壓力匹配器在大型機組供熱改造中的應(yīng)用及運行優(yōu)化

楊波 范建清

摘要：為了響應(yīng)國家“上大壓小”節(jié)能減排的政策，越來越多電力企業(yè)對現(xiàn)有大型機組進行供熱改造。而在改造中應(yīng)用壓力匹配器以提高供熱經(jīng)濟性，成為了供熱改造的新趨勢。本文以蘇州望亭發(fā)電廠2012年進行的供熱改造作為參考案例，介紹了壓力匹配器的原理、結(jié)構(gòu)、調(diào)節(jié)方式以及投運后的具體情況。為同類機組的改造及運行提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：大型機組；供熱改造；壓力匹配器

1.前言

伴隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，日益嚴(yán)重的環(huán)境問題越來越引起國家的重視。針對排污大戶的電力行業(yè)，國家制定了“上大壓小”等有針對性的節(jié)能減排政策。為了更好利用相關(guān)政策，提高企業(yè)競爭力，越來越多的電力企業(yè)選擇了對現(xiàn)有機組進行供熱改造。截止2009年12月，江蘇省有約20家發(fā)電廠共60臺135 MW，300MW，600 MW機組已進行或正準(zhǔn)備進行供熱改造。[1]而為了同時滿足供熱需求及提高供熱經(jīng)濟性，在供熱改造中應(yīng)用壓力匹配器成為了越來越多電力企業(yè)的選擇。本文將以望亭發(fā)電廠2012年進行的供熱改造為例，進行說明。

2.壓力匹配器在供熱改造中的應(yīng)用

2.1 壓力匹配器的構(gòu)造及原理

圖2-1 壓力匹配器原理圖

汽輪機壓力匹配器是用噴射原理（如圖2-1），以高壓蒸汽作為驅(qū)動汽通過高速噴咀引射汽輪機的部分抽汽和背壓汽等較低壓力的蒸汽（即為吸入汽），使之壓力提高，以滿足各種不同蒸汽壓力用戶要求的一種高效節(jié)能設(shè)備。在驅(qū)動汽入口安裝調(diào)節(jié)閥門，用以控制匹配器供汽量。

2.2 在供熱改造中應(yīng)用壓力匹配器的優(yōu)勢

機組供熱改造的方式可以分為兩種，一種是對汽輪機整體進行重新設(shè)計改造，專門設(shè)計一路抽汽用以供熱；另一種則是利用現(xiàn)有抽汽進行供熱。前一種方式雖然安全性高，參數(shù)穩(wěn)定，但投資大，改造周期長，故大部分電力企業(yè)均采用后一種方式進行改造。

而在傳統(tǒng)利用現(xiàn)有抽汽進行改造過程中，均存在著很大的節(jié)流及壓降損失。根據(jù)外廠經(jīng)驗，一臺330MW機組高壓缸排汽壓力為3.7MPa左右。要降壓到1.5MPa左右供熱。中壓缸到低壓缸聯(lián)通管上開孔抽汽，壓力也在0.9MPa左右，而生活用汽一般0.4MPa就足夠了，也造成了由0.9MPa到0.4MPa的節(jié)流損失，在供生活用汽250t/h時，損失發(fā)電能力1000萬kW左右。[2]因此，利用壓力匹配器，從機組抽汽中選取高、低兩組汽源進行綜合利用，成為了提高機組供熱經(jīng)濟性的絕佳方法。

3.參考供熱系統(tǒng)改造情況簡介

本文參考供熱系統(tǒng)主要由兩條供熱線路組成，主要供熱機組為2臺凝氣式330MW燃煤機組（分別是11號機組、14號機組）,另設(shè)2臺凝氣式660MW燃煤機組（分別是3號機組、4號機組）作為備用。正常運行時兩臺匹配器分別由11號機組熱再、14號機組熱再，作為匹配器驅(qū)動汽汽源，將11號機組中排作為匹配器吸入汽汽源。

4.壓力匹配器實際運行情況分析

為驗證匹配器的經(jīng)濟性及調(diào)節(jié)特性，在只投運一臺匹配器（由11號機組熱再抽汽作為驅(qū)動汽汽源，由11號機組中排抽汽作為吸入汽汽源），對匹配器進行變工況數(shù)據(jù)采集。

對于壓力匹配器來說，影響其工況的參數(shù)主要有：驅(qū)動汽壓力、吸入汽壓力、匹配器調(diào)壓閥開度。而判定其運行經(jīng)濟性主要參考數(shù)據(jù)為吸收比，即吸入汽流量/驅(qū)動汽流量。為此，分別選取3組工況數(shù)據(jù)作為對比試驗。具體數(shù)據(jù)如下。

工況1：驅(qū)動汽壓力2.7MP，吸入汽壓力0.9MPa

匹配器調(diào)壓閥開度（%） 驅(qū)動汽流量

（t/h） 吸入汽流量

（t/h） 吸收比

49 37 0 0

52 39 7 0.18

58 39 14 0.36

63 44 11 0.25

69 45 14 0.31

75 46 22 0.48

80 54 24 0.44

表4-1工況1狀態(tài)下匹配器主要參數(shù)變化數(shù)據(jù)

工況2：驅(qū)動汽壓力2.8MP，吸入汽壓力0.9MPa

匹配器調(diào)壓閥開度(%) 驅(qū)動汽流量

（t/h） 吸入汽流量

（t/h） 吸收比

49 38 0 0

50 39 10 0.26

51 40 18 0.45

55 43 20 0.47

62 47 22 0.47

65 48 26 0.54

77 54 36 0.57

81 57 38 0.67

表4-2工況2狀態(tài)下匹配器主要參數(shù)變化數(shù)據(jù)

由表4-1、表4-2中數(shù)據(jù)可以很明顯的分析得出，當(dāng)匹配器調(diào)壓閥開度低至一定程度時，即驅(qū)動汽流量過低時，吸入汽流量將到零。同時，當(dāng)驅(qū)動蒸汽壓力約接近匹配器額定值時，其吸收比越大。

工況3：驅(qū)動汽壓力2.9MPa，匹配器調(diào)壓閥開度55%

吸入汽壓力(MPa) 驅(qū)動汽流量

(MPa) 吸入汽流量

(MPa) 吸收比

0.887 41 0 0.00

0.887 42 5 0.12

0.887 43 6 0.14

0.887 43 7 0.16

0.894 43 7 0.16

0.894 44 9 0.20

0.894 44 10 0.23

0.894 45 12 0.27

0.886 45 13 0.29

表4-3 工況3狀態(tài)下匹配器主要參數(shù)變化數(shù)據(jù)

由表4-3可以看出，在驅(qū)動汽壓力、匹配器調(diào)壓閥開度保持基本不變的前提下，提高吸入汽壓力可以一定程度上改善吸收比。

5.結(jié)論

通過參考機組的實際運行，經(jīng)過上述數(shù)據(jù)分析，可以得出一下結(jié)論：

(1) 利用匹配器供熱改造后，確實能夠在滿足供熱參數(shù)需要的前提下，減少高壓抽汽的使用量，即有效提高了機組的經(jīng)濟性。

(2) 當(dāng)驅(qū)動汽流量過低時，匹配器將無法實現(xiàn)抽吸吸入汽，即匹配器將失效。

(3) 當(dāng)其余工況相似的情況下，提高驅(qū)動汽壓力，越接近匹配器設(shè)計值，其吸收比越高。

(4) 當(dāng)其余工況相似的情況下，提高驅(qū)動汽壓力，越接近匹配器設(shè)計值，其吸收比越高。

由于大部分進行供熱改造的大型機組同時承擔(dān)著供電任務(wù)，故工況很難維持在設(shè)計值。如能在運行中，參考上述經(jīng)驗，將可以一定程度上提高供熱經(jīng)濟性。

6.參考文獻

[1]陳國年，劉今，周強，盧承斌。凝汽機組改供熱后對運行經(jīng)濟性的影響分析[J].江蘇電機工程，2011年1月第30卷第1期，9-13。

[2]王汝武。大型凝汽機組改造成供熱機組的最佳途徑[J].節(jié)能與環(huán)保，2009年第6期，53-54。