超超臨界機(jī)組0號(hào)高壓加熱器的分析和研究

李洪建

摘要：由于目前國內(nèi)電力產(chǎn)能過剩，大部分火電機(jī)組常處于低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，經(jīng)濟(jì)效益差，而增設(shè) 0 號(hào)高壓加熱器是提高機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性、提高脫硝裝置投入率的有效手段之一，從汽源選取、安裝方式等方面敘述國內(nèi)增設(shè)0號(hào)高壓加熱器在機(jī)組節(jié)能技改中的應(yīng)用情況，以及對(duì)機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性、安全性的影響。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī);高壓加熱器;節(jié)能減排;應(yīng)用現(xiàn)狀

引言

根據(jù)國家發(fā)改委、環(huán)保部、能源局聯(lián)合制定的 《煤電節(jié)能減排升級(jí)與改造行動(dòng)計(jì)劃（2014—2020 年）》的要求和機(jī)組長時(shí)間處于低負(fù)荷運(yùn)行的現(xiàn)狀，發(fā)電企業(yè)在新建和改造火電機(jī)組時(shí)，特別重視節(jié)能新技術(shù)的應(yīng)用。 為提高機(jī)組在低負(fù)荷工況下的運(yùn)行效率， 回?zé)嵯到y(tǒng)優(yōu)化是值得關(guān)注的一個(gè)重要方向。 而回?zé)峒訜崞骷?jí)數(shù)是影響回?zé)嵯到y(tǒng)熱經(jīng)濟(jì)性的主要因素之一。 隨著回?zé)峒訜崞骷?jí)數(shù)的增加，給水溫度升高，機(jī)組的循環(huán)熱效率也提高[1]。 增設(shè) 0 號(hào)高壓加熱器是一種在低負(fù)荷下具有節(jié)能減排效益， 提高機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性以及脫硝裝置投入率的措施之一。

1. 0 號(hào)高壓加熱器及其應(yīng)用現(xiàn)狀

在回?zé)嵯到y(tǒng)中，1號(hào)高壓加熱器后與鍋爐省煤器前增設(shè) 1個(gè)高壓加熱器用來加熱給水; 高壓加熱器的蒸汽是由 1 級(jí)抽汽前的高壓缸某級(jí)后抽出;高壓加熱器的疏水采用逐級(jí)自流至 1 號(hào)高加或除氧器，滿足上述條件的高壓加熱器稱為 0號(hào)高壓加熱器。0號(hào)高加技術(shù)現(xiàn)階段只應(yīng)用在部分超超臨界機(jī)組上。

1.1? 0號(hào)高壓加熱器的汽源選取

超超臨界機(jī)組中補(bǔ)汽閥是指在每個(gè)主汽閥后、調(diào)節(jié)閥前引出 1 根新蒸汽管道， 接入 1 個(gè)外置補(bǔ)汽調(diào)節(jié)閥， 將新蒸汽節(jié)流后送入高壓缸第 5 級(jí)動(dòng)葉后。 補(bǔ)汽閥在機(jī)組額定負(fù)荷以上超發(fā)和快速響應(yīng)一次調(diào)頻要求時(shí)才使用， 機(jī)組低負(fù)荷時(shí)采用主汽調(diào)節(jié)閥全開的滑壓運(yùn)行方式，不使用補(bǔ)汽閥[2]。 機(jī)組就是借助汽輪機(jī)現(xiàn)有的補(bǔ)汽閥， 閥后導(dǎo)汽管上設(shè)置三通; 在低負(fù)荷時(shí)利用高壓缸補(bǔ)汽閥接口抽汽送至0號(hào)高加。 0號(hào)高加與補(bǔ)汽閥進(jìn)汽共用一個(gè)接口，通過補(bǔ)汽閥和 0 號(hào)高加抽汽管路的快關(guān)調(diào)節(jié)閥切換，具體見圖 1。

具備補(bǔ)汽閥的機(jī)組中 0級(jí)抽汽的汽源選取優(yōu)點(diǎn)是補(bǔ)汽閥在低負(fù)荷時(shí)處于停用狀態(tài)，而 0號(hào)高加主要作用就是提高低負(fù)荷時(shí)機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性，既具有節(jié)能減排功效又合理利用了補(bǔ)汽閥，同時(shí)安全性能高，設(shè)備投資成本低;其缺點(diǎn)是汽源采用高壓缸第 5 級(jí)動(dòng)葉后，需減壓降焓再接入0 號(hào)高加，存在一定的節(jié)流損失，降低機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。

1.2? 0 號(hào)高加的安裝

0 號(hào)高加作為最后一級(jí)給水高壓加熱器，布置在進(jìn)入省煤器前的給水管道上， 而 660 MW 及以上超超臨界機(jī)組多數(shù)設(shè)置了3號(hào)高加的外置式蒸汽冷卻器（以下簡稱蒸汽冷器），對(duì)于設(shè)置蒸汽冷卻器的機(jī)組，0號(hào)高加與蒸汽冷卻器串聯(lián)。 一部分給水通過蒸汽冷卻器和0號(hào)高加，另一部分給水通過新增的給水管路流向省煤器，具體見圖2。 0號(hào)高加可以與原高加共用一套高壓給水旁路系統(tǒng);正常疏水可以采用逐級(jí)自流的方式，疏水至 1號(hào)高加，也可疏水至凝汽器。 在給水管道上設(shè)置三通并聯(lián)一個(gè)給水管道，在新增管道上設(shè)置調(diào)節(jié)閥，控制通過0號(hào)高加和蒸汽冷卻器的給水流量。

2? 0號(hào)高壓加熱器對(duì)機(jī)組性能的影響

2.1? 0號(hào)高加對(duì)機(jī)組節(jié)能效果的影響0號(hào)高加節(jié)能效益：

1）提高機(jī)組低負(fù)荷下的給水溫度，提高整個(gè)熱力循環(huán)的循環(huán)效率[4];2）汽輪機(jī)的冷端損失降低，從而降低汽輪機(jī)熱耗;3）改善鍋爐在低負(fù)荷下的穩(wěn)燃性能;4）0 級(jí)抽汽管道上設(shè)置的調(diào)節(jié)閥具備一定的調(diào)頻能力，可以降低汽輪機(jī)調(diào)節(jié)閥的節(jié)流度，進(jìn)一步降低能耗。

2.2? 0號(hào)高加對(duì)環(huán)保的影響

0號(hào)高加提高了最終給水溫度，減少了給水在省煤器內(nèi)吸收的熱量，可提高省煤器出口煙溫。 低負(fù)荷下，省煤器的給水溫度提高，脫銷設(shè)備進(jìn)口煙溫相應(yīng)升高，不僅提高了 SCR 脫硝效率，降低了脫硝成本，而且可減緩催化劑的老化速度，有利于脫銷設(shè)備的運(yùn)行可靠性，具有很好的環(huán)保效益。

2.3? 0號(hào)高加對(duì)機(jī)組運(yùn)行安全性的影響

對(duì)高壓缸通流部分的影響。補(bǔ)汽閥后壓力要根據(jù) 0號(hào)高加的進(jìn)汽參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，壓力就會(huì)降低，造成級(jí)組葉片前后壓差增加，對(duì)葉片強(qiáng)度產(chǎn)生影響， 因此高壓缸通流葉片強(qiáng)度需重新校核或設(shè)計(jì)。

對(duì)汽輪機(jī)軸向推力和軸振動(dòng)的影響。增設(shè) 0號(hào)高加，相對(duì)于原設(shè)計(jì)，高壓平衡活塞前的壓力由于抽汽而降低，使平衡能力下降;需要重新校核或修改設(shè)計(jì)通過抬高轉(zhuǎn)子平衡活塞的高度來滿足推力要求，以保證機(jī)組安全運(yùn)行的可靠性。

3 結(jié)語

采用補(bǔ)汽閥技術(shù)的汽輪機(jī)均具備采用 0號(hào)高加技術(shù)的條件;對(duì)于沒有補(bǔ)汽閥的機(jī)組，改造成本高，對(duì)原熱力系統(tǒng)影響大，安全性能較低，一般不考慮增設(shè) 0 號(hào)高加。在機(jī)組部分負(fù)荷時(shí)0號(hào)高加的投入不僅使給水溫度得到升高，尤其對(duì)脫硝裝置具有較好作用， 一定程度上解決了低負(fù)荷工況時(shí)脫硝裝置因煙溫低而自動(dòng)退出運(yùn)行的問題， 擴(kuò)大了脫硝設(shè)備投運(yùn)的負(fù)荷范圍，節(jié)能減排效果明顯。增設(shè)0 號(hào)高加對(duì)機(jī)組運(yùn)行的安全性造成明顯的影響，汽輪機(jī)高壓缸通流部分的強(qiáng)度需要進(jìn)行重新校核或設(shè)計(jì)。

參考文獻(xiàn)

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