K-320-23.5-4型機(jī)組大負(fù)荷區(qū)主抽氣器不同運(yùn)行方式的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析

宋德宇

(華能營(yíng)口仙人島熱電有限責(zé)任公司，遼寧 營(yíng)口 115009)

傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為：對(duì)于運(yùn)行中的凝汽式單元機(jī)組，只要能保證出力，主抽氣器投用的臺(tái)數(shù)越少越好，因?yàn)槠渌牡膹S(chǎng)用汽減少。隨著大容量單元機(jī)組在我國(guó)的普及，這一觀點(diǎn)漸漸暴露出其片面性。

以某電廠(chǎng)引進(jìn)的K-320-23.5-4型機(jī)組為例，經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，在同樣滿(mǎn)足出力的前提下，投用2臺(tái)主抽工作比投用1臺(tái)主抽工作更有實(shí)際意義。前者的經(jīng)濟(jì)性、運(yùn)行可靠性、主輔機(jī)效率與設(shè)備壽命損耗均要好于后者。

1 試驗(yàn)方式、數(shù)據(jù)及計(jì)算結(jié)果

在相關(guān)人員的配合下，僅考察冬季一個(gè)季度，按如下2種方式對(duì)運(yùn)行中的1#機(jī)組做了多次試驗(yàn)，現(xiàn)象是一致的：

1)大負(fù)荷區(qū)(260 MW以上)穩(wěn)定工況下，其他方式不變，鍋爐側(cè)不做任何調(diào)整，汽輪機(jī)側(cè)由1臺(tái)主抽氣器變?yōu)?臺(tái)運(yùn)行，記錄增投前后穩(wěn)定工況的各相關(guān)參數(shù)。

2)大負(fù)荷區(qū)穩(wěn)定工況下，其他方式不變，主抽氣器由1臺(tái)變?yōu)?臺(tái)運(yùn)行，當(dāng)機(jī)組負(fù)荷上漲后，鍋爐側(cè)做調(diào)整(減煤)，維持原負(fù)荷，記錄負(fù)荷波動(dòng)及減煤量；然后將增投的主抽停止，負(fù)荷下降，鍋爐側(cè)加煤維持原負(fù)荷，穩(wěn)定后記錄負(fù)荷波動(dòng)及加煤量。

隨機(jī)抽取其中5次試驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算出每次試驗(yàn)中2臺(tái)主抽工作和1臺(tái)主抽工作的端差增量、排汽壓力增量、負(fù)荷增量、給水流量增量及增量的平均值。主要數(shù)據(jù)列入表1，表中RQ737、RQ738是1#、2#主抽氣器的編號(hào)。

表1 試驗(yàn)數(shù)據(jù)及計(jì)算結(jié)果

從表1中可以看出，無(wú)論RQ738運(yùn)行時(shí)增投RQ737，還是RQ738和RQ737同時(shí)運(yùn)行時(shí)減掉RQ737，各參數(shù)變化趨勢(shì)基本是一致的，即其他條件不變時(shí)，在機(jī)組大負(fù)荷區(qū)，2臺(tái)主抽與1臺(tái)主抽相比：

1)排氣壓力平均降低了1.44 kPa，若鍋爐燃燒率不變，機(jī)組負(fù)荷平均提高了3.8 MW，這與前蘇聯(lián)資料中“300 MW機(jī)組真空每變化1 kPa功率變化3.34 MW”相吻合；若維持負(fù)荷不變，則鍋爐給煤機(jī)轉(zhuǎn)速減60 rpm，對(duì)應(yīng)減煤量相當(dāng)于3～4 MW負(fù)荷。

2)機(jī)組負(fù)荷增大(3.8 MW)而給水流量卻減少，平均減少△F=3.8 t/h。

2 效益與可靠性

2.1 考察效益

核算整個(gè)冬季增投1臺(tái)主抽氣器所耗廠(chǎng)用汽的累積折價(jià)與因增投主抽氣器而多發(fā)電創(chuàng)收(鍋爐燃燒率一定，不調(diào)整)或少耗煤節(jié)能折價(jià)(機(jī)組負(fù)荷一定，鍋爐減煤)的差額，即可對(duì)主抽氣器不同運(yùn)行方式的效益做出定量分析。核算時(shí)的基本數(shù)據(jù)如下(以1997年實(shí)際數(shù)據(jù)為例)：

1)冬季日平均單機(jī)用煤取11月和12月的平均值為G=2 600/24=108.3 t/h；

2)冬季日平均單機(jī)發(fā)電量取11月和12月的平均值為W=260 MW，對(duì)應(yīng)此電量的蒸汽量為DO=260/320×1 000=825.5 t/h；

3)電廠(chǎng)電價(jià)(當(dāng)時(shí)電價(jià))為X=0.435 元/(kW·h)；

4)電廠(chǎng)煤發(fā)熱量(取11月和12月平均值)為J=5 900 kcal/kg，對(duì)應(yīng)于此發(fā)電量的電廠(chǎng)煤價(jià)為Y=0.052×5 900 =306.8 元/t；

5)每臺(tái)主抽氣器額定耗汽量為R=1.5 t/h；

6)冬季按90 d計(jì)算，每天大負(fù)荷區(qū)時(shí)間取保守值為12 h，則冬季增投主抽氣器時(shí)間為T(mén)=90×12=1 080 h；

7)化學(xué)制水費(fèi)用(包括工質(zhì)損失等費(fèi)用)估取為HO=8.0 元/t；

8)給水除氧、加熱費(fèi)用估取為H1=1.0 元/t。

根據(jù)上述數(shù)據(jù)，則有：

1)冬季增投一臺(tái)主抽多耗氣量為D=TR=1 080×1.5=1 620 t；

2)按保守算法計(jì)算單位汽價(jià)為H=GY/DO+HO= 108.3×306.8/812.5 + 8.0=48.89 元/t；

所以，冬季增投1臺(tái)主抽耗汽折價(jià)為Y1=DH-D1=48.49×1 620-36 936=41 618 元。

而增投主抽后負(fù)荷增量為△N=3.8 MW，每個(gè)冬季創(chuàng)收為Y2=△NXT=3.8×1 000×0.435×1 080=1 785 240 元。

若維持負(fù)荷不變，則增投1臺(tái)主抽后，每個(gè)冬季鍋爐減煤量折價(jià)為Y3=△NGTY/W=3.8×108.3×1 080×306.8/260=524 467 元。

由此可見(jiàn)，不同運(yùn)行方式的效果大不相同，當(dāng)其他條件不變時(shí)，2臺(tái)主抽氣器比1臺(tái)主抽氣器運(yùn)行多發(fā)電的凈增效益為

△Y1=Y2-Y1=1 785 240-41 618=174.36 萬(wàn)元

或少耗煤節(jié)能為

△Y2=Y3-Y1=524 467-41 618=48.28 萬(wàn)元

每臺(tái)機(jī)每冬季節(jié)能折合標(biāo)煤為

湯翠沒(méi)看走眼，侯大同溫柔體貼，結(jié)婚九年沒(méi)跟她紅過(guò)一次臉。即使湯翠跟他急，人家侯大同也是一副知錯(cuò)就改的態(tài)度?？蓽洳⒉粷M(mǎn)足——恐怕這事攤在任何女人身上都不會(huì)滿(mǎn)足，侯大同不舉。起初，湯翠并沒(méi)當(dāng)回事，兩個(gè)人好，不一定非得做那事啊。偏偏侯大同自己忍不住，還要撩撥她——可能是心存歉疚吧。這一來(lái)，湯翠才意識(shí)到男人不舉的可怕。就像一桌菜上全了，卻不讓人吃，你說(shuō)急不急人？

△Y3=524 467/306.8×5 900/7 000=1 440.84 tce

2.2 考察安全可靠性

1)提高真空后，對(duì)主機(jī)和輔機(jī)的效率、設(shè)備壽命及可靠性的影響。

顯然，機(jī)組大負(fù)荷區(qū)1臺(tái)主抽氣器工作只能維持排汽壓力為P1=6.18 kPa左右，高于設(shè)計(jì)值4.78 kPa較多，因此凝汽器氣阻增加，傳熱端差較大(平均為26.5 ℃)，凝結(jié)水過(guò)冷度也比正常值偏高，蒸汽做功能力降低，主機(jī)及給水泵驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)效率下降，機(jī)組經(jīng)濟(jì)性不好。同時(shí)，由于該機(jī)組低壓軸承采用了不落地的型式，當(dāng)真空低時(shí)，排氣室溫度高，對(duì)機(jī)組膨脹不利，也易使機(jī)組振動(dòng)加劇，使主機(jī)安全可靠性降低。

另外，1臺(tái)主抽氣器工作時(shí)，由于抽氣量大，本身容易過(guò)負(fù)荷，自身壽命會(huì)大大降低。而2臺(tái)抽氣器運(yùn)行時(shí)，主機(jī)排汽壓力降至P2=4.74 kPa，接近經(jīng)濟(jì)真空，使傳熱端差大大降低(平均為20.6 ℃)，主機(jī)、給水泵驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)效率提高，直觀表現(xiàn)為負(fù)荷增大了3.8 MW，而給水流量卻下降了3.8 t/h。同時(shí)，2臺(tái)主抽氣器分擔(dān)抽氣量，對(duì)設(shè)備自身壽命有利，安全可靠性好。若機(jī)組調(diào)峰至低負(fù)荷，視真空情況可隨時(shí)停1臺(tái)抽氣器，仍使真空接近額定值，運(yùn)行方式也非常靈活。

2)增投主抽氣器與機(jī)組振動(dòng)。

因2臺(tái)機(jī)組轉(zhuǎn)子振動(dòng)(軸振)均較大，而真空的變化是軸振變化的隨機(jī)擾動(dòng)源之一，因此，主抽氣器是否增投還要參考本機(jī)振動(dòng)狀況。若振動(dòng)狀況不穩(wěn)(幅值較大，變動(dòng)頻繁，變動(dòng)量較大)，則增投主抽氣器調(diào)整真空就應(yīng)謹(jǐn)慎，應(yīng)考慮到真空變化后可能對(duì)低壓缸各瓦標(biāo)高的影響；若機(jī)組振動(dòng)狀況穩(wěn)定且增投主抽后的結(jié)果是使真空接近設(shè)計(jì)真空，使低壓部分各瓦標(biāo)高趨于設(shè)計(jì)值，則主機(jī)軸振、瓦振都有變好的趨勢(shì)。試驗(yàn)結(jié)果證明，在真空由P1=6.18 kPa變化到P2=4.74 kPa范圍內(nèi)，在本機(jī)現(xiàn)有振動(dòng)狀況(較穩(wěn)定)下，增投1臺(tái)主抽氣器保持大負(fù)荷區(qū)的接近設(shè)計(jì)真空運(yùn)行對(duì)振動(dòng)是有利的。

3 結(jié) 論

綜上所述，在保證機(jī)組出力的前提下，投1臺(tái)主抽氣器工作與投1臺(tái)主抽氣器工作相比，實(shí)際上就是為節(jié)省廠(chǎng)用汽而犧牲真空，弊遠(yuǎn)大于利，直接表現(xiàn)為增投主抽后巨大的效益差：

1)若鍋爐燃燒率一定，則2臺(tái)機(jī)可多發(fā)電凈增效益 2×174.36萬(wàn)元/冬季；

2)若機(jī)組負(fù)荷一定，則可少耗煤節(jié)能 2×48.28萬(wàn)元/冬季，折合標(biāo)準(zhǔn)煤2×1 440.84 t/冬季。

這個(gè)差異不僅對(duì)冬季有效，對(duì)春、夏、秋三季仍有效，全年效益更為可觀。因此，證實(shí)了“只要能維持機(jī)組出力，主抽氣器投用越少越好”觀點(diǎn)的片面性，類(lèi)似電廠(chǎng)機(jī)組可進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。

[1] 翦天聰.汽輪機(jī)原理[M].北京：中國(guó)電力出版社，2004.

[2] 姜 陽(yáng)，楊倩玉，王 雷.在網(wǎng)運(yùn)行機(jī)組負(fù)荷優(yōu)化分配[J].沈陽(yáng)工程學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2017，13(3)：229-233.

[3] 薛東發(fā)，王 波，馬汀山，等.300 MW火電機(jī)組凝汽器抽氣系統(tǒng)節(jié)能改造經(jīng)濟(jì)性分析[J].發(fā)電設(shè)備，2014,28(1)：40-42.