亞臨界機(jī)組光煤互補(bǔ)技術(shù)除氧器改造分析

楊明也，盛 偉

（沈陽(yáng)工程學(xué)院a.能源與動(dòng)力學(xué)院；b.發(fā)展規(guī)劃處，遼寧 沈陽(yáng) 110136）

為響應(yīng)節(jié)能減排的號(hào)召，完成能源產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，現(xiàn)采用光熱發(fā)電與傳統(tǒng)煤電互補(bǔ)的方式對(duì)某N330-16.7/538/538型機(jī)組進(jìn)行熱力改造，將光熱蒸汽通入機(jī)組的除氧器部分，通過(guò)改變光熱流量，影響動(dòng)力裝置部分的性能，以此達(dá)到節(jié)省煤炭資源的目的［1］。

在傳統(tǒng)的330 MW 熱力系統(tǒng)中，中壓缸排汽主要通入除氧器部分，對(duì)低壓加熱器組的給水進(jìn)行加熱。原機(jī)組的除氧器為DFST-1036·150/175型，水箱的工作溫度為175 ℃，進(jìn)行光煤互補(bǔ)技術(shù)改造后，給水泵的出水溫度提升至180 ℃～185 ℃，實(shí)現(xiàn)了在高壓加熱器組對(duì)系統(tǒng)給水整體加熱的同時(shí)，減少了相應(yīng)的抽汽損失［2］。

由于各級(jí)加熱器對(duì)給水的吸熱量的差異［3］，并且考慮到在光熱互補(bǔ)系統(tǒng)不同流量下變工況工作時(shí)的狀態(tài)，造成對(duì)各級(jí)高壓加熱器的疏水冷凝段的影響，選取除氧器做互補(bǔ)改造對(duì)主給水流量平衡的影響要小于選取對(duì)高壓加熱器的影響。

計(jì)算鍋爐燃煤?值：

計(jì)算VWO工況鍋爐蒸汽生產(chǎn)率G：

對(duì)改造之前的機(jī)組進(jìn)行?方法計(jì)算分析，鍋爐、汽輪機(jī)、抽汽管路、高低壓加熱器組與除氧器的?損失計(jì)算如下：

計(jì)算?損占比：

通過(guò)計(jì)算可知：整個(gè)蒸汽動(dòng)力部分的目的?效率為20.79%，機(jī)組可用能的利用效率需要提升。

為了在減少汽輪機(jī)?損失的同時(shí)增加汽輪機(jī)的做功能力，達(dá)到節(jié)能減排的目的，現(xiàn)在采用光煤互補(bǔ)技術(shù)對(duì)機(jī)組除氧器部分與光熱蒸汽發(fā)生裝置部分進(jìn)行互補(bǔ)改造，并對(duì)互補(bǔ)改造方案進(jìn)行分析。

1 光煤互補(bǔ)技術(shù)改造

在原有系統(tǒng)的基礎(chǔ)之上，對(duì)除氧器增設(shè)光熱管路與光熱蒸汽疏水管路，采用節(jié)流方式通入光熱蒸汽（383 ℃、10.9 MPa），與汽輪機(jī)中的排抽汽共同對(duì)除氧器進(jìn)行混合加熱［4］。

在計(jì)算VWO 工況時(shí)，考慮到中排抽汽允許取值的范圍，光熱蒸汽流量占比分別選取為主蒸汽流量的0.01、0.015、0.02、0.025，通過(guò)不同光熱蒸汽流量分析系統(tǒng)性能的變化，改造后的系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 改造之后的系統(tǒng)流程

2 系統(tǒng)改造分析

改造后，蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的光熱蒸汽溫度為383 ℃，壓力為10.9 MPa（esolar=1 244.951 kJ/kg）。對(duì)于改造除氧器部分，高壓加熱器組的抽汽系數(shù)不受影響，只列出4#中排抽汽之后的部分。在VWO工況下，N300-16.7/538/538型亞臨界機(jī)組的各級(jí)加熱器的抽汽參數(shù)以及?值如表1所示。環(huán)境溫度為20 ℃（h=84.013 kJ·kg-1，s=0.296 5 kJ·kg-1·K-1）。

將光熱流量通入除氧器后，根據(jù)相對(duì)量法求出各級(jí)加熱器的抽汽系數(shù)。經(jīng)計(jì)算，高壓加熱器的抽汽系數(shù)α1、α2和α3分別為0.063 9、0.085 5和0.054 4，3#高壓加熱器的疏水系數(shù)αd3為0.226，1#與2#軸封加熱器的抽汽系數(shù)αsg1與αsg2分別為0.013 與0.001 4，汽動(dòng)給水泵的抽汽系數(shù)αpu為0.038。

除氧器的進(jìn)水系數(shù)αc4為

抽汽系數(shù)αj為

在通入不同主蒸汽流量占比的光熱流量后，汽輪機(jī)的中排抽汽系數(shù)(α4)、除氧器的進(jìn)水系數(shù)(αc4)、低壓加熱器組的抽汽系數(shù)(α5、α6、α7、α8)、凝汽器的抽汽系數(shù)(αc)、汽輪機(jī)做功(Wt)與汽輪機(jī)內(nèi)部的?損(It)都發(fā)生了變化。改造前后的參數(shù)對(duì)比結(jié)果如表2所示。

表2 改造前后不同光熱流量對(duì)系統(tǒng)參數(shù)的影響

2.1 光熱流量增加對(duì)除氧器進(jìn)水量的影響

改造之前，除氧器的進(jìn)水量主要來(lái)自于低壓加熱器組的給水。在通入不同份額的光熱流量后，主蒸汽的流量占比由0.745 增加至0.781 9，除氧器的進(jìn)水流量增加了37.82 t/h，未超出除氧器給水箱設(shè)計(jì)規(guī)程的允許范圍。經(jīng)MATLAB 軟件擬合后，其曲線增長(zhǎng)趨勢(shì)呈線性分布，如圖2所示。

圖2 MATLAB曲線擬合結(jié)果

2.2 光熱流量對(duì)Wt與It的影響

由表1 數(shù)據(jù)可知：改造之前汽輪機(jī)做功Wt為6 181.63 kJ，汽機(jī)內(nèi)部?損失It為2 556.43 kJ。在增加光熱流量后，汽輪機(jī)的做功與?損也是隨之增加的，且增加的幅度不同。在平衡除氧器進(jìn)水系數(shù)時(shí)，通過(guò)改造增設(shè)的光熱輸水管路來(lái)減少除氧器中增加的給水，可以得到改造后優(yōu)化的汽輪機(jī)做功與?損失。當(dāng)光熱流量占比為0.025 時(shí)，通過(guò)對(duì)改造方案的計(jì)算可知，汽輪機(jī)做功提升了2.99%，內(nèi)部?損失相應(yīng)提高了2.26%，汽輪機(jī)做功的提升高于?損失的提升，如表3所示。

表3 數(shù)據(jù)分析 %

表3（續(xù)）

2.3 減少鍋爐煤耗

在改造之前，鍋爐標(biāo)準(zhǔn)煤耗量為88.37 t/h。根據(jù)光熱流量，補(bǔ)充除氧器減少的抽汽，控制主蒸汽流量相應(yīng)減少，除氧器進(jìn)水系數(shù)αc4穩(wěn)定在工況狀態(tài)，將減少汽輪機(jī)的熱耗量，進(jìn)而減少鍋爐煤耗，達(dá)到節(jié)能減排并提高系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的目的。

2.4 根據(jù)光熱流量選擇光熱互補(bǔ)系統(tǒng)

由于選取不同的光熱流量對(duì)主蒸汽流量占比αsolar不同，選值在中排抽汽與除氧器給水箱允許范圍內(nèi)確定，對(duì)汽輪機(jī)做功Wt、中壓缸抽汽系數(shù)α4、低壓加熱器組的抽汽系數(shù)、損失占燃料?百分?jǐn)?shù)δItu及整個(gè)蒸汽動(dòng)力裝置的目的?效率會(huì)有影響。在確定合適的光熱流量占比后，便于確定互補(bǔ)的光熱系統(tǒng)的功率以及導(dǎo)熱油-熔鹽系統(tǒng)。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)光煤互補(bǔ)技術(shù)對(duì)330 MW 機(jī)組除氧器與光熱系統(tǒng)進(jìn)行互補(bǔ)改造。在VWO 工況下，在中排抽汽允許的范圍內(nèi)，通過(guò)改變光熱流量對(duì)主蒸汽流量的占比來(lái)控制除氧器的進(jìn)水流量，從而減少鍋爐煤耗量［5］，根據(jù)改造方案計(jì)算的光熱流量與蒸汽參數(shù)可適用于互補(bǔ)的光熱系統(tǒng)，該方案提高了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性，達(dá)到了節(jié)能減排的目的。