煤電廠汽輪機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)的優(yōu)化

郭小龍

（山西西山熱電有限責(zé)任公司， 山西 太原 030022）

引言

回?zé)嵯到y(tǒng)作為煤電廠的重要組成部分，其布置形式和熱損耗大小直接影響著整個(gè)發(fā)電廠的效益[1]。本文重點(diǎn)對(duì)煤電廠汽輪機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，在保證發(fā)電量的同時(shí)，解決環(huán)境污染和能耗較大的問題。

1 影響汽輪機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)經(jīng)濟(jì)性的主要因素及優(yōu)化策略

本文重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容為對(duì)煤電廠回?zé)嵯到y(tǒng)的優(yōu)化，需從多個(gè)層面對(duì)導(dǎo)致煤電廠汽輪機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)能耗過大、資源利用低等問題的原因進(jìn)行分析。例如：汽輪機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)本身結(jié)構(gòu)是否存在可優(yōu)化的空間，對(duì)汽輪機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)的生產(chǎn)工藝能否進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化，使汽輪機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)機(jī)組的效益最大化，最終達(dá)到節(jié)能的目的。

1.1 主要影響因素

結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和理論分析，綜合得出影響煤電廠汽輪機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)經(jīng)濟(jì)性的主要因素包括回?zé)岢闅饧?jí)數(shù)、加熱器的給水焓升的分配以及給水溫度等[2]。

1.1.1 給水溫度

通?？赏ㄟ^采用回?zé)嵫h(huán)的手段提升汽輪機(jī)的給水溫度，提升回?zé)嵯到y(tǒng)的機(jī)組效率。但是，在實(shí)際生產(chǎn)中，在給定抽氣級(jí)數(shù)一定的情況下，隨著給水溫度的增加，機(jī)組的效率并不是越來越大的。理論上存在一個(gè)最佳溫度，可保證在熱耗率最小的情況下使其絕對(duì)內(nèi)效率達(dá)到最大。

1.1.2 回?zé)岢闅饧?jí)數(shù)

理論上講，當(dāng)汽輪機(jī)機(jī)組負(fù)荷不變的情況下，隨著回?zé)岢闅饧?jí)數(shù)的增加，汽輪機(jī)組對(duì)通過低壓抽氣加熱方式給水的利用率增加。也就是說，隨著回?zé)岢闅饧?jí)數(shù)的增加，汽輪機(jī)機(jī)組回?zé)嵯到y(tǒng)對(duì)應(yīng)的絕對(duì)內(nèi)效率是增加的。但是，回?zé)岢闅饧?jí)數(shù)的增加，對(duì)應(yīng)設(shè)備的投入成本也會(huì)明顯增加[3]。因此，回?zé)岢闅饧?jí)數(shù)參數(shù)的確定，需綜合考慮設(shè)備投入成本和絕對(duì)內(nèi)效率。

1.1.3 給水焓升分配

在實(shí)際生產(chǎn)過程中，由于汽輪機(jī)涉及的各個(gè)加熱器的給水焓升分配不均勻，導(dǎo)致各個(gè)加熱器對(duì)應(yīng)的抽水量不同，最終導(dǎo)致汽輪機(jī)機(jī)組的絕對(duì)內(nèi)效率和經(jīng)濟(jì)性發(fā)生變化。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中需保證給水焓升的分配達(dá)到最優(yōu)，即達(dá)到提升絕對(duì)內(nèi)效率和節(jié)能的目的。一般可采用焓降分配法、平均分配法和幾何分配法對(duì)給水焓升進(jìn)行最優(yōu)化分配。

1.2 優(yōu)化策略

綜合上述給水溫度、回?zé)岢闅饧?jí)數(shù)以及給水焓升分配三類因素對(duì)汽輪機(jī)機(jī)組回?zé)嵯到y(tǒng)經(jīng)濟(jì)性的影響進(jìn)行研究，并結(jié)合實(shí)踐生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)制定如下優(yōu)化策略：

1）結(jié)合當(dāng)前國(guó)內(nèi)汽輪機(jī)機(jī)組的相關(guān)情況和經(jīng)濟(jì)性要求，給水溫度可保持不變。

2）結(jié)合當(dāng)前汽輪機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)的最佳給水溫度、出水溫度以及加熱器進(jìn)水溫度，可通過等溫升分配方式對(duì)汽輪機(jī)機(jī)組的回?zé)岢闅饧?jí)數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。同時(shí)，鑒于與汽輪機(jī)相匹配的加熱器的溫升屬于一個(gè)范圍值，對(duì)應(yīng)的回?zé)岢闅饧?jí)數(shù)也在一定范圍內(nèi)浮動(dòng)。值得注意的是，回?zé)岢闅饧?jí)數(shù)一般為整數(shù)[4]。

3）在對(duì)回?zé)岢闅饧?jí)數(shù)優(yōu)化的基礎(chǔ)上，基于等焓升分配理論對(duì)給水焓升進(jìn)行優(yōu)化分配。

2 汽輪機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)的優(yōu)化

以660 MW 的汽輪機(jī)為例，開展對(duì)其回?zé)嵯到y(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，所研究的汽輪機(jī)具體型號(hào)為N660-27/600/620。

本文所研究的汽輪機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)包括3 個(gè)高壓加熱器、4 個(gè)低壓加熱器、除氧器、疏水冷卻器以及軸封的加熱器。根據(jù)提出的優(yōu)化策略，分別對(duì)回?zé)岢闅饧?jí)數(shù)和回?zé)峤o水焓升進(jìn)行優(yōu)化。

2.1 回?zé)岢闅饧?jí)數(shù)的優(yōu)化

結(jié)合優(yōu)化策略，給水溫度不屬于本次優(yōu)化的范疇，給水溫度依然采用原回?zé)嵯到y(tǒng)的289.7 ℃，對(duì)應(yīng)除氧器的出水溫度為186.5 ℃，低壓加熱器對(duì)應(yīng)的進(jìn)水溫度為34.5 ℃。根據(jù)等溫升分配原則得出對(duì)應(yīng)的高壓回?zé)岢闅饧?jí)數(shù)為3～4 級(jí)，低壓回?zé)岢闅饧?jí)數(shù)為4～6 級(jí)。低壓回?zé)嵯到y(tǒng)中包含了除氧器，即僅低壓回?zé)岢闅饧?jí)數(shù)為3～5 級(jí)。綜上所述，本回?zé)嵯到y(tǒng)的高低壓加熱器對(duì)應(yīng)的抽氣級(jí)數(shù)為7～10 級(jí)?？紤]到當(dāng)抽氣級(jí)數(shù)為7 時(shí)對(duì)應(yīng)的熱經(jīng)濟(jì)性最差，因此，本回?zé)嵯到y(tǒng)優(yōu)化后的抽氣級(jí)數(shù)確定在8～10 級(jí)的范圍之內(nèi)。

由于抽氣級(jí)數(shù)為整數(shù)，因此，具體對(duì)8 級(jí)、9 級(jí)、10級(jí)回?zé)嵯到y(tǒng)的效果進(jìn)行對(duì)比，對(duì)比結(jié)果如表1 所示。

表1 不同級(jí)數(shù)回?zé)嵯到y(tǒng)優(yōu)化效果對(duì)比

對(duì)回?zé)岢闅饧?jí)數(shù)優(yōu)化后，系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的氣耗量和熱耗量均降低，其中10 級(jí)回?zé)嵯到y(tǒng)對(duì)應(yīng)的氣耗量和熱耗量效果最明顯。但是，綜合優(yōu)化后的收益率為9 級(jí)回?zé)嵯到y(tǒng)所對(duì)應(yīng)的效益最佳。因此，將優(yōu)化后汽輪機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)抽氣級(jí)數(shù)確定為9 級(jí)，具體的優(yōu)化方式為增加一級(jí)低壓抽氣和一臺(tái)低壓加熱器。

2.2 給水焓升分配的優(yōu)化

在對(duì)抽氣級(jí)數(shù)優(yōu)化的基礎(chǔ)上，基于等溫分配原則對(duì)給水焓升進(jìn)行優(yōu)化分配?；?zé)岢闅饧?jí)數(shù)優(yōu)化后對(duì)應(yīng)的各個(gè)加熱器和除氧器的給水焓升情況，如表2 所示。除氧器和各低壓加熱器的給水焓升變化不大，而高壓加熱器對(duì)應(yīng)的給水焓升變化較大。因此，重點(diǎn)對(duì)高壓加熱器的給水焓升進(jìn)行優(yōu)化，使各個(gè)高壓加熱器的給水焓升相對(duì)均勻。

表2 優(yōu)化后給水焓升量

高壓加熱系統(tǒng)給水焓升優(yōu)化分配后，汽輪機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性對(duì)比如表3 所示。

表3 汽輪機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)經(jīng)濟(jì)性對(duì)比

對(duì)回?zé)岢闅饧?jí)數(shù)和給水焓升優(yōu)化分配后，汽輪機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)的氣耗量、熱耗量以及標(biāo)準(zhǔn)煤量均減小，系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的絕對(duì)內(nèi)效率明顯提升。

3 結(jié)語

本文重點(diǎn)對(duì)660 MW 汽輪機(jī)組回?zé)嵯到y(tǒng)的回?zé)岢闅饧?jí)數(shù)和給水焓升進(jìn)行優(yōu)化，以達(dá)到節(jié)能和提升設(shè)備效率的目的。通過研究，將優(yōu)化后汽輪機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)抽氣級(jí)數(shù)確定為9 級(jí)，具體的優(yōu)化方式為增加一級(jí)低壓抽氣和一臺(tái)低壓加熱器。對(duì)高壓加熱系統(tǒng)給水焓升優(yōu)化分配兩項(xiàng)措施，對(duì)回?zé)嵯到y(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。優(yōu)化后，回?zé)嵯到y(tǒng)的絕對(duì)內(nèi)效率明顯增加，對(duì)應(yīng)的氣耗量、熱耗量以及標(biāo)準(zhǔn)煤耗量均降低。