序論：寫作是一種深度的自我表達(dá)。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內(nèi)心深處的真相，好投稿為您帶來了一篇農(nóng)林生物質(zhì)電廠應(yīng)用實踐范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創(chuàng)作。

“十四五”時期，國家深入實施能源安全新戰(zhàn)略，堅持可再生能源優(yōu)先發(fā)展，實施可再生能源替代行動，鞏固提升可再生能源產(chǎn)業(yè)核心競爭力。稷山農(nóng)林生物質(zhì)電廠周邊鄉(xiāng)鎮(zhèn)有大量紙箱制造企業(yè)、食品加工企業(yè)、紡織企業(yè)，工業(yè)用汽市場穩(wěn)定，高峰用汽量可達(dá)40t/h，前期主要為周邊小燃煤鍋爐供汽。為響應(yīng)國家碳達(dá)峰、碳中和政策，該電廠組織實施汽輪機(jī)打孔抽汽改造工程替代燃煤鍋爐工業(yè)供汽，努力推動農(nóng)林生物質(zhì)電廠實現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)，支持國家清潔低碳、安全高效的能源體系建設(shè)。2021年該電廠利用1#機(jī)大修期完成了汽輪機(jī)打孔抽汽改造工程，成功對外供汽。

1機(jī)組概況及汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)特點

稷山農(nóng)林生物質(zhì)電廠現(xiàn)有2臺N15-4.9/470型高溫次高壓、單缸、純凝汽式汽輪機(jī)，配套建設(shè)2臺75t/h農(nóng)林生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐，2臺鍋爐的新蒸汽為母管連接制。汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)特點：汽輪機(jī)本體由雙列復(fù)速級和10個壓力級組成；機(jī)組為單缸單軸結(jié)構(gòu)；汽缸分為2段，即前汽缸和后汽缸，通過垂直法蘭連接，連接后不可再拆開。

2抽汽改造方案

2.1設(shè)計供汽參數(shù)

依據(jù)供汽市場調(diào)研，確定設(shè)計供汽參數(shù)為1.2MPa，270℃，40t/h。

2.2改造方案選擇

2.2.1通過旋轉(zhuǎn)隔板實現(xiàn)可調(diào)抽汽

該機(jī)組為單缸凝汽式汽輪機(jī)組，對單缸式汽輪機(jī)可通過汽輪機(jī)內(nèi)部改造加裝旋轉(zhuǎn)隔板，調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)隔板把汽輪機(jī)分為高壓、低壓部分，在旋轉(zhuǎn)隔板前引出抽汽口，通過調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)隔板及抽汽管道調(diào)門來調(diào)整抽汽口蒸汽壓力、流量。該方案可實現(xiàn)可調(diào)整抽汽，抽汽壓力、流量不受汽輪機(jī)進(jìn)汽壓力、流量限制，調(diào)整靈活[1]。實現(xiàn)可調(diào)抽汽的實施方案有兩種。第一種是在保證原汽輪機(jī)基礎(chǔ)不動的情況下，重新設(shè)計1臺可調(diào)抽汽汽輪機(jī)。針對第一種改造方案，通過咨詢多家汽輪機(jī)廠家可知，N15-4.9型凝汽輪機(jī)組改造抽凝機(jī)若采用調(diào)整抽汽，需增加抽汽級及增設(shè)旋轉(zhuǎn)隔板，汽輪機(jī)長度會增加，汽輪機(jī)基座改變較大。第二種為在原機(jī)組內(nèi)部進(jìn)行通流改造，增設(shè)旋轉(zhuǎn)隔板，實現(xiàn)可調(diào)抽汽。針對第二種改造方案，查閱原機(jī)組設(shè)計資料可知，該汽輪機(jī)組設(shè)計年代較早，原機(jī)組為純凝設(shè)計，無可增設(shè)旋轉(zhuǎn)隔板改造空間，故該改造方案無法實施。

2.2.2汽輪機(jī)缸體打孔實現(xiàn)非可調(diào)抽汽

打孔抽汽即在純凝機(jī)組的某個壓力級后選擇合適位置進(jìn)行開孔，開孔后引出1根抽汽管道，在抽汽管道上設(shè)置抽汽快關(guān)閥、逆止閥、調(diào)節(jié)閥等，根據(jù)調(diào)節(jié)閥調(diào)整抽汽流量。依據(jù)機(jī)組進(jìn)汽參數(shù)、供汽參數(shù)計算確定該廠汽輪機(jī)只有在雙列復(fù)速級后打孔抽汽可滿足供汽壓力要求?？紤]凝汽式汽輪機(jī)調(diào)節(jié)級后壓力與進(jìn)汽量成正比例關(guān)系，以及汽輪機(jī)葉片及汽缸的安全性，核算確定汽缸開孔尺寸為DN135單孔圓孔。對該廠汽輪機(jī)以最大進(jìn)汽量、額定進(jìn)汽流量、75%額定進(jìn)汽流量工況進(jìn)行理論核算，抽汽參數(shù)理論數(shù)據(jù)如表1所示。汽輪機(jī)在雙列復(fù)速級后打孔抽汽，由于調(diào)節(jié)級處壓力與進(jìn)汽流量為正比例關(guān)系，為保證外網(wǎng)供汽需求，勢必增加機(jī)組進(jìn)汽量，調(diào)節(jié)級處的焓降也會較大。為保證機(jī)組安全性，對打孔改造后雙列復(fù)速級葉片的強(qiáng)度及振動進(jìn)行重新校核。經(jīng)計算打孔抽汽后汽機(jī)復(fù)速級焓降增大，復(fù)速級兩列動葉和輪緣應(yīng)力均有所增加，但其應(yīng)力值遠(yuǎn)小于許用值，復(fù)速級動葉片可安全可靠運(yùn)行[2]。核算打孔抽汽對汽缸強(qiáng)度的變化影響。上汽缸開尺寸DN135單孔圓孔后，上汽缸開孔缸處應(yīng)力較非開孔區(qū)變大，但它遠(yuǎn)小于缸體材質(zhì)許用應(yīng)力，打孔抽汽后汽缸可安全運(yùn)行。在抽汽管路上設(shè)計液壓快關(guān)閥和逆止閥，并盡可能地將該段管路縮短，以防止機(jī)組甩負(fù)荷時管道中蒸汽倒回汽輪機(jī)引起汽機(jī)超速[3]。

2.3抽汽方案確定實施

對上述改造方案進(jìn)行初投資及工期比較（見表2）。機(jī)組不具備加裝旋轉(zhuǎn)隔板方案的實施條件。打孔抽汽方案雖為非可調(diào)抽汽，但由于生物質(zhì)能作為可再生能源，機(jī)組不參與調(diào)峰，負(fù)荷受電網(wǎng)影響較小，抽汽流量、壓力能保證。該方案初期投資小、改造工期短、安全可靠，且有同類型機(jī)組改造成功案例，綜合比較汽輪機(jī)缸體打孔抽汽方案較好。為節(jié)省工期并盡可能減少開孔時對缸體強(qiáng)度的影響，將汽缸運(yùn)回原廠實施打孔。在汽缸開DN135圓孔，選擇與汽缸材質(zhì)接近的管材作為抽汽管，將抽汽管插入到DN135圓孔，與汽缸內(nèi)外壁焊牢固，并引出汽缸外1m，方便與供汽管道碰口。為消除焊接過程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，該次改造采用汽缸與焊接抽汽管整體高溫回火技術(shù)。

3工業(yè)供汽系統(tǒng)

農(nóng)林生物質(zhì)電廠作為可再生能源發(fā)電體系，基本實現(xiàn)能發(fā)盡發(fā)，年利用小時數(shù)可達(dá)7500h。但考慮汽輪機(jī)打孔抽汽改造后的熱力特性，為了保證工業(yè)供汽量運(yùn)行的可靠性，根據(jù)現(xiàn)場實際情況，設(shè)定3種工業(yè)供汽汽源：a)在正常額定工況下1號、2號汽輪機(jī)直接抽汽供給用汽單位；b)在機(jī)組負(fù)荷偏低抽汽流量不足或單臺機(jī)組停運(yùn)時，由運(yùn)行的汽輪機(jī)抽汽和主蒸汽減溫減壓聯(lián)合供汽；c)主汽流量較低，抽汽壓力不能滿足用戶需求或雙機(jī)停運(yùn)時，由鍋爐新蒸汽減溫減壓供給用汽單位。綜合以上因素，制定工業(yè)供汽方案如圖1所示。

4改造前后汽輪機(jī)主要指標(biāo)對比

打孔抽汽改造后抽汽溫度、壓力、流量均達(dá)到設(shè)計值，整體運(yùn)行情況穩(wěn)定。打孔抽汽改造前后汽輪機(jī)運(yùn)行情況對比分析如表3所示。

5打孔抽汽改造后的經(jīng)濟(jì)效益及環(huán)保效益

5.1經(jīng)濟(jì)效益

根據(jù)現(xiàn)階段實際情況計算，汽輪機(jī)主汽流量約69t/h、打孔抽汽流量約13t/h時，機(jī)組少發(fā)電2.46MW·h，機(jī)組純凝工況下發(fā)電料耗1.61kg/（kW·h）（熱值10465kJ的生物質(zhì)燃料），折算每噸抽汽需生物質(zhì)燃料約304.64kg。熱值10465kJ的生物質(zhì)燃料價格按357元/t計算，抽汽直接燃料成本約108.8元/t，考慮供汽分?jǐn)偲渌杀?.4元/t，抽汽供汽總成本價合計約116.2元/t。工業(yè)供汽售價180元/t，年供汽量1.5×105t，每年可收益9×106元。該工程打孔改造費用0.2×106元，廠內(nèi)供汽管網(wǎng)建設(shè)費用約4.5×106元，半年多即可收回工程改造全部費用。

5.2環(huán)保效益

農(nóng)林生物質(zhì)能是一種零碳能源，其轉(zhuǎn)化過程是通過綠色植物的光合作用將CO2和H2O合成生物質(zhì)能，燃燒后又生成CO2和H2O，形成CO2的循環(huán)排放，可有效減少CO2的排放量。該工程實施改造后，實現(xiàn)了農(nóng)林生物質(zhì)鍋爐對周邊35t/h燃煤鍋爐的替代。以每年供汽1.5×105t測算，年耗用周邊農(nóng)林廢棄物約1×105t，相當(dāng)于年少耗用標(biāo)煤2.145×104t，每年可減少1.437t碳排放量，減少5.274tCO2排放量，減少0.65×104t灰渣排放量。

6結(jié)語

早期農(nóng)林生物質(zhì)電廠機(jī)組參數(shù)等級低且多為凝汽式汽輪機(jī)，通過汽輪機(jī)打孔抽汽改造可成功實現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)。該技術(shù)的應(yīng)用不僅可提高電廠的經(jīng)濟(jì)效益，同時踐行了可再生能源對化石能源的替代，助力中國實現(xiàn)碳中和終極目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

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［2］郭曉克.N200—130/535/535型凝汽式機(jī)組打孔抽汽供熱的設(shè)計［J］.吉林電力技術(shù)，1986，14(3)：15-18.

［3］韓雪峰，張樹本，楊廣文，等.對哈爾濱糖廠B3—35/5背壓汽輪機(jī)進(jìn)行打孔抽汽的節(jié)能改造［J］.節(jié)能技術(shù)，1997，15(1)：35-37.

作者:朱基勝 李劍 王俊剛 單位:山西國耀新能源集團(tuán)有限公司，