某電廠高加外置蒸汽冷卻器設(shè)置的探討

孔德浩

(山東電力工程咨詢院,山東濟南 250000)

某電廠高加外置蒸汽冷卻器設(shè)置的探討

孔德浩

(山東電力工程咨詢院,山東濟南 250000)

本文結(jié)合某2×350MW火電機組工程設(shè)計,對采用高加外置蒸汽冷卻器進行了經(jīng)濟性探討,得出了比較結(jié)論。

蒸汽冷卻器 經(jīng)濟

某工程為350MW超臨界機組,三級抽汽溫度比較高,達到了476．8℃。為了提高機組的熱效率,在鍋爐省煤器入口增加外置式蒸汽冷卻器,進一步提高了給水的溫度,經(jīng)過計算減小汽機熱耗18．6KJ/KWh,考慮鍋爐效率及管道效率相當(dāng)于節(jié)約發(fā)電標(biāo)煤0．474g/KWh,具有較高的節(jié)能效益。本工程采用100%流量的外置式蒸汽冷卻器配置方案,回收年限約7．3年。

1 工程概況

工程擬建設(shè)2×350MW超臨界燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)供熱機組,鍋爐為超臨界參數(shù)變壓運行直流爐,單爐膛、一次中間再熱、平衡通風(fēng)、運轉(zhuǎn)層以上露天布置、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)Π型鍋爐。汽輪機采用超臨界、一次中間再熱、單軸、兩缸兩排汽、抽汽凝汽式,配置350MW水氫氫汽輪發(fā)電機。

2 高加設(shè)置外置式蒸汽冷卻器必要性分析

該工程三級抽汽溫度達到476．8℃,其飽和溫度為217．61℃,蒸汽過熱度達到近260℃,而3號高加上端差為0℃,對于設(shè)置內(nèi)置式蒸汽冷卻段的高壓加熱器來說,很難進一步降低上端差,因此可以考慮利用三級抽汽高的蒸汽過熱度,通過設(shè)置獨立的外置式蒸汽冷卻器,進一步提高省煤器入口給水的溫度,提升機組的熱效率。

設(shè)置了外置式蒸汽冷卻器后,缺點是增加了給水的管道阻力,增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性和初投資,需要通過比較來確定設(shè)置外置式蒸汽冷卻器方案的合理性。

2.1 未設(shè)外置式蒸汽冷卻器給水回?zé)嵯到y(tǒng)計算

未設(shè)置外置式蒸汽冷卻器方案如圖1,給水回?zé)嵯到y(tǒng)按照常規(guī)布置,給水經(jīng)過1號高壓加熱器加熱后進入鍋爐省煤器。（如表2．1）

2.2 設(shè)外置式蒸汽冷卻器給水回?zé)嵯到y(tǒng)計算

表2.1 未設(shè)外置式蒸汽冷卻器給水系統(tǒng)計算數(shù)據(jù)

表2.2 設(shè)置外置式蒸汽冷卻器給水系統(tǒng)計算數(shù)據(jù)

表3

圖1

圖2

設(shè)置外置式蒸汽冷卻器方案如圖2所示,給水經(jīng)過1號高壓加熱器加熱后,進入外置式蒸汽冷卻器,由具有較高過熱度的三級抽汽進一步加熱給水,被加熱后的給水送入省煤器。這樣給水在進入省煤器前,通過再熱后具有較高過熱度的三級抽汽把給水加熱到了一級抽汽無法加熱到的溫度,提升了機組的熱效率。

本文外置式加熱器的容量暫按設(shè)置全流量。經(jīng)過計算,全流量的外置式蒸汽冷卻器的外形比較大,水室基本與高加的水室尺寸相同,相當(dāng)于一個高壓加熱器的過熱蒸汽冷卻段,短而粗,而且造成初投資上升。加熱器廠建議部分流量通過外置式蒸汽冷卻器,冷卻器內(nèi)部自帶給水旁路,在出口之前匯合?？梢愿鶕?jù)溫升要求來計算旁通掉的流量多少。

本文暫按照100%的給水流量被加熱來計算。（如表2．2）

表4

2.3 設(shè)外置式蒸汽冷卻器經(jīng)濟效益計算

在設(shè)置外置式蒸汽冷卻器之前,汽機的熱耗為7681．6KJ/KWh,設(shè)置外置式蒸汽冷卻器后,汽機的熱耗將為7663．0KJ/KWh,熱耗減少了18．6KJ/KWh,考慮鍋爐效率、管道效率因素影響相當(dāng)于節(jié)約發(fā)電標(biāo)煤耗0．474g/KWh。經(jīng)過與加熱器廠家咨詢,設(shè)置外置式蒸汽冷卻器需增加初投資大約70萬元。本工程按照全年利用小時數(shù)5500小時,標(biāo)煤價按照800元/t計算,每年可節(jié)約燃料費用73．0642萬/年。

計算過程如下：

(1)機組設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)煤耗計算（見表3）

(2)機組收益對比（見表4）

(3)投資回收分析：

采用蒸汽冷卻器一臺機組每年可增收22．25萬元,但初投資全廠需增加105萬元。

經(jīng)濟性對比,采用用動態(tài)投資回收期法計算出本方案與基準(zhǔn)方案投資差額的回收年限。設(shè)投資差額回收年限為n,則

n=1-log(1+i) (1－ΔU×i×(1+i)/ΔB)

式中：ΔU——與基準(zhǔn)相比投資增加的費用(萬元);

ΔB——本方案帶來的收益(萬元);

i ——為年利率(%),本工程按6．55%。

則回收年限n=7．30年。

3 結(jié)語

設(shè)置外置式蒸汽冷卻器能夠提高鍋爐省煤器入口的溫度,提高機組的熱效率,降低汽機熱耗。根據(jù)汽機廠熱平衡圖,增加外置式蒸汽冷卻器后,汽機熱耗減少了18．6KJ/KWh,考慮鍋爐效率、管道效率因素影響相當(dāng)于節(jié)約發(fā)電標(biāo)煤耗0．474g/KWh,采用外置蒸汽冷卻器方案的初投資回收年限約7．3年,具有較好的節(jié)能效益。

[1]GB50660-2011《大中型火力發(fā)電廠設(shè)計規(guī)范》.