330MW機(jī)組高再抽汽供熱改造經(jīng)濟(jì)性評價(jià)

劉桂生 任志平 馮志剛

（國電諫壁發(fā)電廠，江蘇 鎮(zhèn)江 212006）

330MW機(jī)組高再抽汽供熱改造經(jīng)濟(jì)性評價(jià)

劉桂生 任志平 馮志剛

（國電諫壁發(fā)電廠，江蘇 鎮(zhèn)江 212006）

描述了國電諫壁發(fā)電廠300M W機(jī)組高再抽汽供熱改造情況，指出了《火力發(fā)電廠技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)計(jì)算方法》中規(guī)定的供熱機(jī)組供熱比計(jì)算方法以及焓降法、熱量法在供熱機(jī)組經(jīng)濟(jì)性評價(jià)中的局限性，提出了供熱機(jī)組經(jīng)濟(jì)性評價(jià)方法，為機(jī)組發(fā)電、供熱成本的核算和供熱改造的經(jīng)濟(jì)性評價(jià)提供比較準(zhǔn)確的依據(jù)。

330M W機(jī)組；供熱改造；性能試驗(yàn)；經(jīng)濟(jì)性評價(jià)

一、抽汽供熱改造基本情況

國電諫壁發(fā)電廠7～10號機(jī)組是在早期國產(chǎn)300MW機(jī)組的基礎(chǔ)上，經(jīng)汽輪機(jī)通流部分改造而成的N330-165/535/535型亞臨界中間再熱凝汽式汽輪機(jī)。2007年至2008年，電廠抓住鄰近的工業(yè)園區(qū)工業(yè)用汽需求量越來越大的機(jī)遇，動態(tài)投資1235萬元，對四臺機(jī)組實(shí)施供熱改造，每臺機(jī)組從再熱器熱段抽汽66t/h，從給水泵中間抽頭母管抽出的減溫水量14t/h，經(jīng)減溫減壓后滿足供汽參數(shù)的要求，最終通過供熱母管向用戶供出80t/h的蒸汽。

1.改造關(guān)鍵技術(shù)

原機(jī)組額定出力為330MW，由原設(shè)計(jì)單位提供了在設(shè)計(jì)背壓下300MW、270MW、240MW、180MW下抽汽66t/h的熱平衡圖。同時(shí)校核確認(rèn)：7～10號機(jī)組在不同工況下的汽輪機(jī)軸向推力都在推力軸承承受范圍內(nèi)；高壓缸葉片壓力均低于設(shè)計(jì)最大載荷壓力，中壓缸和低壓缸的葉片受力低于設(shè)計(jì)值；每臺機(jī)凝汽器多補(bǔ)水80t/h，目前化水的制水能力、補(bǔ)水泵的出力和補(bǔ)水管線的口徑已足夠滿足因供汽而增加的補(bǔ)水量的需求；給水泵中間抽頭流量增加14t/h水作供熱減溫減壓器減溫水是可行的；凝結(jié)水泵增加流量可行。

2.改造后運(yùn)行情況

改造后經(jīng)試驗(yàn)各工況點(diǎn)試驗(yàn)參數(shù)與熱平衡圖提供的參數(shù)相比基本吻合，在AGC調(diào)節(jié)工況下，主機(jī)的軸位移、推力瓦溫及各監(jiān)視段壓力等均在正常范圍內(nèi)。在最大供汽流量（80t/h）下，接帶最高負(fù)荷值折算到設(shè)計(jì)背壓工況下可帶315MW長期運(yùn)行，影響負(fù)荷約15MW左右。為滿足最大抽汽供熱量及供熱參數(shù)，一般要求負(fù)荷在180MW以上。

二、問題的提出

在熱電聯(lián)產(chǎn)中，對如何科學(xué)合理的計(jì)算熱力產(chǎn)品（供熱）成本是企業(yè)必須要研究的課題。在供熱改造后，機(jī)組在利用熱能發(fā)電的同時(shí)向用戶提供具有一定壓力和溫度的蒸汽，企業(yè)在機(jī)組供熱改造經(jīng)濟(jì)性評價(jià)和核算熱電產(chǎn)品的成本時(shí)需要一個分?jǐn)偀帷㈦姵杀镜谋壤?，即供熱比，有了確定的供熱比，就可以分別核算供熱的變動成本和固定成本，為供熱定價(jià)提供成本數(shù)據(jù)。

企業(yè)通常會依據(jù)《火力發(fā)電廠技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)計(jì)算方法》（DL/T 904-2004）中規(guī)定的供熱機(jī)組供熱比計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算，供熱比是指統(tǒng)計(jì)期內(nèi)機(jī)組用于供熱的熱量與汽輪機(jī)熱耗量的比值，即：

式中：α——供熱比；Qgr——供熱量；Qsr——汽輪機(jī)熱耗量；Dr——供熱抽汽量；D0——汽輪機(jī)進(jìn)汽量；ir——汽輪機(jī)抽汽焓；ih——熱網(wǎng)回水焓；如無回水，則ih為0；io——汽輪機(jī)進(jìn)汽焓；ifw——鍋爐給水焓；Dzr——再熱蒸汽流量；irz——再熱蒸汽出口焓；ilz——再熱蒸汽進(jìn)口焓。

企業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐中，熱量法有很大的局限性，對具有回?zé)嵯到y(tǒng)的機(jī)組，公式中用到的再熱蒸汽流量Dzr一般不直接測量和統(tǒng)計(jì)，所以機(jī)組吸熱量Qsr實(shí)際無法計(jì)算。因此，《火力發(fā)電廠技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)計(jì)算方法》中（127）公式也就無實(shí)際意義，使得供熱機(jī)組的發(fā)電、供熱煤耗率無法確定。

三、常規(guī)熱平衡計(jì)算分析方法的局限性

依據(jù)熱平衡設(shè)計(jì)圖計(jì)算，供熱前機(jī)組每小時(shí)發(fā)電30萬kW·h，需消耗92.35t標(biāo)煤，計(jì)算供電煤耗324g/ kW·h。每小時(shí)供熱80t/h(其中抽汽66t/h，加減溫水14t/h)，同樣發(fā)電30萬kW·h，主蒸汽流量需增加64t，需消耗98.79t標(biāo)煤，計(jì)算供電煤耗314.3g/kW·h。

1.焓降法

焓降法是按供熱抽汽的實(shí)際焓降不足與新汽焓降之比來分配總熱量，把冷源損失歸于發(fā)電，由于供熱帶來的效益全部歸于供熱。即供熱前后機(jī)組供電煤耗324g/kW·h不變，計(jì)算出供熱用標(biāo)煤6.44t，供熱煤耗率26.75GJ。此法下供熱、發(fā)電的冷源損失和不可逆損失沒有分?jǐn)偟焦?，相?yīng)的發(fā)電煤耗和成本高于實(shí)際值，供熱煤耗率偏低，違反了熱力學(xué)第一定律（按熱力學(xué)第一定律，且轉(zhuǎn)換效率達(dá)100%，供熱煤耗率至少應(yīng)是34.16kg/GJ）。

2.熱量法

熱量法是將熱電廠的總耗熱量按熱電廠生產(chǎn)的熱量和電量的比例來分，該法是建立在熱力學(xué)第一定律的基礎(chǔ)上，從熱能數(shù)量利用的觀點(diǎn)來分配總耗熱量，按所耗熱量的比例來計(jì)算熱電比。該法認(rèn)為熱電聯(lián)產(chǎn)的熱力發(fā)電沒有冷源損失和不可逆損失，這部分損失全部用來對外供熱。即把冷源損失歸于供熱、好處歸于發(fā)電，在此法下計(jì)算的發(fā)電煤耗偏低。

供熱80t/h(其中抽汽66t/h，加減溫水14t/h)，同樣發(fā)電30萬kW·h，主蒸汽流量需增加64t，計(jì)算需消耗98.79t標(biāo)煤。其中計(jì)算供電煤耗314.3g/kW·h，比供熱前降低了9.7g/kW·h，發(fā)電用89.59t標(biāo)煤；供熱用標(biāo)煤9.2t，供熱煤耗率115kg標(biāo)煤/t汽（38.22kg/GJ）（圖1）。

表1 330MW機(jī)組熱平衡圖示數(shù)據(jù)

一般熱平衡圖中機(jī)組補(bǔ)水率為0，而實(shí)際運(yùn)行中，機(jī)組供熱80t/h，凝汽器多補(bǔ)水80t/h，補(bǔ)水率提高8%左右，根據(jù)耗差分析，約影響煤耗3.2g/kW·h，這明顯不符合實(shí)際。

因此，焓降法和熱量法在生產(chǎn)應(yīng)用中均存在缺陷，為此提出依據(jù)GB8117-87《電站汽輪機(jī)熱力性能驗(yàn)收試驗(yàn)規(guī)程》，通過對機(jī)組進(jìn)行性能試驗(yàn)分析，再對補(bǔ)水率對機(jī)組供電煤耗率的影響進(jìn)行修正，為供熱改造后熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性評價(jià)和核算。

四、供熱改造后機(jī)組經(jīng)濟(jì)性評價(jià)方法

1.計(jì)算方法說明

試驗(yàn)基準(zhǔn)為負(fù)荷基準(zhǔn)，計(jì)算以主蒸汽流量為基準(zhǔn)，通過流量平衡，推算出主給水流量，然后通過整個高加回?zé)嵯到y(tǒng)的流量平衡和能量平衡計(jì)算得出各級抽汽流量、再熱蒸汽流量；軸封漏汽、軸封供汽等輔助流量測量比較困難，因此軸封漏汽、閥桿漏汽流量參考設(shè)計(jì)值。最終得出機(jī)組的試驗(yàn)熱耗。計(jì)算熱耗率：

式中：Dm——主蒸汽流量，t/h；Dr——再熱蒸汽流量，t/h；Df——給水流量，t/h；Dcr——冷再熱蒸汽流量，t/h；Dshs——過熱器減溫水流量，t/h；Drhs——再熱器減 溫水流量，t/h；hm——主蒸汽焓，kJ/kg；hhr——熱再熱蒸汽焓，kJ/kg；hcr——冷再熱蒸汽焓，kJ/kg；hfw——給水焓，kJ/kg；hshs——過熱器減溫水焓，kJ/kg；hrhs——再熱器減溫水焓，kJ/kg；Nel——發(fā)電機(jī)功率，MW。

供電熱電比:krd=Qg/（3.6×Nf×(1-ηcy/100)）×100

熱 效 率 :η=ηgl/100×ηgd/100×ηjc/100×（1+ kfd/100-ηcy/100）×100

供電煤耗率：b=（Qx-Qg）×103/（29.271×ηgl× ηgd×（1-ηcy）×Nf）

式中：b——供電煤耗率，g/kW·h；Qx——機(jī)組吸熱量，GJ/h；Qg——機(jī)組供熱量，GJ/h；ηgl——鍋爐效率，%；ηgd——管道效率，%；ηcy——廠用電率，%；Nf——發(fā)電功率，MW。

綜合標(biāo)煤耗：B=(Qg+Nf×3.6)/(ηxz/100×Qbm)×1000

計(jì)算時(shí)，鍋爐效率來自同時(shí)進(jìn)行的鍋爐效率試驗(yàn)（92.44%），管道效率取98.5%。

2.試驗(yàn)主要結(jié)果分析與說明

試驗(yàn)計(jì)算主要依據(jù)GB8117-87《電站汽輪機(jī)熱力性能驗(yàn)收試驗(yàn)規(guī)程》；水和水蒸氣性質(zhì)表IAPWSIF97；《N330-16.7/535/535型汽輪機(jī)熱力特性》和《火力發(fā)電廠技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)計(jì)算方法》（DL/T 904-2004），該標(biāo)準(zhǔn)主要依據(jù)熱量法對熱和電兩類參數(shù)進(jìn)行分配計(jì)算，主要是“好處歸電”的方法。該方法簡便實(shí)用，是目前我國普遍采取的計(jì)算統(tǒng)計(jì)方法。

試驗(yàn)結(jié)果1：不同負(fù)荷、不同供熱流量下的供電煤耗率變化特性曲線圖1。

圖1 供熱抽汽流量-供電煤耗特性曲線

試驗(yàn)結(jié)果2：不同負(fù)荷、不同供熱流量下的綜合供電煤耗率變化特性曲線圖2。

圖2 供熱量-綜合供電煤耗變化特性曲線

說明：比較機(jī)組性能試驗(yàn)結(jié)果，與實(shí)際完成值之間存在一定差距，原因主要是機(jī)組補(bǔ)水率提高較多，對煤耗率的影響未考慮，不可勿略。根據(jù)耗差分析，機(jī)組補(bǔ)水率每提高1%,約影響煤耗0.4g/kW·h。整理出機(jī)組供熱量－供電煤耗變化量特性曲線圖3。

圖3 機(jī)組供熱量-供電煤耗變化量特性曲線

五、結(jié)語

供熱對機(jī)組煤耗的影響，不僅與供熱量的大小有關(guān)，而且與供熱時(shí)機(jī)組負(fù)荷率有較大關(guān)系。依據(jù)機(jī)組性能試驗(yàn)結(jié)果繪制出機(jī)組在不同負(fù)荷、不同供汽量下供電煤耗率變化特性，從而為機(jī)組發(fā)電、供熱成本的核算和供熱改造的經(jīng)濟(jì)性評價(jià)提供比較準(zhǔn)確的依據(jù)。供熱有較好的經(jīng)濟(jì)效益，是企業(yè)應(yīng)對發(fā)電負(fù)荷率不足，提高熱能綜合利用效率，節(jié)能降耗的一個重要舉措。

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1671-0711（2016）06-0018-03