热电联产装置的运行

      丁玉辉（安徽淮化集团有限公司热电厂232038）

      [ 内容摘要] 本文主要介绍了我厂热电联产装置从投产至今的运行情况以
及运行中存在的主要问题和解决方法，供从事热电联产工作的同行们参考。

      [ 关键词] 热电联产运行

      我们安徽淮化集团有限公司是一个年产36万吨总氨、41万吨尿素、30万吨
焦碳、6 万吨精甲醇、4 万吨甲醛、18万吨浓硝酸、11万吨硝铵、3 万吨食用CO2
、4万吨甲胺、4 万吨二甲基甲酰胺等产品的大型化工企业。蒸汽既是化工原料又
是动力。我们安徽淮化集团有限公司热电厂是集团公司的自备电厂，其主要任务
就是在满足化工生产用汽、用水（清水、软水、除盐水、除氧水）的前提下，利
用蒸汽的压差进行发电，实现热电联产，热能的优化配置和热能的综合利用。

      1 、热电联产装置的发展概况为了降低蒸汽成本，充分利用能源，缓解企
业用电紧张状况，我公司在一期工程就已考虑热电联产、热能的综合利用。1969
年9 月我公司第一台35-3-1型3MW 背压式汽轮发电机组正式并网发电。该机组进
汽参数为2.25±0.196Mpa，汽温为390+10-20 ℃；排汽压力为0.196 ±0.098Mpa.
该机组虽为北京重型电机厂的试制产品，但投产35年来至今仍运行稳定可靠，达
到设计要求，到2003年年底止该机组已累计发电70789.1081万kwh.随着化工生产
的不断发展，0.249Mpa和0.98Mpa 蒸汽用量的不断增加，1979年又扩建了两台3MW
汽轮发电机组，分别于1981年6 月和1982年12月投产。2#汽轮发电机组型号为B3-35/5、
3#汽轮电机组型号为B3-35/10，这两台汽轮机的进汽参数均为3.43±0.1960.294Mpa，
435 ±1015℃，2#汽轮发电机组排汽参数为0.49±0.1960.098Mpa ，；3#汽轮发
电机组排汽参数为0.98±0 ……2940.196Mpa.1990年和1993年又先后扩建了两台
6MW 的背压式汽轮发电组，其型号分别为B6-35/10和B6-3.43/0.294 ，其进汽参
数均为3.43±0.1960.294Mpa ， 435±1015℃；其排汽参数为0.98±0.2940.196Mpa
和0.294 ±0.098Mpa. 根据公司对热电联产装置能力不断的需要，我公司又分别
于2001年4 月和2003年4 月新投产了两台12MW抽汽凝汽式汽轮发电机组，其型号
分别为C12-3.43/0.98 和C12-3.43/0.49 ，其进汽参数均为3.43±0.1960.294Mpa，
435 ±1015℃。到2003年年底我公司热电联产装置总装机容量已达45MW. 我公司
热电联产装置从第一台汽轮发电机组投产至今已有35年，到2003年底，我公司热
电联产装置已累计发电214234.1329 万kwh.在这35年里我公司热电联产装置运行
稳定可靠，操作水平和管理水平不断提高和加强，发电量每年逐步增长，2003年
发电26356.9664万kwh ，占整个外购电量的30% 左右。

      随着集团公司化工生产规模的不断扩大，产品数量的增加，我厂的锅炉和
水处理也经历了多次改造和扩建。现有中压煤粉锅炉7 台，其中35t/h 煤粉炉2
台、75t/h 煤粉炉2 台、130t/h煤粉炉3 台、总供汽能力为610t/h. 并且配有1
套280t/h软水处理装置和450t/h一级除盐水装置以及200t/h的凝结水处理装置各
1 套。目前，我们热电厂已具有一定规模的供热供水能力。正在新建的一套60MW
新的热电联产装置也将在今年年底投产。

      2 、大力开展技术改造，解决运行中存在的问题，完善优化工艺配置我公
司热电联产装置在从1969年投产至今的35年运行过程中，先后实施过大小技术改
造几百项，解决了许多运行中存在的问题，完善优化了工艺配置，提高了我公司
热电联产装置热能综合利用的水平，从而提高了我公司热电联产装置的经济效益，
下面就我公司热电联产装置在不同时期主要的技术改造来向同行们做个介绍，介
绍我公司是如何通过技术改造解决热电联产装置在运行过程中存在问题，完善优
化工艺配置的，供从事热电联产装置运行管理的同行们借鉴。

      2.1 链条炉加烧煤粉的改造我公司热电联产装置在1990年以前7 台蒸汽锅
炉均是参数为2.45Mpa ，400 ℃的中压锅炉，其1#锅炉为蒸发量30t/h 的链条炉
；2 ～5#锅炉为蒸发量20t/h 的链条炉；6 、7#炉为蒸发量35t/h 的煤粉锅炉。
当时我公司链条锅炉热效率低，热效率只有60% 左右，我公司先后两次对链条锅
炉进行加烧煤粉的改造。一是1977年我公司在1#锅炉上增上了一套中间储仓式制
粉系统，将煤粉分别送往1 ～3#锅炉进行燃烧，二是1986年我公司利用6#炉制粉
系统增加了两台给粉机分别送往4 、5#锅炉燃烧。这两次链条炉加烧煤粉的改造，
解决了我公司链条炉平时最多只能带60% 负荷，遇到煤潮、煤质差带不上负荷的
问题；解决了链条炉调节带负荷慢、燃烧不完全的问题；提高了链条炉的热效率，
使原来的1 ～5#锅炉的热效率从原来的60% 左右提高到70% 以上，缓解了当时我
公司冬季供汽紧张的局面。

      2 、2 1#锅炉过热器改造我公司1#锅炉过热器一直存在着经常结焦超温爆
管的问题，每周因结焦和超温爆管至少停炉一次，负荷也只能带到18t/h 左右。
我公司根据当时1#锅炉过热器的实际情况，决定对1#锅炉过热器进行改造来解决
锅炉过热器经常结焦、超温爆管的现象。我们通过将原过热器材质从20 g改为15CrMo，
过热器联箱重新设计，过热器管束间距缩小，长度增加300mm ，受热面积增大，
蒸汽流速增大等改造措施彻底解决了1#锅炉过热器经常结焦、超温爆管、带不上
负荷的问题。

      2 、3 6 、7#锅炉升压改造我公司热电联产装置中原6 、7#锅炉蒸汽参数
为压力2.45Mpa ，过热蒸汽温度400 ℃，而2#、3#汽轮发电机组的进汽参数为压
力3.43±0.1960.294Mpa ，蒸汽温度为435 ±1015℃，锅炉和汽机蒸汽参数不匹
配，严重影响热电联产的综合效益，为了提高锅炉热效率，使之蒸汽参数与汽轮
发电机组相匹配，提高整个热电联产的经济效益，我公司对6 、7#锅炉进行了升
压改造，将6 、7#锅炉的过热蒸汽参数从原来的压力2.45Mpa 、过热蒸汽温度400
℃升压改造成过热蒸汽压力3.82Mpa 、过热蒸汽温度435 ℃的中压锅炉。其升压
改造的主要内容只是将锅炉本体的受热面和汽包全部更新，其余部分仍采用原有
锅炉系统部分继续使用。6 、7#锅炉升压改造后锅炉热效率从原来的81% 提高到
87% ，由于蒸汽参数的提高，每年多发电596 万kwh ，提高了我公司热电联产的
综合经济效益。

      2 、4 空气煤粉混合器改造1990年我公司热电联产装置中的75t/h 煤粉锅
炉投产初期，由于锅炉送粉系统中的空气煤粉混合器设计不合理，经常造成给粉
机处正压，经常下粉不正常致使锅炉灭火，并且经常燃油助燃，严重威胁锅炉的
安全运行，影响了公司化工生产，柴油消耗量大。为解决这一问题，我们将空气
煤粉混合器改为射流形式，解决了75t/h 锅炉下粉不正常的问题，并在我公司35t/h
锅炉、130t/h推广使用。

      2 、5 75t/h 锅炉省煤器增设护板改造75t/h 锅炉投产初期，由于上级省
煤器制造厂没有设计防磨护板，致使投产不久，锅炉省煤器经常因为磨损而爆管
停炉，严重影响了锅炉的长周期安全运行，开停炉次数频繁，柴油消耗增大，为
解决这一问题，我们在锅炉省煤器上增设了防磨护板，从根本上解决了省煤器的
磨损问题。

      2 、6 浓淡煤粉燃烧器的应用2001年以前由于我公司热电联产装置中的汽
轮发电机组均是背压式机组，热负荷受到化工生产用汽量的影响，波动范围较大，
致使锅炉难以调整负荷，运行难度大，有时由于外界突然减负荷不得不放空，在
锅炉低负荷运行时不得不投油助燃，能耗浪费较大，并且不利于锅炉的安全运行。
根据这种状况，经与浙江大学热能工程研究所合作，采用他们的专利技术，将我
厂一台75t/h 锅炉煤粉燃烧器改为浓淡煤粉燃烧器，取得了良好的效果，该台锅
炉热负荷从75t/h 可以调整为45t/h ，最低曾调整至35t/h ，在低负荷运行时不
熄火，不需投油助燃，并燃烧稳定。同时锅炉在开炉时可以提前1 个小时投粉燃
烧，节约了点火用油，降低了锅炉排烟温度，提高了锅炉的热效率，降低了烟气
中NOX 的排放量。这项技术的应用，提高了锅炉负荷的调整能力，较好地适应外
界负荷变化的需要，是一项节能降耗环保的技术措施。现在我公司热电联产装置
中7 台煤粉锅炉已有5 台安装了浓淡煤粉燃烧器。

      2 、7 4#、3#汽轮机串联运行改造“七。五”期间由于公司生产的发展和
化工节能技改项目的投产，不同压力等级的蒸汽用量发生了较大的变化，出现了
0.29Mpa 压力等级蒸汽供应不足而0.98Mpa 压力等级供应过剩的状况，这种状况
在冬季尤为突出。这是因为1#、2#汽轮机供出的压力为0.294Mpa的蒸汽总量只有
72t/h 左右，而压力为0.294Mpa蒸汽管网的用汽量夏季需要80t/h 左右，冬季则
需要96t/h 左右。为满足这压力等级的蒸汽用量，就必须将3.82Mpa 的高压蒸汽
通过减温减压装置减压至0.294Mpa蒸汽来供应，造成了这部分蒸汽能量的白白浪
费。

      同时由于3#、4#汽轮机供出压力0.98Mpa 最大蒸汽量可达167t/h，为而压
力为0.98Mpa 的蒸汽夏季最大需求量只有65t/h 左右，冬季最大需求量在90t/h
左右，这样的用汽量只需开一台4#汽轮机就可满足生产上的用汽要求，并且尚有
富裕，而3#汽轮机则只有停运闲置起来。为了充分利用高压蒸汽的能量，减少设
备闲置，进一步提高经济效益，我们经过反复研究和核算进行了将3#、4#汽轮机
由原来的并联运行改为串联运行的技术改造。即将4#汽轮机做为前置式汽轮机，
3#汽轮机做为后置式汽轮机，以4#汽轮机的排汽来作为3#汽轮机的进汽，使4#汽
轮机的排汽继续在3#汽轮机内做功，并将3#汽轮机的排汽接至压力为0.294Mpa蒸
汽管网上的运行方式。这样便构成了两台背压式汽轮发电机组的叠置式运行，既
满足了压力为0.294Mpa蒸汽的需求量，又充分合理的利用了这部分能量，并能使
4#汽轮机多通过相应量的高压蒸汽来多发电。这项改造于1992年6 月正式投运，
运行期间状况良好，经实际测试各项参数与设计计算基本相符。至1993年6 月串
联运行了7276小时共多发电量1308.8万kwh ，其中3#汽轮机作为后置机实际平均
发电量为每小时813.9kwh.4# 汽轮机因串联运行每小时实际多通过的蒸汽量所增
加的发电量为每小时984.8kwh. 该项技术改造的实施既满足了化工生产蒸汽用量
的需要，又实现了可观的经济效益，达到了预期的效果。它已被收入化工部《节
能“四新”成果手册》。

      2.8 1#、2#汽机降低背压排汽直供除氧器2002年，随着我公司化工生产的
不断发展和我公司热电联产装置的进一步扩大，我公司热电联产装置的热力系统
中不同等级的蒸汽用量发生了很大变化，特别是0.294Mpa压力等级的蒸汽，由于
我公司热电联产装置中的9 台除氧器用于除氧的蒸汽都是采用压力为0.294Mpa的
蒸汽，如全部供0.294Mpa蒸汽，有2 台背压机组即可满足，但是由1#汽轮发电机
组用的是2.45Mpa 的废锅产汽，所以3 台背压式汽轮发电机组必须同时运行才能
保证生产供汽。但3 台机组中有2 台负荷很低。根据这一情况，我们决定将1#、
2#汽轮发电机组的背压从0.294Mpa降至0.04Mpa 直供7 台除氧器用蒸汽来解决这
一问题，这一改造实施后每年多发电约500 万kwh 左右，既满足了公司供汽的要
求，又多发电增加效益。

      2 、9 450t/h除盐水不停产扩产改造我公司热电联产装置中的除盐水系统
原设计出力200t/h，其系统为顺流再生固定床一级除盐系统。因为原设计水质条
件的不符合实际情况，该系统投运后从未达到设计指标，实际出力只有150t/h左
右，其出水水质电导率大部分均在50us/cm2以上，有时甚至高达1000us/ cm以上
；SiO2大部分都在200 цg/l 以上，经常导致汽轮机通流部分结垢，以致经常停
机清洗除垢。1998由于我公司扩建的18万吨合成氨30万吨尿素工程的即将投产和
热电联产装置中锅炉的不断扩容，我公司热电联产装置中的除盐水系统的供水能
力和水质远远不能满足公司化工生产装置中锅炉和汽机的要求，由于当时我公司
资金十分紧张，因此经讨论研究决定在老的150t/h一级除盐水系统进行不停产改
造，将原来实际出办只有150t/h能力，出水水质很差的老的除盐水系统不停产改
造成出力为450t/h的一级除盐水系统。我们在原来的囊式高效纤维过滤器的位置
上新建了3 台Ф3000的压力式高效纤维过滤器；利用原有4 台Ф3000的机械过滤
器改成4 台再生液自调控阳浮动床离子交换器；利用原有3 台Ф2500阴床离子交
换器和2 台Ф2500阳床离子交换器改造成5 台再生液自调控浮动床阴离子交换器
；并对CO2 除气器、清水泵、中间泵和除盐水泵进行了相应改造，重新设计安装
了工艺管道，包括填料和树脂工程总投资600 万元左右。该工程改造为我们热电
厂生产技术科自行设计和组织施工，在边生产边改造，保证正常生产用水的情况
下将其顺利的改造成功。该项改造工程于2000年年底投入生产运行，其制水能力，
出水水质均达到一级除盐的设计要求。

      2.10硝酸镁尾水在除盐水阳床再生中的应用2002年我公司新建的6 万间硝
装置将要投产，可是其装置在正常生产过程中副产5m3/h 左右的浓度为3 ～5%的
冷凝液废酸镁尾水的中和达排放一直是个大问题，废的稀硝酸镁尾水排放中和就
需要消耗高达3000吨左右的烧碱，费用将高达150 万元左右，尚不包括新建中和
池等其它费用等。为解决这一问题，我公司经过多次调研，决定和徐州水处理研
究所合作，将在间硝生产中产生的硝酸镁尾水用于我公司热电联产装置中的450t/h
除盐水的阳床再生，从而代替盐酸再生阳床。该项目由徐州水处理研究所提供技
术服务和指导，由我们热电厂生产技术科自行设计和组织施工，该项目总投资产
70余万元，绝大部分设备均使用原有设备，只是增加了1 台稀硝酸贮槽、2 台再
生用泵和700m左右的外管。该项目从2002年7 月开始施工，于2002年11月27日正
式投入生产运行。硝酸镁尾水应用于我公司450t/h除盐水系统阳床再生后，解决
了硝酸冷凝液镁尾水中和达标排放问题，每年可节省用于中和硝酸镁尾水的烧碱
3000t 左右，费用150 多万元。每年可节省用于阳床离子交换器再生的浓度为30%
左右的盐酸3000t 左右，费用约180 万元。

      2 、11工业汽轮机的凝结水处理改造我公司18万合成氨装置中的工业汽轮
机凝汽器中的管子采用的都是钢管，经常发生循环水漏入凝结水中的现象，从而
导致凝结水水质不合格，严重时不得不将其排放。凝结水水质不合格严重影响锅
炉的安全长周期运行，排放将造成很大的浪费，为此我公司决定在热电联产装置
的280t/h软水处理系统各拿出一台氢钠离子交换器改造成混床来处理工业汽轮机
的凝结回水。该项目基本上都中采用用废旧设备来进行改造，只是新增了再生用
泵和工艺管线，该项由我们热电厂自行设计，总投资约50余万元。该项目于2003
年8 月份施工，2004年元月投入生产运行，基本上达到设计要求。

      总之，我厂实行热电联产以来，积累了一定的经验，取得了较好的经济效
益，先后通过技术改造几百项，解决了在热电联产过程中产生的许多问题，但是
与兄弟单位相比还有一定的差距，我的想法是把我们解决问题的一些方法提供出
来供同行们共同参考，以便互相学习。

      [ 作者简介] 丁玉辉，1964年出生，男，汉族，安徽省淮南市人， 1981
年毕业于原化工部淮南化校化工机械专业，一直从事于热电联产的技术管理工作，
工程师，现为安徽淮化集团有限公司热电厂生产技术科科长。淮南市工程系列职
称评审委员会初评会评委，中国管理科学研究院学术委员会特约研究员。

      热电联供生产准备所需图纸资料数量

      图纸分发单位：生技科、机动机各一套，车间二套（总计四套）

      一、工艺图1 、热电联供初步设计2 、锅炉工艺管道安装图3 、汽机工艺
管道安装图4 、水处理工艺管道安装图5 、循环水工艺管道安装图6 、水道工艺
管道安装图7 、发配电安装图8 、空压机站工艺管道安装图二、设备图1 、锅炉
设备图（说明书、安装说明书、热力计算书等）

      电除尘、仓泵、捞渣机、球磨机、引风机、送风机、给粉机、粗粉分离器、
细粉分离器、布袋除尘器、空压机、储气罐、油泵、储油罐等辅机说明书和图纸。

      2 、汽机设备图（安装说明书、调节系统说明书）

      辅助设备说明书、热力计算书、调节系统试验大纲等）凝结泵、高压给水
泵、除氧器、疏水箱、射水箱、低压疏水泵、减温减压、胶球泵、装球室、分汇
器、滤网、轴向柱塞油泵、高压润滑油泵、低压润滑油泵、射水抽汽器、直流润
滑油泵、高压加热器、低压加热器、行车等说明书设备图。

      3 、发电机设备图（发电机说明书、励磁机说明书）

      空冷器说明书及图纸4 、水处理无伐滤池、活性炭过滤器、多介质过滤器、
阳床、阴床、混床、CO2 除气器及风机、酸罐、碱罐、计量箱、酸、碱喷射器、
树脂清洗塔、循环水风机、水箱、清水泵、中间泵、除盐水泵、自用泵、加药泵、
氨泵、联氨泵等说明书和设备图。

      三、热工保护及DCS 控制图