增投0號高壓加熱器對汽輪機(jī)熱耗的影響

成勝軍　周敬

摘要：目前，由于電力產(chǎn)能過剩，火電機(jī)組可利用小時數(shù)明顯降低?；痣姍C(jī)組常處于低負(fù)荷運行狀態(tài)，增設(shè)0號高壓加熱器可顯著提高機(jī)組在低負(fù)荷運行時的熱經(jīng)濟(jì)性。文章分析了設(shè)置0號高壓加熱器對汽輪機(jī)組熱耗率的影響，通過實驗數(shù)據(jù)計算機(jī)組負(fù)荷在80%以下時，汽輪機(jī)熱耗顯著降低，節(jié)能效果明顯。

關(guān)鍵詞：0號高壓加熱器；汽輪機(jī)熱耗率；熱力循環(huán)；給水溫度；電力生產(chǎn)；火電機(jī)組 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TK223 文章編號：1009-2374（2017）01-0064-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.01.032

1 某廠基本情況簡介

某廠三期工程（#5、#6機(jī)組）2×1000MW超超臨界機(jī)組，三大主機(jī)均為上海電氣集團(tuán)制造，兩臺機(jī)組分別于2010年6月和7月建成投產(chǎn)，2011年6月通過環(huán)保部的環(huán)?？⒐を炇?，改造后的0號高壓加熱器于2014年12月

投運。

給水系統(tǒng)按鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量（BMCR）工況，相對應(yīng)的給水量進(jìn)行設(shè)計，系統(tǒng)設(shè)置兩臺50%容量的汽動給水泵、1臺40%容量的電動啟動給水泵（不考慮備用）。給水系統(tǒng)還為鍋爐過熱器的減溫器、事故情況下的再熱器減溫器、汽輪機(jī)的高旁減溫器提供減溫噴水。鍋爐再熱器減溫噴水從給水泵的中間抽頭引出；過熱器減溫噴水從省煤器進(jìn)口前引出；汽輪機(jī)高旁的減溫水從省煤器前給水管道上引出。

2 0號高壓加熱器技改情況

在原有給水回?zé)嵯到y(tǒng)上，通過在高壓缸處選擇合適的抽汽點，取消汽輪機(jī)主機(jī)補(bǔ)氣閥（上汽西門子技術(shù)），相應(yīng)增加一個抽汽可調(diào)的專用給水加熱器及相應(yīng)的熱力系統(tǒng)，回?zé)嵯到y(tǒng)由八級抽汽增加至九級抽汽，從而提高了給水溫度。機(jī)組在非滿負(fù)荷時的給水溫度還有很大提升空間，可通過增加的0號高壓加熱器實現(xiàn)。

熱力循環(huán)在節(jié)能技改前采用八級回?zé)岢槠到y(tǒng)，設(shè)有2（雙列）×3臺高壓加熱器、一臺除氧器、四臺低壓加熱器和一臺疏水加熱器，節(jié)能技改后在B列給水回?zé)嵯到y(tǒng)上增加一臺高壓加熱器，抽汽加熱汽源取自高壓缸第五級，在A列高加出口增加給水調(diào)節(jié)門，變負(fù)荷工況下調(diào)節(jié)A列給水流量，實現(xiàn)提高給水溫度后的經(jīng)濟(jì)性和安全性。

技改后機(jī)組采用八級非調(diào)整抽汽（包括高壓缸排汽），增加一級可調(diào)整抽汽，設(shè)有可調(diào)節(jié)閥調(diào)整進(jìn)入0號高壓加熱器抽汽量，一、二、三級抽汽分別供給3級高壓加熱器。在額定工況時，0號抽汽調(diào)門不開，0號高壓加熱器不加熱給水。低負(fù)荷時，0號抽汽調(diào)門開啟，0號高壓加熱器加熱給水，以提高低負(fù)荷時給水溫度。

3 某廠增加0號高壓加熱器后的控制邏輯和運行中存在的問題

3.1 控制邏輯

增加0號高壓加熱器以后，給水溫度提高了，為了保證省煤器和水冷壁的安全，必須要確定安全的給水溫度，某廠的省煤器溫升設(shè)計值為40℃，省煤器出口最高給水溫度為346℃，0號高壓加熱器出口給水溫度按照300℃設(shè)定，對應(yīng)的0號高壓加熱器抽氣壓力為8.57MPa。變負(fù)荷工況時，通過控制A列出口調(diào)閥控制進(jìn)入0號高壓加熱器給水流量，為了保證了A列高壓加熱器的換熱能力，A列高壓加熱器給水出口調(diào)節(jié)閥設(shè)定47%為調(diào)節(jié)下限。

3.2 0高壓加熱器解列條件

（1）負(fù)荷升高時0號高壓加熱器調(diào)門后壓力超過9.6MPa；（2）0號高壓加熱器水位大于350mm；（3）監(jiān)視省煤器出口溫度，過冷度大于5K；（4）0號高壓加熱器抽汽溫度大于540℃；（5）0號高壓加熱器水位大于280mm且抽氣入口溫度過熱度小于15K同時滿足。

3.3 運行中存在的問題及整改方法

（1）機(jī)組負(fù)荷在60%以上時，0號高壓加熱器控制邏輯可以正常的滿足要求，60%工況以下時由于0號高壓加熱器的疏水量達(dá)到150t/h及B列高加給水流量增加以后，B列高加抽汽量增加，高加正常疏水調(diào)閥全開，不能滿足正常調(diào)節(jié)的需求，60%以下工況時需要人為干預(yù)0號高壓加熱器抽汽調(diào)閥壓力，導(dǎo)致0號高壓加熱器在60%負(fù)荷以下經(jīng)濟(jì)性相對較低；（2）0號高壓加熱器運行中正常疏水調(diào)閥頻繁出現(xiàn)積碳現(xiàn)象。

鑒于上述情況，將0號高壓加熱器的疏水從B列1號高壓加熱器改造至A列1號高壓加熱器，既保證了B列高加的水位調(diào)整有余量，又能提高A列高加的做功能力，增加了0號高壓加熱器以后全負(fù)荷變工況運行的經(jīng)

濟(jì)性。

4 增加0號高壓加熱器以后對汽機(jī)熱耗率的影響

第一，機(jī)組實際運行中，對汽輪機(jī)熱耗的影響因素很多，比較復(fù)雜，很難精準(zhǔn)計算出機(jī)組熱耗率，一般機(jī)組的真實熱耗需通過機(jī)組的熱力性能試驗得到。本文采用了一種簡單實用的汽輪機(jī)熱耗計算方法，計算公式如下所示：

式中：

Dm——主蒸汽流量，t/h；Dhr——再熱蒸汽流量，t/h；Dfw——主給水流量，t/h；Dcr——高排蒸汽流量，t/h；Drhs——再熱器減溫水流量，t/h；hm——主蒸汽焓，kJ/kg；hhr——再熱蒸汽焓，kJ/kg；hcr——高排蒸汽焓，kJ/kg；hfw——給水焓，kJ/kg；hrhs——再熱器減溫水焓，kJ/kg。

第二，增加0號高壓加熱器后，具體的抽汽壓力與給水溫度不能只局限于額定溫度下的給水溫度，應(yīng)該考慮機(jī)組的性能狀況、鍋爐系統(tǒng)的給水要求及性能變化。0號高壓加熱器抽汽量的增大會使給水溫度增加，造成鍋爐排煙溫度的升高，使鍋爐效率下降，過多的抽汽量對鍋爐效率是不利的，因此在實際運行中應(yīng)根據(jù)情況選擇最佳的給水溫度。通過試驗得出增加0號高壓加熱器后各負(fù)荷點對應(yīng)的最佳給水溫度如圖1所示：

結(jié)論：在機(jī)組負(fù)荷500MW時，根據(jù)上文計算公式；當(dāng)0號高壓加熱器投入后，給水溫度提高了18.6℃，汽機(jī)熱耗共降低202.4kJ/kW·h。

第四，800MW工況0號高壓加熱器增加前后重點參數(shù)對比：

結(jié)論：在機(jī)組負(fù)荷800MW時，根據(jù)上文所列計算公式，當(dāng)0號高壓加熱器投入后，給水溫度提高了11.3℃，汽機(jī)熱耗共降低101.2kJ/kW·h。

第五，1000MW工況0號高壓加熱器投入前后重點參數(shù)對比：

結(jié)論：在機(jī)組負(fù)荷1000MW根據(jù)上文中所列公式計算，0號高壓加熱器投入后，給水溫度提高了4.9℃，汽機(jī)熱耗共降低8kJ/kW·h。

5 0號高壓加熱器在新建項目中的重大意義

鑒于目前電力市場的實際情況，機(jī)組長期在低負(fù)荷運行將成為常態(tài)，機(jī)組長期不在設(shè)計“經(jīng)濟(jì)區(qū)”運行勢必會造成熱效率下降，供電煤耗升高。通過以上試驗數(shù)據(jù)計算分析，機(jī)組在增加0號高壓加熱器以后，在80%負(fù)荷以下熱耗降低100～200kJ/kW·h，節(jié)能降耗效果明顯。與此同時，當(dāng)機(jī)組處于低負(fù)荷工況運行時，主蒸汽調(diào)節(jié)閥常處于節(jié)流狀態(tài)，機(jī)組的效率損失有所增加。增設(shè)0號高壓加熱器，在一定程度上可增大主蒸汽流量，進(jìn)而降低主蒸汽調(diào)節(jié)閥的節(jié)流損失，提高汽輪機(jī)組熱效率。

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作者簡介：成勝軍（1982-），男，湖南寧鄉(xiāng)人，神華（福州）羅源灣港電有限公司工程師，研究方向：火力發(fā)電廠集控運行；周敬（1987-），男，湖南湘潭人，神華（福州）羅源灣港電有限公司助理工程師，研究方向：火力發(fā)電集控

運行。

（責(zé)任編輯：蔣建華）