基于分析法的供熱汽輪機改造分析

邵 峰， 譚 銳， 蔡 培

(國電南京電力試驗研究有限公司， 南京 210046)

國家《煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃(2014—2020年)》[1]要求：“到2020年，現(xiàn)役燃煤發(fā)電機組改造后平均供電煤耗低于310 g/(kW·h)。”目前我國絕大部分600 MW等級以下機組已運行10～30年，主輔設(shè)備設(shè)計理念落后，裝備水平相對較低，且老化嚴(yán)重，普遍存在經(jīng)濟性低的現(xiàn)狀(其中，300 MW等級機組平均供電煤耗為330 g/(kW·h)，600 MW等級機組平均供電煤耗為320 g/(kW·h)[2])。因此須針對運行機組進行關(guān)鍵技術(shù)的研究，并投入實際設(shè)備改造中。

1 分析法

e=h-hen-Ten(s-sen)

(1)

ηex=Ex,gain/Ex,pay

(2)

Ex,L=Ex,pay-Ex,gain

(3)

從而有：

(4)

2 供熱汽輪機改造

某電廠2臺600 MW機組的原供熱方式為：機組采暖抽汽由汽輪機中壓缸導(dǎo)氣管引出，抽汽壓力設(shè)計為1.2～1.4 MPa，實際運行壓力為0.3～0.7 MPa，供水溫度只有80～90 ℃，采暖抽汽壓力明顯偏高，存在巨大的壓差能量損失。

針對上述現(xiàn)狀，考慮供熱汽輪機拖動異步發(fā)電機發(fā)電方案，即增加1臺4 000 kW供熱汽輪機，并拖動1臺4 000 kW高壓異步發(fā)電裝置，所發(fā)電直接并入電廠高壓廠用電系統(tǒng)。改造前后供熱系統(tǒng)見圖1和圖2。

圖1 電廠原供熱系統(tǒng)

圖2 改造后供熱系統(tǒng)

該供熱系統(tǒng)改造經(jīng)濟性分析見表1[4]。

表1 供熱系統(tǒng)改造經(jīng)濟性分析表

由表1可知，該項目可在3 a內(nèi)回收成本。

整個經(jīng)濟性分析過程局限于熱力學(xué)第一定律范疇，存在單純以能量的“數(shù)量”關(guān)系來分析過程和循環(huán)的不足，未能揭示出能量“品質(zhì)”利用實質(zhì)。分析過程存在以下問題：(1)供熱汽輪機內(nèi)效率相比主機要偏低[5]；(2)由于改造后經(jīng)供熱汽輪機做功后的排汽相比改造前相同流量的蒸汽在流經(jīng)供熱首站后放熱量少(約1/2)，因此要維持供水溫度滿足熱用戶要求，還須從中壓缸導(dǎo)氣管再抽一部分蒸汽經(jīng)熱網(wǎng)加熱器進汽閥直接節(jié)流進供熱首站。

3 汽輪機損計算模型

(5)

4 經(jīng)濟性分析

ETUR_LOSS=e0+αzrerh-αzr,ierh,i-

(6)

ETUR_LOSS=e0+αzrerh-αzr,ierh,i-

(7)

ΔETUR_LOSS=(αx1-αx2)ex+(αc1-αc2)ec+

(αx2Δex2-αx1Δex1)+w1-w2-wx

(8)

由式(8)計算可得ΔETUR_LOSS=3.098 kJ/kg，減少的發(fā)電量為860 kW。

若發(fā)電煤耗按294 g/(kW·h)，標(biāo)煤價格按650元/t計算，則改造后增加折合煤耗費用為61.2萬元。

該方案1個供熱期節(jié)能費用為279.9萬元。

投資回收期(供熱汽輪機成本按998萬元/臺計算)為3.6 a。

5 結(jié)語