無再熱超超臨界機(jī)組熱力系統(tǒng)及其優(yōu)化設(shè)計(jì)

王穎

摘 要：針對大型超超臨界二次再熱系統(tǒng)回?zé)岢槠麥剌^高、熱度較大情況，本文提出無再熱超超臨界機(jī)組的熱力系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)，并經(jīng)過仿真計(jì)算發(fā)現(xiàn)經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì)之后的系統(tǒng)抽油過熱溫度呈大幅度降低。

關(guān)鍵詞：無再熱超超臨界機(jī)組；熱力系統(tǒng)；優(yōu)化設(shè)計(jì)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.10.157

近些年來我國能源問題成為我國發(fā)展中所重視的關(guān)鍵問題，火電機(jī)組也隨之呈高參數(shù)大容量的發(fā)展方向。超超臨界再熱技術(shù)能夠?qū)痣姍C(jī)組的初始參數(shù)有效提升，也進(jìn)一步對機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性有所提高，作為目前火電機(jī)組的研究關(guān)鍵發(fā)展趨向[1]。超臨界及超超臨界機(jī)組現(xiàn)如今被較為廣泛的運(yùn)用于國際間火電技術(shù)比較先進(jìn)的國家，作為火電結(jié)構(gòu)內(nèi)地的主流機(jī)型。發(fā)展高參數(shù)、大容量的發(fā)電技術(shù)，作為本文的研究切入點(diǎn)，展開對無再熱超超臨界機(jī)組熱力系統(tǒng)及其優(yōu)化探索。

1 超超臨界機(jī)組特點(diǎn)簡述

根據(jù)目前國際間有關(guān)超超臨界機(jī)組的設(shè)計(jì)運(yùn)行具體現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)超超臨界機(jī)組的參數(shù)發(fā)電技術(shù)可靠性較高，我國運(yùn)行機(jī)組達(dá)到了經(jīng)濟(jì)效益及運(yùn)行可靠性[2]。那么超超臨界機(jī)組的主要技術(shù)特點(diǎn)包括，根據(jù)國內(nèi)外運(yùn)行情況，設(shè)備的可用率較亞臨界機(jī)組明顯較高，且發(fā)電能耗較亞臨界機(jī)組明顯降低，不僅如此達(dá)到的節(jié)能收益能夠彌補(bǔ)投資增加數(shù)額。與此同時(shí)還達(dá)到了較好的調(diào)節(jié)負(fù)荷優(yōu)越性，達(dá)到發(fā)電量同樣的前提下，能夠最大化降低耗煤量，且超超臨界機(jī)組還有效解決了運(yùn)行中所產(chǎn)生的環(huán)境污染問題。

2 單耗分析及應(yīng)用問題切入點(diǎn)

參照熱力學(xué)第二定律針對任一能源的利用過程，一般性表示?平衡關(guān)系，通常描述為燃料?=產(chǎn)品?+?耗損，公式如下[3]：。據(jù)此對于任何能源的利用過程，單耗分析模型表示為[4]：b=。在完成單耗理論分析時(shí)首先，需要界定熱耗能產(chǎn)品的熱力學(xué)第二定律運(yùn)用，也就是最低燃料單耗，作為無關(guān)生產(chǎn)過程的數(shù)值，較實(shí)際單耗從而得出產(chǎn)品生產(chǎn)理論節(jié)能潛力。但是目前能源單耗分析仍然在交通運(yùn)輸領(lǐng)域、二次產(chǎn)品生產(chǎn)其余運(yùn)用中存在一定問題，針對內(nèi)燃機(jī)、電動機(jī)、機(jī)床、紡織品、服裝等物質(zhì)性產(chǎn)品作為原料的二次產(chǎn)品生產(chǎn)，雖然同樣會對能源造成消耗，但是通常無法對產(chǎn)品的最低燃料單耗完成計(jì)算，因此對理論節(jié)能潛力分析中存在制約因素。

3 再熱器作用及超超臨界機(jī)組熱力系統(tǒng)設(shè)計(jì)新思路

再熱器實(shí)現(xiàn)了將汽輪機(jī)高壓缸所做過的部分功蒸汽，實(shí)現(xiàn)將其重新送入至鍋爐內(nèi)，加大庵后返回值汽輪機(jī)組完成中壓和低壓缸的做功。通過運(yùn)用再熱器起再熱循環(huán)作用，能夠增加每千克蒸汽的所作功，因此降低耗汽濾。那么本文提出無再熱超超臨界機(jī)組的熱力系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)，即將再熱器去掉運(yùn)用核電汽輪機(jī)匹配，經(jīng)過實(shí)現(xiàn)火電機(jī)組的有效改造，也就是將本文提出的優(yōu)化后火電機(jī)組高壓缸內(nèi)部排汽，直接進(jìn)入至機(jī)組高壓及低壓缸，能夠增加水流量從而滿足電汽輪機(jī)組的運(yùn)行需求。再者對原火電機(jī)組高壓缸改造中，還可以移動中壓缸的葉片至高壓缸，也對通流面積很大程度有效增加。

4 2000MW超超臨界機(jī)組全長原則性熱力系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算

4.1 優(yōu)化后過熱蒸汽流量

通過根據(jù)如上提出的將鍋爐再熱器去掉之后，新機(jī)組的過熱器會將原機(jī)組的再熱器吸熱量全部吸收，為了確保過熱蒸汽的參數(shù)恒定，需要對主蒸汽流量增加。首先完成再熱器去掉之后的火電機(jī)組流量計(jì)算公式為：，過熱蒸汽增加量：，根據(jù)如上公式可得過熱蒸汽達(dá)到了638545kg/h的增加量。原過熱蒸汽流量相加改造后過熱蒸汽增加量即新機(jī)組的蒸汽流量，綜合經(jīng)過改造后鍋爐給水流量即3725.6t/h。

4.2 確定各抽汽壓力及回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)汽水參數(shù)計(jì)算

設(shè)計(jì)回?zé)嵯到y(tǒng)包括4個(gè)高壓加熱器、1個(gè)低壓加熱器以及1個(gè)除氧器，設(shè)定322℃的給水溫度，能夠得出H1高壓加熱器322℃給水出口溫度，那么除氧器的出口171℃水溫。綜合考慮抽氣口的設(shè)計(jì)方便要素，第三級抽泣由高壓缸排氣管道的上部完成抽取，確保高壓缸的排汽參數(shù)等同抽氣的溫度及壓力。之后得出各個(gè)加熱器的出水口水文及斷差，完成疏水溫度的求得也就是加熱器工作壓力。最終根據(jù)計(jì)算結(jié)果擬定近似熱流偶成的曲線，求得熱抽汽比焓值（見圖1），較原機(jī)組達(dá)到了預(yù)期的汽輪機(jī)加熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

5 結(jié)語

本文通過提出無再熱超超臨界機(jī)組熱力系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)思路，提出通過將鍋爐再熱器去除之后，從而達(dá)到了效率有效提升，設(shè)備機(jī)組有效簡化的目的。

參考文獻(xiàn)：

[1]李運(yùn)澤，楊獻(xiàn)勇，嚴(yán)俊杰，et al.二次再熱超臨界機(jī)組熱力系統(tǒng)的三系數(shù)線性分析法[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2016，22（06）：132-136.

[2]嚴(yán)俊杰，邵樹峰，李楊，et al.二次再熱超臨界機(jī)組熱力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性定量分析方法[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2014，24（01）：186-190.

[3]王朝偉.600MW超超臨界機(jī)組熱力系統(tǒng)熱經(jīng)濟(jì)性分析研究[D].華北電力大學(xué)（河北），2017.

[4]白慧峰，徐越，陳德龍.基于Aspen Plus平臺的超超臨界機(jī)組熱力系統(tǒng)性能預(yù)測模型開發(fā)[J].熱力發(fā)電，2016，35（04）：14-16.