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150MW机组多级热源切换技术在灵活调峰下保持供热稳定的应用

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成果主要完成人

高建文、张 涛、丁仕兵、许风臣、吴小杰、汪永生、刘向明、宋晓波

项目概况

京能(赤峰)能源发展有限公司(以下简称赤峰能源)2×150MW超高压一次中间再热、单轴、双缸、双抽汽供热、凝汽式汽轮机组,承担着赤峰市区采暖供热(供热面积868万m2,最大供热需求量1050GJ/h),同时为红山经济开发区79家企业提供工业蒸汽(最大供汽量75t/h,额定压力0.7MPa)。 近两年受电网负荷增长乏力和新能源装机容量大幅增加的影响,东北能源监管局下发《东北电力辅助服务市场运营规则(试行)》,启动了调峰辅助服务市场,参与调峰热电机组负荷率小于50%可获得调峰补偿:40%—50%为0.4元/kWh、小于40%为1元/kWh,负荷率大于50%将承担调峰分摊考核。 在供热高峰期,为保证热量需求,赤峰能源两台机组负荷最低只能降到170MW将会承担调峰分摊考核,2019-2020年供热季调峰分摊考核共计约750余万元。 2019年年初,通过对热力系统研究及运行参数分析,再热热段蒸汽(设计容量30%BMCR、流量163t/h)经低压启动旁路减温减压调整后,参数可维持在0.7MPa、温度300℃,符合工业供汽参数要求,且不受机组负荷影响。因此,可通过低旁供工业抽汽改造解决现有矛盾。 改造方案: 1)利用原有低旁减温减压器①实现改造后对工业供汽流量、压力、温度的调整。 2)在低旁出口至三级减温器之间加装电动球阀④,保证机组真空。 3)将低旁出口至新增电动隔离门间Q235A螺旋缝管升级为#20钢无缝管②,并在隔离门前设置异径三通③。 4)根据计算,从异径三通处敷设#20钢无缝管⑤至工业抽汽母管,并增设疏水点。 5)在新敷设管道上加装电动球阀⑥,满足系统切换需要。 项目创新点: 1)集团内首台抽汽机组利用高、低旁联合供工业抽汽项目; 2)结合机组特性,使抽汽机组满足工业抽汽需求的同时提高深度调峰能力; 3)实现低成本热电解耦,解决以热定电困局,满足企业深度调峰需求,实现高的调峰收益; 4)高、低旁联合供工业抽汽系统投、退运行操作简单。 应用前景: 本项目通过实际投运之后经过一系列技术措施,可以保证系统稳定可靠的参与到深度调峰工作中,机组运行稳定。汽轮机 、发电机、锅炉等各项设备参数满足设备厂家限定的机组运行边界条件,且满足灵活切换、快速调峰的作用。机组参与深度调峰时在满足工业抽汽用户需求的情况下实现了机组最低负荷由85MW降至40MW。依据东北能源监管局《东北电力辅助服务市场运营规则(征求意见稿)》避免被电网考核,同时可获得较高的调峰收益,经济效益显著。此外本项目改造直接用于北京能源集团有限责任公司—赤峰能源#1、#2机组使用,同时为其他类型机组参与调峰供热提供了宝贵经验数据,前景广阔,具有较好的推广性,同时周边多家发电企业到我公司进行考察调研,开创调峰机组供汽改造新思路。 实施效果及效益: 项目于2019年5月29日—7月15日完成施工,分别利用#1、#2机组调停机会进行投运试验,达到了预期效果。 该系统实现了低成本热电解耦,解决以热定电困局,同时满足调峰需要,保障工业抽汽和采暖系统的安全稳定输出,达到了能源梯度利用、分级输出的作用。不仅避免了电网的调峰考核,而且每小时最大可获得约4万元的调峰补偿费用。自2019年10月至2020年10月期间,该套系统为公司获得调峰补偿费用3400万余元。机组能够顺利参与深度调峰,不仅仅是调峰补偿费用的收益,在同样利润情况下,减少了燃煤的消耗,在燃料供应、运输、存储等多个环节均能产生良好效益,同时保障清洁能源的最大化运行也是践行着社会责任。