 kJ/kw.h60.71%30MW小汽机介绍：型号：型式：进汽形式：调节方式：叶片级数：额定功率：额定转速：汽压：汽温：排汽压力：额定流量：制造厂保证汽耗：2、燃机和余热锅炉主要参数N301.45/315单缸冲动式全周进汽节流调节1级速度级，9级压力级30MW（最大为 33MW）3000r/min（1.450.1） MPa（31520） C4.9kPa150 t/h （最大为 160t/h）4.98 kg/kWh （额定工况）燃机配置为“9F”级单轴燃气轮机发电机组，燃机发电机组可采用 GE的PG9351A或SIEMENS的SGT5-4000F，主要参数如下：出力，kW273000热耗率(LHV)，kJ/kW.h9251燃机效率，38.92根据现有蒸汽轮机的特点，余热锅炉采用双压无再热，主要参数如下：高压蒸汽参数蒸汽流量(t/h)345蒸汽温度(C)535蒸汽压力(MPa.g)9.26中压蒸汽参数蒸汽流量(t/h)39蒸汽温度(C)312蒸汽压力(MPa.g)1.365经初步计算余热锅炉的蒸发量可使原汽轮机发电机组发电：87MW，小汽轮机发电机组发电：26MW，联 合循环总发电量约：386MW。3、联合循环机组技术数据联合循环出力，kW360000 (扣除小汽轮机发电量)供热量，kJ/h4.56X108发电厂热耗率，kJ/kw.h7066发电厂热效率，%68.99比较原机组的技术经济数据，联合循环机组的热耗率和热效率明显好于原有的机组。4、再热抽凝机组和现有汽轮发电机组比较燃机排气废热利用上，由于采用现有的汽轮发电机组，余热锅炉的设计必须满足蒸汽轮机的进汽要求，故 在废热利用上不够充分，经计算，排烟温度约为120 C，而如果采用再热汽轮发电机组，余热锅炉的排烟温度 可设计在90C左右。如果设计新的再热蒸汽轮机，抽汽可通过余热锅炉中压蒸汽和冷段抽汽，根据热平衡计算汽轮机发电机组 发电约93200kW，也就是说，利用原有汽轮发电机组少发电约6200kW，按机组年利用小时2500计，年少发 电约15500000kW，按上网电价0.52元计算，年发电损失约806万元，20年发电损失16.12亿元。考虑到投资 贷款、还本付息、新汽轮发电机组的价格等因素，新建设再热蒸汽轮机发电机组的多收益和利用原有蒸汽轮机 发电机组节省投资的费用基本相当。所以，利用原有的汽轮发电机组是合理的。5、现有112MW蒸汽轮机和汽水系统改造设想现有汽轮发电机组本体系统、辅助设备不做改动，汽轮机全周进汽并滑参数运行，汽水系统根据燃气-蒸汽 联合循环的特点进行优化改进，简化给水回热系统、抽汽系统，拆除高压加热器，让给水在余热锅炉加热，充 分利用燃机排气废热，同时封堵部分汽轮机本体抽汽加热用的各抽汽口，保留疏水加热器等，除氧器可降压运 行，加热蒸汽可通过余热锅炉提供，辅助设备如凝汽器、闭式冷却水系统、循环水系统等可不作改造，给水泵、 凝结水泵等主要辅机设备视热力系统平衡情况可作部分改造。四、结论为了进一步增强上海电力系统的调峰能力，适应电网和负荷发展趋势，提高地区供电可靠性和电网稳定性， 落实国家“上大压小、节能减排”政策，实现杨厂能源结构调整，引进天然气作为清洁能源发电，采用高效、 清洁、环保的燃气-蒸汽联合循环作为杨厂的改造方案，发挥燃气轮机由于具有启停速度快、调峰灵活、投资省、 建设周期短优点。通过机组配置分析，利用现有汽轮发电机组与燃气轮机和余热锅炉组成燃气-蒸汽联合循环是 可行的。Consideration for reconstructing of Yangshupu power plantChen weixing， zhaojianhuaEast China electric power design instituteAbstract： The existing power generating units of Yangshupu power plant will be removed before 2010 for performing state policy of “Construct large capacity units to supersede small units for saving energy and reducing pollution. ” Considering the reconstructing scheme as high efficiency, cleaning and environment protection, new gas turbine combined cycle units are proposed for reconstruction, so as to increase the unit peak-load flexibility, grid reliability and stability.Key word： Reconstruct； Combined cycle； Configuration of unit