超超臨界機組0號高壓加熱器的分析和研究

李洪建

摘要：由于目前國內電力產能過剩，大部分火電機組常處于低負荷運行狀態，經濟效益差，而增設 0 號高壓加熱器是提高機組運行經濟性、提高脫硝裝置投入率的有效手段之一，從汽源選取、安裝方式等方面敘述國內增設0號高壓加熱器在機組節能技改中的應用情況，以及對機組運行的經濟性、安全性的影響。

關鍵詞：汽輪機;高壓加熱器;節能減排;應用現狀

引言

根據國家發改委、環保部、能源局聯合制定的 《煤電節能減排升級與改造行動計劃（2014—2020 年）》的要求和機組長時間處于低負荷運行的現狀，發電企業在新建和改造火電機組時，特別重視節能新技術的應用。 為提高機組在低負荷工況下的運行效率， 回熱系統優化是值得關注的一個重要方向。 而回熱加熱器級數是影響回熱系統熱經濟性的主要因素之一。 隨著回熱加熱器級數的增加，給水溫度升高，機組的循環熱效率也提高[1]。 增設 0 號高壓加熱器是一種在低負荷下具有節能減排效益， 提高機組運行經濟性以及脫硝裝置投入率的措施之一。

1. 0 號高壓加熱器及其應用現狀

在回熱系統中，1號高壓加熱器后與鍋爐省煤器前增設 1個高壓加熱器用來加熱給水; 高壓加熱器的蒸汽是由 1 級抽汽前的高壓缸某級后抽出;高壓加熱器的疏水采用逐級自流至 1 號高加或除氧器，滿足上述條件的高壓加熱器稱為 0號高壓加熱器。0號高加技術現階段只應用在部分超超臨界機組上。

1.1? 0號高壓加熱器的汽源選取

超超臨界機組中補汽閥是指在每個主汽閥后、調節閥前引出 1 根新蒸汽管道， 接入 1 個外置補汽調節閥， 將新蒸汽節流后送入高壓缸第 5 級動葉后。 補汽閥在機組額定負荷以上超發和快速響應一次調頻要求時才使用， 機組低負荷時采用主汽調節閥全開的滑壓運行方式，不使用補汽閥[2]。 機組就是借助汽輪機現有的補汽閥， 閥后導汽管上設置三通; 在低負荷時利用高壓缸補汽閥接口抽汽送至0號高加。 0號高加與補汽閥進汽共用一個接口，通過補汽閥和 0 號高加抽汽管路的快關調節閥切換，具體見圖 1。

具備補汽閥的機組中 0級抽汽的汽源選取優點是補汽閥在低負荷時處于停用狀態，而 0號高加主要作用就是提高低負荷時機組的經濟性，既具有節能減排功效又合理利用了補汽閥，同時安全性能高，設備投資成本低;其缺點是汽源采用高壓缸第 5 級動葉后，需減壓降焓再接入0 號高加，存在一定的節流損失，降低機組的經濟性。

1.2? 0 號高加的安裝

0 號高加作為最后一級給水高壓加熱器，布置在進入省煤器前的給水管道上， 而 660 MW 及以上超超臨界機組多數設置了3號高加的外置式蒸汽冷卻器（以下簡稱蒸汽冷器），對于設置蒸汽冷卻器的機組，0號高加與蒸汽冷卻器串聯。 一部分給水通過蒸汽冷卻器和0號高加，另一部分給水通過新增的給水管路流向省煤器，具體見圖2。 0號高加可以與原高加共用一套高壓給水旁路系統;正常疏水可以采用逐級自流的方式，疏水至 1號高加，也可疏水至凝汽器。 在給水管道上設置三通并聯一個給水管道，在新增管道上設置調節閥，控制通過0號高加和蒸汽冷卻器的給水流量。

2? 0號高壓加熱器對機組性能的影響

2.1? 0號高加對機組節能效果的影響0號高加節能效益：

1）提高機組低負荷下的給水溫度，提高整個熱力循環的循環效率[4];2）汽輪機的冷端損失降低，從而降低汽輪機熱耗;3）改善鍋爐在低負荷下的穩燃性能;4）0 級抽汽管道上設置的調節閥具備一定的調頻能力，可以降低汽輪機調節閥的節流度，進一步降低能耗。

2.2? 0號高加對環保的影響

0號高加提高了最終給水溫度，減少了給水在省煤器內吸收的熱量，可提高省煤器出口煙溫。 低負荷下，省煤器的給水溫度提高，脫銷設備進口煙溫相應升高，不僅提高了 SCR 脫硝效率，降低了脫硝成本，而且可減緩催化劑的老化速度，有利于脫銷設備的運行可靠性，具有很好的環保效益。

2.3? 0號高加對機組運行安全性的影響

對高壓缸通流部分的影響。補汽閥后壓力要根據 0號高加的進汽參數進行調整，壓力就會降低，造成級組葉片前后壓差增加，對葉片強度產生影響， 因此高壓缸通流葉片強度需重新校核或設計。

對汽輪機軸向推力和軸振動的影響。增設 0號高加，相對于原設計，高壓平衡活塞前的壓力由于抽汽而降低，使平衡能力下降;需要重新校核或修改設計通過抬高轉子平衡活塞的高度來滿足推力要求，以保證機組安全運行的可靠性。

3 結語

采用補汽閥技術的汽輪機均具備采用 0號高加技術的條件;對于沒有補汽閥的機組，改造成本高，對原熱力系統影響大，安全性能較低，一般不考慮增設 0 號高加。在機組部分負荷時0號高加的投入不僅使給水溫度得到升高，尤其對脫硝裝置具有較好作用， 一定程度上解決了低負荷工況時脫硝裝置因煙溫低而自動退出運行的問題， 擴大了脫硝設備投運的負荷范圍，節能減排效果明顯。增設0 號高加對機組運行的安全性造成明顯的影響，汽輪機高壓缸通流部分的強度需要進行重新校核或設計。

參考文獻

[1]蘇雪剛，盧麗坤，馬亮亮，等.大型超超臨界火力發電機組增設 0號高壓給水加熱器的研究[J].鍋爐制造，2016（4）：50-53.

[2]劉啟軍 ，李作蘭 ，方琪.超超臨界機組增設零號高壓加熱器研究[J].吉林電力，2015，43（4）：1-4.

[3]包偉偉.1 000 MW 超超臨界機組增設 0 號高壓加熱器經濟性分析[J].發電設備，2015，29（3）：172-175.

[4] 蔣尋寒.0 號高壓加熱器的分析和應用 [J]. 熱力透平 ，2016，45（3）：207-210.