純凝機組改供熱后不同抽汽方式的經濟性分析

李俊

(徐州華鑫發電有限公司,江蘇徐州 221000)

純凝機組改供熱后不同抽汽方式的經濟性分析

李俊

(徐州華鑫發電有限公司,江蘇徐州 221000)

大機組改供熱逐漸成為趨勢,供熱改造后供熱運行的優化是電廠的一項提高經濟性的重要工作,本文以徐州華鑫發電有限公司330MW機組改供熱后運行經濟性為基礎分析了供熱改造后不同抽汽方式的經濟性。

汽輪機 供熱 經濟性

1 概述

隨著社會對環保的重視各級政府也在推動大機組的供熱，淘汰小機組供熱。大機組供熱主要通過純凝機組向抽凝機組的改造，純凝機組供熱改造后供熱的優化工作成為電廠的一項重要優化內容，本文法分析了徐州華鑫發電有限公司純凝機組改供熱后各種抽汽方式的經濟性。

2 供熱方式經濟性分析

華鑫發電有限公司機組供熱改造汽輪機通流部分未進行改造工作，抽汽點共有三個分別為再熱蒸汽冷端(以下簡稱冷再)、熱再熱蒸汽(以下簡稱熱再)、中亞缸排汽(以下簡稱中排)。為調整中排抽汽壓力在汽輪機中低壓缸排汽連通管上增加了一個蝶閥(以下叫中排抽汽壓力調節閥)，為調整供熱出口參數配置了壓力匹配器，壓力匹配器驅動蒸汽為再熱蒸汽冷端或者熱再熱蒸汽。

機組供熱改造后經濟收益主要體現在：①售熱收益；②汽輪機供熱后冷源損失減少收益。由于售熱收益只與供熱參數有關與供熱抽汽點選擇無關，因此本文不再討論售熱收益，只討論由于采用不同的抽汽點導致的冷源減少收益。汽輪機由于供熱抽汽減少冷源損失原理為：向凝汽器排汽損失是汽輪機的最大損失，而供熱從汽輪機某一抽汽口抽出的蒸汽只在抽汽口以上汽輪機各級做功發電而不向凝汽器排汽提高了減少了損失提高了汽輪機效率，因此如果供熱抽出的蒸汽在汽輪機中做功越多則減少冷源損失的收益越大，也可以說供熱抽汽點距離鍋爐越遠則供熱的經濟型越好。在滿足供熱需求的情況下抽汽點蒸汽參數越低(對汽輪機來說抽汽蒸汽參數越低則抽汽點距離鍋爐越遠)，供熱的經濟性越好。因此對于我廠來說對于抽出相同流量的蒸汽供熱經濟性排序為再熱蒸汽(冷端/熱端)＜中亞缸排汽。

當汽輪機初始參數變化不大時可以認為汽輪機各級級效率不變，因此可以認為當汽輪機初始參數變化不大同一抽汽點抽汽流量與該抽汽點抽汽節約的能量是線性關系的。對于汽輪機來說從冷再抽汽與從熱再抽汽屬于從同一抽汽點抽汽，從冷再與從熱再抽同樣的蒸汽節約的能量是相同的。從附表工況一和工況八對比可以發現：從冷再供熱抽汽50噸/小時改為冷再供熱50噸/小時和中排非調整抽汽50噸/小時后汽輪機熱耗從7826.8KJ/KWH降到7584.9KJ/KWH，即中排非調整抽汽50噸/小時節約熱量為296.782×(7826.8-7584.9)=71791.56 KJ/H。從工況四和工況五可以發現：從冷再抽汽50噸/小時改為從熱再抽汽100噸/小時后汽輪機熱耗從7826.8 KJ/KWH降到7658.2 KJ/KWH，即冷再(或者熱再)抽汽50噸/小時節約熱量為293.805×(7826.8-7658.2)=49535.52 KJ/H。從附表工況一和工況二對比可以發現：當中排抽汽從非調整抽汽改為調整抽汽(中排抽汽壓力由0.815MPa提高到1.0MPa，本文中所有壓力均是絕對壓力)后汽輪機熱耗從7584.9KJ/KWH增加到7695.7KJ/KWH，中壓缸排汽調壓損失熱量293.96×(7695.7-7584.9)=32286KJ/H。這部分損失相當于22.5噸/小時的中排非調整抽汽的收益。

2.1 用熱再熱蒸汽供熱與采用冷再熱蒸汽供熱的經濟性分析

對于相同的抽汽流量下冷再抽汽和熱再抽汽經濟性相同，但是由于冷再和熱再蒸汽溫度相差一百多度，要達到相同的供熱參數從熱再熱蒸汽抽汽時必須經過減溫。熱再和冷再抽汽供熱的經濟型差別有以下兩個原因：熱再經過降溫使用的減溫水增加了供熱抽汽量但這增加的部分供熱抽汽量并未在汽輪機內部做功，沒有提高汽輪機效率；按照附表1供熱工況4，供熱減溫水采用給水泵出口來計算我廠供熱出口流量為50噸/小時時采用冷再供熱與采用熱再供熱的經濟性差異。

列方程組

M熱再供熱熱再抽汽流量(噸/小時)

M減溫水供熱熱再減溫水流量(噸/小時)

H熱再供熱熱再抽汽焓

H冷再供熱冷再抽汽焓

H減溫水供熱熱再減溫水焓

供熱減溫水使用給水泵出口水時解方程組得：

M熱再=47.45噸/小時

M減溫水=2.55噸/小時

供熱減溫水使用高加出口水時解方程組得：

M‘熱再=46.95噸/小時

M‘減溫水=3.05噸/小時

從計算可得出供熱出口流量為50噸/小時，當減溫水使用給水泵出口水時采用熱再熱供熱只能達到采用冷再供熱47.45噸/小時的降耗效果；當減溫水使用高加出口水時采用熱再熱供熱只能達到采用冷再供熱46.95噸/小時的降耗效果。也可以通過計算得出當減溫水由給水泵出口改為高加出口時汽輪機一、二和三抽總抽汽量只增加0.1噸/小時，對經濟性影響可以忽略不計。

因此用冷再抽汽供熱比用熱再抽汽供熱經濟，當總供汽流量為50噸/小時時采用熱再供熱經濟性只相當于47.45噸/小時的冷再供熱量，損失5.1%。采用熱再供熱時使用給水泵出口比使用高加出口水為減溫水經濟，但經濟性差異不大。

2.2 中壓缸排汽供熱與再熱蒸汽(冷再/熱再)供熱的經濟性分析

當中排抽汽采用不調整抽汽時采用中壓缸排汽供熱當然比采用冷再熱蒸汽供熱經濟性好，但是由于中排抽汽蒸汽壓力隨機組負荷波動大，在負荷波動范圍內中排抽汽壓力部分或者全部都要低于供熱需求低，因此采用中壓缸排汽供熱時必須采用調整抽汽，我廠采用關小中排抽汽壓力調節閥的方式來提高中排抽汽壓力。中排抽汽采用調整抽汽后增加了兩部分損失：①中排抽汽壓力調節閥關小導致高中壓缸缸效降低損失。②由于中排抽汽壓力調節閥節流損失導致低壓缸進汽壓力降低蒸汽做功能力下降損失。

雖然中排非調整抽汽比冷再抽汽經濟性好，但是由于中排調節抽汽增加了損失，當采用非調整抽汽將供熱從冷再切為中排抽汽時隨著供汽量的增加經濟性先降低再增加，收益平衡點的抽汽量計算。

收益平衡點抽汽量=(噸/小時)，即當采用中排調整抽汽來替代冷再熱蒸汽供熱時只有當抽汽流量大于72.5噸/小時時才是經濟的。同樣可以計算出當采用中排調整抽汽來替代熱再熱蒸汽供熱時只有當抽汽流量大于69.9噸/小時時才是經濟的。

2.3 采用壓力匹配器后供熱經濟性分析

采用壓力匹配器供熱提高經濟型是與純粹采用節流調節將高參數蒸汽降壓高低參數供熱相比的，由于壓力匹配器利用部分高參數蒸汽能量來抽汽低壓蒸汽參數，增加了低壓蒸汽參數的供熱量，提高了經濟性，但是當高壓蒸汽參數和供熱出口參數不變時壓力匹配器低壓蒸汽抽吸量與低壓蒸汽壓力關系非常大，因此有時為了提高壓力匹配器低壓蒸汽的抽吸量需要提高低壓蒸汽壓力，需要低壓蒸汽采用調整抽汽，根據上面的計算可知當低壓蒸汽采用調整抽汽后靠提高低壓蒸汽壓力來提高低壓蒸汽的供汽量代替高參數蒸汽供汽不一定是經濟的。

3 結語

純凝機組改為供熱機組后供熱經濟性計算很復雜，由于現場的儀表精度不夠和測點不全依靠現場數據無法計算，但是根據汽輪機廠提供的熱平衡數據通過以上計算分析可以得出以下結論。

(1)采用不調整抽汽時各抽汽點供熱經濟性排序為中排抽汽供熱優于冷再抽汽供熱，冷再抽汽供熱優于熱在抽汽供熱。

(2)采用熱再抽汽經濟性比采用冷再供熱經濟性差，損失在5%左右。熱再供熱減溫水采用給水泵出口比采用高加出口經濟，但經濟性太小可以忽略。

(3)中排采用調整抽汽經濟性比采用非調整抽汽經濟差，中排采用調整抽汽增加的損失相當于22.5噸/小時的中排非調整抽汽量的節約量，如果采用中排調整抽汽替代冷再抽汽只有當替代抽汽量大于72.5噸/小時時在經濟上才是有收益的。

(4)采用壓力匹配器可以提高供熱的經濟性，但是如果通過調整低壓蒸汽抽汽壓力來提高低壓蒸汽供熱量幾乎肯定是不經濟的。

(5)以上討論的供熱經濟性沒有計算售熱收益，如果考慮售熱收益不管是采用哪種供熱方式增加供熱量都是經濟的。

附表 (汽輪機廠提供的熱平衡圖數據)