基于灰色關(guān)聯(lián)度的抽凝機(jī)節(jié)能改造方案經(jīng)濟(jì)性分析

摘要：針對某熱電廠目前在運(yùn)行的抽凝機(jī)組，擬通過實(shí)施節(jié)能改造來提升經(jīng)濟(jì)效益。首先分析該熱電廠現(xiàn)有裝機(jī)及未來熱負(fù)荷增長的需求，列舉三種可選改造方案；其次，在可選方案的基礎(chǔ)上，進(jìn)行詳細(xì)的技術(shù)參數(shù)對比；最后，通過灰色關(guān)聯(lián)度分析理論，對三種改造方案進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)性分析。

關(guān)鍵詞：抽凝機(jī)；節(jié)能改造；灰色關(guān)聯(lián)度；經(jīng)濟(jì)性分析

中圖分類號：TK242" " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " 文章編號：1671-0797（2024）17-0070-04

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2024.17.017

0" " 引言

（抽）背壓式機(jī)組由于沒有冷源損失、供熱效益好、節(jié)能環(huán)保及折算后的發(fā)電煤耗低等優(yōu)點(diǎn)，在熱電聯(lián)產(chǎn)的企業(yè)中得到了越來越多的運(yùn)用[1]。抽凝機(jī)組雖調(diào)節(jié)靈活，但是存在冷源損失、發(fā)電煤耗高等缺點(diǎn)，政策上已經(jīng)不再允許新上抽凝機(jī)組，但在某些運(yùn)行時間較久的熱電廠，仍有部分抽凝機(jī)組在運(yùn)行的情況。受近兩年煤價飆升的影響，抽凝機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性差的劣勢愈加凸顯，甚至出現(xiàn)了虧本發(fā)電的情況，為響應(yīng)國家“碳達(dá)峰、碳中和”政策，抽凝機(jī)組節(jié)能改造勢在必行。

由于不同熱電廠供熱改造周期、資金投入等實(shí)際情況不一樣，抽凝機(jī)節(jié)能改造的評價方法不同，則選擇的改造方式也不盡相同。文獻(xiàn)[2]采用最優(yōu)動態(tài)規(guī)劃法的數(shù)學(xué)模型，以工程年總費(fèi)用最小為目標(biāo)函數(shù)，以確定的供熱負(fù)荷為實(shí)例優(yōu)化選取裝機(jī)方案；文獻(xiàn)[3]把基于空間概念的灰色關(guān)聯(lián)分析方法同供熱機(jī)組方案優(yōu)選相結(jié)合，為裝機(jī)方案的優(yōu)選提供了一種科學(xué)有效的方法。目前，抽凝機(jī)節(jié)能改造方案主要有：利舊原汽輪機(jī)本體刪減部分葉片[4]、利舊原汽輪機(jī)汽缸更換通流[5]、拆除原抽凝機(jī)新上背壓機(jī)組[6-8]。本文通過分析某熱電廠現(xiàn)有裝機(jī)及未來熱負(fù)荷增長的需求，列舉了三種改造方案，并進(jìn)行詳細(xì)的技術(shù)參數(shù)對比；基于灰色關(guān)聯(lián)度分析理論，對三種改造方案進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)性分析。

1" " 改造需求

某熱電廠現(xiàn)有三臺機(jī)組，#1機(jī)組CB15.8-8.83/2.55/0.98，#2機(jī)組CC25-8.83/2.55/0.98，#3機(jī)組B15-8.83/0.98。其中，B15-8.83/0.98在運(yùn)行，CC25機(jī)組停運(yùn)，CB15.8在運(yùn)行（在原另一臺CC25-8.83/2.55/0.98機(jī)組基礎(chǔ)上經(jīng)過拆除葉片改造而來），各機(jī)組額定進(jìn)汽量、抽汽量（對外供熱量）、排汽量（對外供熱量）如表1所示。

目前，由于煤價高企以及發(fā)電煤耗限制，#2機(jī)組CC25抽凝機(jī)目前處于停運(yùn)狀態(tài)。根據(jù)初步調(diào)研情況，預(yù)計2024年2.55 MPa.a等級熱負(fù)荷將要增加60 t/h，0.98 MPa.a等級熱負(fù)荷將要增加80 t/h。該熱電廠迫切需要進(jìn)行節(jié)能技改，來滿足熱用戶的用汽需求，同時增加電廠的經(jīng)濟(jì)效益。

2" " 抽凝機(jī)節(jié)能改造方案

抽凝機(jī)節(jié)能改造主要方法有利舊原汽輪機(jī)本體刪減部分葉片、利舊原汽輪機(jī)前汽缸更換整個通流及排汽缸、拆除原抽凝機(jī)組新上背壓機(jī)組。

利用原汽輪機(jī)本體刪減部分葉片改造（圖1），按照所需排汽壓力在適當(dāng)位置增加盲板及軸封隔熱擋板（使蒸汽不進(jìn)入汽缸后部及排汽缸），并增加配重輪防止臨界轉(zhuǎn)速靠近額定轉(zhuǎn)速，該熱電廠已經(jīng)有此類改造經(jīng)驗(yàn)。這種改造方案，改造工作量小（無須改動原基礎(chǔ)）、投資小、周期短，根據(jù)多個熱電廠實(shí)際的改造經(jīng)驗(yàn)，改造后汽輪機(jī)內(nèi)效率差（無法通過增加葉片級數(shù)提高效率）、漏汽量大，轉(zhuǎn)子對外界干擾變得敏感，導(dǎo)致振動大、運(yùn)行不穩(wěn)定。

利舊原汽輪機(jī)前汽缸更換整個通流及排汽缸，拆除原冷凝排汽缸，重新進(jìn)行汽輪機(jī)通流設(shè)計，增加背壓排汽缸，如圖2所示。這種改造方案，改造工作量稍大（需要改造部分基礎(chǔ)）、投資較小、周期較短，改造后汽輪機(jī)內(nèi)效率不高，運(yùn)行不穩(wěn)定。

拆除原抽凝機(jī)組新上背壓機(jī)組，如圖3所示，改造工作量大（需要改造部分基礎(chǔ)）、投資大、周期相對長，根據(jù)多個熱電廠實(shí)際的改造經(jīng)驗(yàn)，改造后汽輪機(jī)內(nèi)效率高、運(yùn)行可靠穩(wěn)定，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

3" " 抽凝機(jī)三種改造方案經(jīng)濟(jì)性分析比對

根據(jù)前面所述的利舊原汽輪機(jī)本體刪減部分葉片、利舊原汽輪機(jī)前汽缸更換整個通流及排汽缸、拆除原抽凝機(jī)組新上背壓機(jī)組三種改造方案，改造為抽背機(jī)組后的技術(shù)參數(shù)對比如表2所示，三種改造方案的年收益對比如表3所示，三種改造方案投資回收期對比如表4所示。

4" " 灰色關(guān)聯(lián)度理論及分析步驟

灰色關(guān)聯(lián)分析[9]的基本思想是根據(jù)序列曲線的幾何形狀的相似程度來判斷其聯(lián)系是否緊密。曲線越接近，相應(yīng)序列之間的關(guān)聯(lián)度就越大，反之就越小?；疑P(guān)聯(lián)分析有兩個應(yīng)用：一是可以用來進(jìn)行系統(tǒng)分析，分析每個因素對結(jié)果的影響程度；二是用來解決隨時間變化的綜合評價類問題。其分析的基本步驟如下：

1）確定分析數(shù)列。確定反映系統(tǒng)行為特征的參考數(shù)列和影響系統(tǒng)行為的比較數(shù)列。反映系統(tǒng)行為特征的數(shù)據(jù)序列，稱為參考數(shù)列；影響系統(tǒng)行為的因素組成的數(shù)據(jù)序列，稱為比較數(shù)列。

2）對變量進(jìn)行無量綱化預(yù)處理。由于系統(tǒng)中各因素列中的數(shù)據(jù)可能因量綱不同，不便于比較或在比較時難以得到正確的結(jié)論，因此在進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)度分析時，一般都要進(jìn)行數(shù)據(jù)的無量綱化處理。處理方法：

3）計算子序列中各個指標(biāo)與母序列的關(guān)聯(lián)系數(shù)。

4）計算灰色關(guān)聯(lián)度。

5）關(guān)聯(lián)度排序。因素間的關(guān)聯(lián)程度，主要是用關(guān)聯(lián)度的大小次序描述，而不僅是關(guān)聯(lián)度的大小。通過大小次序的比較，得出子序列對母序列關(guān)聯(lián)度的大小，即影響力度。

5" " 基于灰色關(guān)聯(lián)度的三種改造方案經(jīng)濟(jì)性分析

6" " 結(jié)論

經(jīng)濟(jì)效益是企業(yè)賴以生存的基礎(chǔ)，小型抽凝機(jī)供熱存在能耗高、效率低、供熱效益差等缺點(diǎn)，在目前高煤價的市場形勢下，不管是考慮政策還是企業(yè)經(jīng)營要求，對抽凝機(jī)進(jìn)行節(jié)能改造都刻不容緩。

本文根據(jù)某熱電廠的現(xiàn)有裝機(jī)方案以及未來熱負(fù)荷增長情況，分析抽凝機(jī)改造為背壓機(jī)的實(shí)際需求；列舉了三種可選的改造方案，并進(jìn)行了詳細(xì)的技術(shù)參數(shù)分析對比；再通過灰色關(guān)聯(lián)度分析理論進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)性分析，得到以下結(jié)論：為獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益，需要投入更多的改造資金以及更長的改造周期。

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收稿日期：2024-05-15

作者簡介：楊寶童（1978—），男，浙江杭州人，工程師，主要從事汽輪機(jī)工程及技術(shù)支持方面的工作。