純凝機(jī)組改供熱后不同抽汽方式的經(jīng)濟(jì)性分析

李俊

(徐州華鑫發(fā)電有限公司,江蘇徐州 221000)

純凝機(jī)組改供熱后不同抽汽方式的經(jīng)濟(jì)性分析

李俊

(徐州華鑫發(fā)電有限公司,江蘇徐州 221000)

大機(jī)組改供熱逐漸成為趨勢(shì),供熱改造后供熱運(yùn)行的優(yōu)化是電廠的一項(xiàng)提高經(jīng)濟(jì)性的重要工作,本文以徐州華鑫發(fā)電有限公司330MW機(jī)組改供熱后運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性為基礎(chǔ)分析了供熱改造后不同抽汽方式的經(jīng)濟(jì)性。

汽輪機(jī) 供熱 經(jīng)濟(jì)性

1 概述

隨著社會(huì)對(duì)環(huán)保的重視各級(jí)政府也在推動(dòng)大機(jī)組的供熱，淘汰小機(jī)組供熱。大機(jī)組供熱主要通過純凝機(jī)組向抽凝機(jī)組的改造，純凝機(jī)組供熱改造后供熱的優(yōu)化工作成為電廠的一項(xiàng)重要優(yōu)化內(nèi)容，本文法分析了徐州華鑫發(fā)電有限公司純凝機(jī)組改供熱后各種抽汽方式的經(jīng)濟(jì)性。

2 供熱方式經(jīng)濟(jì)性分析

華鑫發(fā)電有限公司機(jī)組供熱改造汽輪機(jī)通流部分未進(jìn)行改造工作，抽汽點(diǎn)共有三個(gè)分別為再熱蒸汽冷端(以下簡(jiǎn)稱冷再)、熱再熱蒸汽(以下簡(jiǎn)稱熱再)、中亞缸排汽(以下簡(jiǎn)稱中排)。為調(diào)整中排抽汽壓力在汽輪機(jī)中低壓缸排汽連通管上增加了一個(gè)蝶閥(以下叫中排抽汽壓力調(diào)節(jié)閥)，為調(diào)整供熱出口參數(shù)配置了壓力匹配器，壓力匹配器驅(qū)動(dòng)蒸汽為再熱蒸汽冷端或者熱再熱蒸汽。

機(jī)組供熱改造后經(jīng)濟(jì)收益主要體現(xiàn)在：①售熱收益；②汽輪機(jī)供熱后冷源損失減少收益。由于售熱收益只與供熱參數(shù)有關(guān)與供熱抽汽點(diǎn)選擇無關(guān)，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(diǎn)導(dǎo)致的冷源減少收益。汽輪機(jī)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(jī)的最大損失，而供熱從汽輪機(jī)某一抽汽口抽出的蒸汽只在抽汽口以上汽輪機(jī)各級(jí)做功發(fā)電而不向凝汽器排汽提高了減少了損失提高了汽輪機(jī)效率，因此如果供熱抽出的蒸汽在汽輪機(jī)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(diǎn)距離鍋爐越遠(yuǎn)則供熱的經(jīng)濟(jì)型越好。在滿足供熱需求的情況下抽汽點(diǎn)蒸汽參數(shù)越低(對(duì)汽輪機(jī)來說抽汽蒸汽參數(shù)越低則抽汽點(diǎn)距離鍋爐越遠(yuǎn))，供熱的經(jīng)濟(jì)性越好。因此對(duì)于我廠來說對(duì)于抽出相同流量的蒸汽供熱經(jīng)濟(jì)性排序?yàn)樵贌嵴羝?冷端/熱端)＜中亞缸排汽。

當(dāng)汽輪機(jī)初始參數(shù)變化不大時(shí)可以認(rèn)為汽輪機(jī)各級(jí)級(jí)效率不變，因此可以認(rèn)為當(dāng)汽輪機(jī)初始參數(shù)變化不大同一抽汽點(diǎn)抽汽流量與該抽汽點(diǎn)抽汽節(jié)約的能量是線性關(guān)系的。對(duì)于汽輪機(jī)來說從冷再抽汽與從熱再抽汽屬于從同一抽汽點(diǎn)抽汽，從冷再與從熱再抽同樣的蒸汽節(jié)約的能量是相同的。從附表工況一和工況八對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)：從冷再供熱抽汽50噸/小時(shí)改為冷再供熱50噸/小時(shí)和中排非調(diào)整抽汽50噸/小時(shí)后汽輪機(jī)熱耗從7826.8KJ/KWH降到7584.9KJ/KWH，即中排非調(diào)整抽汽50噸/小時(shí)節(jié)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(fā)現(xiàn)：從冷再抽汽50噸/小時(shí)改為從熱再抽汽100噸/小時(shí)后汽輪機(jī)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(shí)節(jié)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(duì)比可以發(fā)現(xiàn)：當(dāng)中排抽汽從非調(diào)整抽汽改為調(diào)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(duì)壓力)后汽輪機(jī)熱耗從7584.9KJ/KWH增加到7695.7KJ/KWH，中壓缸排汽調(diào)壓損失熱量293.96×(7695.7-7584.9)=32286KJ/H。這部分損失相當(dāng)于22.5噸/小時(shí)的中排非調(diào)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(jīng)濟(jì)性分析

對(duì)于相同的抽汽流量下冷再抽汽和熱再抽汽經(jīng)濟(jì)性相同，但是由于冷再和熱再蒸汽溫度相差一百多度，要達(dá)到相同的供熱參數(shù)從熱再熱蒸汽抽汽時(shí)必須經(jīng)過減溫。熱再和冷再抽汽供熱的經(jīng)濟(jì)型差別有以下兩個(gè)原因：熱再經(jīng)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(jī)內(nèi)部做功，沒有提高汽輪機(jī)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(jì)算我廠供熱出口流量為50噸/小時(shí)時(shí)采用冷再供熱與采用熱再供熱的經(jīng)濟(jì)性差異。

列方程組

M熱再供熱熱再抽汽流量(噸/小時(shí))

M減溫水供熱熱再減溫水流量(噸/小時(shí))

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(shí)解方程組得：

M熱再=47.45噸/小時(shí)

M減溫水=2.55噸/小時(shí)

供熱減溫水使用高加出口水時(shí)解方程組得：

M‘熱再=46.95噸/小時(shí)

M‘減溫水=3.05噸/小時(shí)

從計(jì)算可得出供熱出口流量為50噸/小時(shí)，當(dāng)減溫水使用給水泵出口水時(shí)采用熱再熱供熱只能達(dá)到采用冷再供熱47.45噸/小時(shí)的降耗效果；當(dāng)減溫水使用高加出口水時(shí)采用熱再熱供熱只能達(dá)到采用冷再供熱46.95噸/小時(shí)的降耗效果。也可以通過計(jì)算得出當(dāng)減溫水由給水泵出口改為高加出口時(shí)汽輪機(jī)一、二和三抽總抽汽量只增加0.1噸/小時(shí)，對(duì)經(jīng)濟(jì)性影響可以忽略不計(jì)。

因此用冷再抽汽供熱比用熱再抽汽供熱經(jīng)濟(jì)，當(dāng)總供汽流量為50噸/小時(shí)時(shí)采用熱再供熱經(jīng)濟(jì)性只相當(dāng)于47.45噸/小時(shí)的冷再供熱量，損失5.1%。采用熱再供熱時(shí)使用給水泵出口比使用高加出口水為減溫水經(jīng)濟(jì)，但經(jīng)濟(jì)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(jīng)濟(jì)性分析

當(dāng)中排抽汽采用不調(diào)整抽汽時(shí)采用中壓缸排汽供熱當(dāng)然比采用冷再熱蒸汽供熱經(jīng)濟(jì)性好，但是由于中排抽汽蒸汽壓力隨機(jī)組負(fù)荷波動(dòng)大，在負(fù)荷波動(dòng)范圍內(nèi)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(shí)必須采用調(diào)整抽汽，我廠采用關(guān)小中排抽汽壓力調(diào)節(jié)閥的方式來提高中排抽汽壓力。中排抽汽采用調(diào)整抽汽后增加了兩部分損失：①中排抽汽壓力調(diào)節(jié)閥關(guān)小導(dǎo)致高中壓缸缸效降低損失。②由于中排抽汽壓力調(diào)節(jié)閥節(jié)流損失導(dǎo)致低壓缸進(jìn)汽壓力降低蒸汽做功能力下降損失。

雖然中排非調(diào)整抽汽比冷再抽汽經(jīng)濟(jì)性好，但是由于中排調(diào)節(jié)抽汽增加了損失，當(dāng)采用非調(diào)整抽汽將供熱從冷再切為中排抽汽時(shí)隨著供汽量的增加經(jīng)濟(jì)性先降低再增加，收益平衡點(diǎn)的抽汽量計(jì)算。

收益平衡點(diǎn)抽汽量=(噸/小時(shí))，即當(dāng)采用中排調(diào)整抽汽來替代冷再熱蒸汽供熱時(shí)只有當(dāng)抽汽流量大于72.5噸/小時(shí)時(shí)才是經(jīng)濟(jì)的。同樣可以計(jì)算出當(dāng)采用中排調(diào)整抽汽來替代熱再熱蒸汽供熱時(shí)只有當(dāng)抽汽流量大于69.9噸/小時(shí)時(shí)才是經(jīng)濟(jì)的。

2.3 采用壓力匹配器后供熱經(jīng)濟(jì)性分析

采用壓力匹配器供熱提高經(jīng)濟(jì)型是與純粹采用節(jié)流調(diào)節(jié)將高參數(shù)蒸汽降壓高低參數(shù)供熱相比的，由于壓力匹配器利用部分高參數(shù)蒸汽能量來抽汽低壓蒸汽參數(shù)，增加了低壓蒸汽參數(shù)的供熱量，提高了經(jīng)濟(jì)性，但是當(dāng)高壓蒸汽參數(shù)和供熱出口參數(shù)不變時(shí)壓力匹配器低壓蒸汽抽吸量與低壓蒸汽壓力關(guān)系非常大，因此有時(shí)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(diào)整抽汽，根據(jù)上面的計(jì)算可知當(dāng)?shù)蛪赫羝捎谜{(diào)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(shù)蒸汽供汽不一定是經(jīng)濟(jì)的。

3 結(jié)語(yǔ)

純凝機(jī)組改為供熱機(jī)組后供熱經(jīng)濟(jì)性計(jì)算很復(fù)雜，由于現(xiàn)場(chǎng)的儀表精度不夠和測(cè)點(diǎn)不全依靠現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)無法計(jì)算，但是根據(jù)汽輪機(jī)廠提供的熱平衡數(shù)據(jù)通過以上計(jì)算分析可以得出以下結(jié)論。

(1)采用不調(diào)整抽汽時(shí)各抽汽點(diǎn)供熱經(jīng)濟(jì)性排序?yàn)橹信懦槠醿?yōu)于冷再抽汽供熱，冷再抽汽供熱優(yōu)于熱在抽汽供熱。

(2)采用熱再抽汽經(jīng)濟(jì)性比采用冷再供熱經(jīng)濟(jì)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(jīng)濟(jì)，但經(jīng)濟(jì)性太小可以忽略。

(3)中排采用調(diào)整抽汽經(jīng)濟(jì)性比采用非調(diào)整抽汽經(jīng)濟(jì)差，中排采用調(diào)整抽汽增加的損失相當(dāng)于22.5噸/小時(shí)的中排非調(diào)整抽汽量的節(jié)約量，如果采用中排調(diào)整抽汽替代冷再抽汽只有當(dāng)替代抽汽量大于72.5噸/小時(shí)時(shí)在經(jīng)濟(jì)上才是有收益的。

(4)采用壓力匹配器可以提高供熱的經(jīng)濟(jì)性，但是如果通過調(diào)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(jīng)濟(jì)的。

(5)以上討論的供熱經(jīng)濟(jì)性沒有計(jì)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(jīng)濟(jì)的。

附表 (汽輪機(jī)廠提供的熱平衡圖數(shù)據(jù))