660MW純凝機組供熱改造壓力匹配器驅(qū)動蒸汽汽源選擇的熱經(jīng)濟性分析

徐鐘宇

摘要：本文針對純凝機組采用壓力匹配器進行供熱改造的汽源選擇問題，以某660MW機組為例，采用等效焓降法對壓力匹配器驅(qū)動蒸汽采用冷再蒸汽和熱再蒸汽的熱經(jīng)濟性進行計算、對比，得出在建議在條件允許時，應盡量使用冷再蒸汽作為高壓汽源。

關(guān)鍵詞：純凝機組 ?供熱改造 ?汽源選擇 ?等效焓降

前言

近年來，為了滿足市場不斷增長的熱負荷需求以及提高火電企業(yè)的經(jīng)營效益，對純凝機組進行供熱改造已成為一種趨勢。純凝機組供熱改造有多種途徑，如純凝改打孔、低真空循環(huán)水供熱改造、背壓式改造等，但從機組的改造的數(shù)量占比來說，打孔抽汽是目前應用的比較多的一種方式[1]，已經(jīng)在300MW、600MW機組上有應用。由于相較于減溫減壓器經(jīng)濟性更高[2]，對純凝機組打孔抽汽供熱的常見實施方式是使用壓力匹配器（熱壓機），在冷再（高排）/熱再、中低壓缸連通管上開孔，用高壓的冷再/熱再蒸汽作為驅(qū)動（引射）蒸汽，以中壓缸排汽作為被吸入蒸汽，該系統(tǒng)的示意圖如圖1所示。本文以某660MW汽輪機組為例，采用等效焓降法，定量分析了在額定工況下，采用冷再（高排）、熱再作為壓力匹配器驅(qū)動蒸汽的方案的經(jīng)濟性。

1 機組概況

本文分析的660MW汽輪機組的主要參數(shù)如表1所示。

2 熱經(jīng)濟性分析

由于壓力匹配器對進入其中的蒸汽溫度有所限制（小于300℃），所以無論是從冷再（高排）還是熱再抽汽，都必須要經(jīng)過減溫器減溫后才能進入壓力匹配器。壓力匹配器的驅(qū)動蒸汽減溫水取自再熱減溫水，來自給水泵中間抽頭。為了便于分析，假定在額定供熱工況下，該機組經(jīng)減溫后進入壓力匹配器的驅(qū)動蒸汽參數(shù)及其流量為：4.2MPa、254℃、25t/h。分析在進入壓力匹配器的驅(qū)動蒸汽參數(shù)和流量完全相同的情況下，分別取冷再（高排）、熱再作為壓力匹配器的高壓汽源，計算機組熱經(jīng)濟性的變化。

若壓力匹配器驅(qū)動蒸汽取自冷再，則根據(jù)能量和質(zhì)量平衡有：

其中 分別為冷再蒸汽、再熱減溫水、減溫后蒸汽的質(zhì)量流量， 分別為冷再蒸汽、再熱減溫水、減溫后蒸汽的焓值。同理，可以列出壓力匹配器以熱再作為驅(qū)動蒸汽時的關(guān)系式，從而求出相應的抽汽量和減溫水流量。

該問題屬于蒸汽（熱水）攜帶熱量出熱力系統(tǒng)，應用等效焓降法，可以求出因為抽汽（給水）而引起的做功能力損失。

其中 分別是蒸汽、給水（減溫水）出系統(tǒng)引起的做功損失， 是冷再抽汽占主蒸汽量的份額， 是減溫水占主蒸汽量的份額。（公式4）表示的物理意義[3]是給水出系統(tǒng)損失工質(zhì) ，為了保持系統(tǒng)工質(zhì)的平衡，必須從凝汽器補入相同數(shù)量的化學除鹽水，由此可知通過加熱器NO.1至NO.j的水量均增加了 ，沿途將多吸熱 ，故做功損失為 。

同理，可以列出壓力匹配器以熱再作為驅(qū)動蒸汽時的能量、質(zhì)量平衡關(guān)系式，并根據(jù)等效焓降法分別求出抽汽和給水出熱力系統(tǒng)引起的做功損失。兩個方案的計算結(jié)果如表2所示。

由表2可知，采用冷再、熱再作為壓力匹配器的高壓驅(qū)動蒸汽將使機組熱經(jīng)濟性分別降低0.817%、1.222%，在其他條件不變的情況下，也就是使機組的供電煤耗相應分別增大0.817%、1.222%。以該660MW汽輪機機組年平均利用小時為5000小時，標煤價格1000元/噸計算，相對于冷再方案，使用熱再作為壓力匹配器高壓驅(qū)動蒸汽每年將增加燃料費用約400.95萬元（當前供電煤耗按300g/kWh計算）。

經(jīng)分析，使用熱再蒸汽作為驅(qū)動蒸汽時，由于再熱蒸汽的品質(zhì)更高，抽汽對機組的熱經(jīng)濟性影響更大，建議在純凝機組供熱改造中盡量采用冷再（高排）作為壓力匹配器的高壓驅(qū)動蒸汽。

3 結(jié)論

純凝機組采用打孔抽汽進行供熱改造，使用冷再（高排）作為壓力匹配器的高壓驅(qū)動蒸汽的經(jīng)濟性高于熱再。對于660MW機組，使用冷再方案的熱經(jīng)濟性較熱再提高0.405%。建議在條件允許時（例如考慮再熱器超溫等），盡量使用冷再抽汽供熱。

參考文獻：

[1]李洋.凝汽式汽輪機供熱改造經(jīng)濟性分析與試驗研究[D].沈陽工程學院，2016.

[2]馬家貴.減溫減壓器和壓力匹配器在供熱系統(tǒng)中的熱經(jīng)濟性分析[J].科技與創(chuàng)新，2015（08）：119.

[3]火電廠熱系統(tǒng)節(jié)能理論[M].西安交通大學出版社，林萬超著，1994