引射器在高參數供熱系統中的應用

林益明，賈宏祿，盧 鋒

（江蘇利港電力有限公司，江蘇江陰214444）

隨著國家節能減排政策的推進，節能減排的標準不斷提高，低參數高能耗的供熱鍋爐被淘汰的越來越多，采用高參數機組的抽汽用于集中供熱的改造不斷增加，為使供熱改造機組現有蒸汽或抽汽壓力和熱用戶要求壓力的匹配，也為了提高供熱經濟性，引射器在集中供熱系統中的應用越來越廣泛。

1 設備概況及參數

1.1 系統和設備概況

某電廠對外供熱改造的4臺機組屬于亞臨界參數的350 MW機組，設計為各機組分列、單元運行方式。1號、2號機組相同，3號、4號機組相同，特性稍有差異，機組特性對供熱系統影響的差別主要是在相同負荷下汽機高排壓力（冷再壓力）約相差0.5 MPa。機組在175～350 MW區間運行時對應實際主汽壓力控制曲線為：1號、2號機組主汽壓14～16.7 MPa；3號、4號機組主汽壓11.2～16.7 MPa。1—4號機組正常運行負荷50%～100%額定負荷（ECR），1號、2號機組對應的實際高排壓力（冷再壓力）1.8～3.5 MPa，3號、4號機組對應的實際高排壓力（冷再壓力）2.5～4.0 MPa。

供熱用汽方要求的電廠供熱系統的出口參數為：汽壓4.85±0.2 MPa，溫度為：312±5℃。這樣高的供熱參數，供汽采用機組高壓缸排汽是不能滿足要求的。解決方法一是采用將機組主蒸汽減溫、減壓后直接供熱的方式，另一種是采用引射器（壓力匹配器）用高參數的主蒸汽抽吸低參數的冷再蒸汽（汽輪機高缸排汽）進行壓力匹配滿足供熱汽壓，在引射器前先對主蒸汽進行減溫，通過對主蒸汽減溫及主蒸汽和低溫的冷再蒸汽混合滿足供熱汽溫要求。最后確定的正常供熱方式采用先用混合式減溫器對主蒸汽減溫，再用引射器（壓力匹配器）用高參數的主蒸汽抽吸低參數的冷再蒸汽進行壓力匹配的方式供熱，另設置一臺減溫減壓器對主蒸汽直接進行減溫、減壓供熱的方式作為備用供熱方式。供熱系統流程如圖1所示。

圖1 供熱系統流程

設計供熱系統分別從4臺機組的主汽系統、冷再系統抽出蒸汽并列成爐前供熱母管，從機組8號高加后主給水系統抽出減溫水并列成供熱減溫水母管。主汽、冷再汽和減溫水各經過1根總管送至供熱設備間，主汽經過混合式減溫器（2臺100%容量）減溫后作為引射蒸汽進入引射器（2臺50%容量），再熱蒸汽在引射器中被引射后與主汽混合通過汽壓匹配滿足供熱汽壓要求。每臺引射器共有3組噴嘴，每臺供熱引射器的3組噴嘴對應3路冷再進汽門，引射器運行中冷再進汽門優先開的順序是ACB。就是說引射器開度約1/3后第2只噴嘴才工作，對應的冷再進汽門C才能抽到蒸汽。另外，主汽汽源還可以通過100%容量的減溫、減壓器作為備用供熱汽源單獨或并列供熱。供熱蒸汽用1根供熱總管經過計量間后送到用戶。供熱設備間后供熱管為碳鋼管，引射器出口混合蒸汽參數：出口壓力為4.85±0.2 MPa；出口溫度為312±5℃。對外供熱參數：4.8 MPa；305 ℃；最大供汽量 129 t/h。

供熱方案是以1號、2號機組為主，3號、4號機組為輔。根據供熱負荷決定是2臺機組同時供熱還是3臺機組同時供熱。抽汽設備間的常用運行方式是：1臺減溫器和2臺引射器同時運行，減溫、減壓器自動熱備用。

1.2 設備參數

引射器設計參數如表1所示；減溫器設計參數如表2所示[1]。

表1 引射器和減溫器設計參數

表2 減溫器設計參數

2 引射器和供熱系統初次投用后遇到的問題

2.1 引射器的工作原理

引射器主要由引射噴嘴、接受室、混合室和擴壓室等部分組成。高壓引射汽體（主汽）經噴嘴加速后進入接受室，將接受室內低壓汽體冷再汽引射帶入混合室。主汽和冷再汽在混合室內進行動量交換和充分混合后，經擴壓室減速增壓進入供熱母管。接受室內冷再汽被大量帶走，壓力下降，于是不斷有冷再汽補充進來，從而完成了輸送和加壓的功能。

2.2 初次投用后遇到的問題

在設備安裝冷態調試完成后，進行了供熱系統設備的熱態調試試運行，在整個熱態調試運行過程中，遇到了以下各類問題。

（1）2臺機組主汽供熱調門同時投自動供熱時，主汽調門有流量（搶開度）的現象。

（2）在小供汽量下供熱以及機組低負荷下 （冷再壓力低）時引射器抽不到冷再蒸汽。

（3）2臺機組的冷再供熱調門均打開同時供熱時，因為機組的冷再供熱蒸汽引出管上沒有逆止門，負荷高 （冷再壓力高）機組的冷再汽會竄入負荷低（冷再壓力低）的機組，造成安全隱患。

（4）引射器上的冷再蒸汽逆止門不嚴，運行時主汽會倒汽到冷再供熱母管，可能引起冷再供熱母管的嚴重超壓。

（5）2臺引射器同時投自動運行時，2臺引射器搶負荷，只有1臺引射器能正常調壓。

（6）因為小供汽量、以及負荷低于300 MW（1號、2號機組330 MW）下引射器基本抽不到冷再蒸汽，所以運行中機組冷再供汽調門關閉，引射器前的冷再蒸汽母管中蒸汽不流動，汽溫降低（在260℃左右）。一但滿足抽到冷再蒸汽條件并打開機組冷再供汽調門時會使引射器出口汽溫快速、大幅度下降。

（7）只有在“三高”的情況下引射器才能抽到冷再蒸汽，也就是主汽壓力高、負荷高 （1號、2號機組≥330 MW，3號、4號機組≥300 MW）、供熱流量高（≥50 t/h）。

（8）備用減溫減壓器熱備用時，出口溫度下降，主要是備用減溫減壓器不過汽，管道中蒸汽冷卻。

（9）目前的運行方式會導致冷再間互相串汽，主要原因是每臺機組的冷再供熱管路沒有設計逆止門，雙機以上并列運行時，負荷高的機組，因其再熱汽壓力也高，會串汽到另外一臺鍋爐的冷再系統或7號高加，如果高排逆止門不嚴，也有可能串入汽輪機；另外，由于電廠1號、2號與3號、4號機組有不同的設備供應商來供貨，機組型號不同，相同機組負荷下的冷再壓力也偏差較大，引起冷再供熱量的不平衡。

2.3 噴嘴改造前采取的運行措施

（1）供熱流量不超過80 t/h時2臺機組主汽同時供熱。1臺機組主汽供熱調門全開，另1臺保持一定通汽量熱備用（以不限制引射器供熱量依據）?？紤]3號、4號機組冷再壓力高原因，目前采用的是3號、4號機組主汽供熱。

（2）運行中發生1臺供熱機組跳閘時，為保障對外供熱的連續性，及時開大（全開）另1臺供熱機組的主汽供熱調門供熱，檢查供熱設備間引射器、減溫器如不能滿足供熱流量要求，及時地投用其他機組供熱。

（3）為防止機組之間冷再蒸汽竄汽，供熱機組負荷低于300 MW時機組冷再供熱調門關閉備用。供熱機組負荷升高，且機組冷再壓力超過引射器喉部壓力時打開該機組冷再供熱調門，原則上只用一臺機組供冷再蒸汽。

（4）機組至供熱的減溫水管上有逆止門，目前未發現有逆止門不嚴造成機組之間給水的互竄，所以運行中2臺供熱機組的減溫水電動門全開。

（5）每班打開供熱機組冷再供熱調門15～20 min預熱管道。當機組冷再壓力滿足引射器抽冷再蒸汽條件，在打開機組冷再供熱調門或定期打開供熱機組冷再供熱調門預熱管道時應緩慢、小幅，使母管有一個暖管過程，防止造成管道水擊或引射器出口溫度大幅度下跌。

（6）1號（2號）引射器大開度手動方式運行主供，2號（1號）引射器自動方式調壓運行。

（7）修改有關邏輯，正常情況下備用減溫、減壓器在投入熱備用方式時，調壓門保持2%～3%的開度，減溫水調門在自動，這樣可以使備用減溫、減壓器始終有少量蒸汽通過，處于隨時可用的真正熱備用狀態。

（8）運行中注意監視供熱系統各處壓力、溫度和機組的有關參數及報警，以便盡早發現并及時處理機組間的竄汽、主汽向冷再供熱母管（機組）的竄汽，以及供熱設備間設備的故障，防止造成管道超壓、超溫以及相關機組的故障。

（9）停運機組做好防止通過供熱系統接口疏水門、空氣門造成汽輪機進冷汽（氣）的措施。并注意重點監視停運機組汽缸上下缸溫度變化、冷再管路壓力、溫度變化。

3 引射器噴嘴及系統改造后的運行情況及存在問題

3.1 引射器檢查及改造情況

（1）因為這么高參數的引射器制造廠是首次設計、制造，發現問題后，生產廠家重新進行了噴嘴設計、制造，引射器壓縮比由原16 MPa:4 MPa改成12 MPa:3 MPa，同時引射器入口弧度稍作處理，入口弧度角有所變化。由設備制造商對1號、2號供熱引射器噴嘴進行了更換。

（2）電廠在1—4號機組冷再供熱引出管上各加裝一只機械逆止門 （裝在機組冷再汽供熱電動后隔絕門之后）。

（3）檢查引射器時發現2臺引射器入口的6只冷再蒸汽逆止閥閥芯全部脫落，在更換引射器噴嘴的時候對逆止閥機構進行了改進，以防止閥芯再次脫落。

3.2 改造后運行情況

引射器噴嘴及系統改造后運行工況有明顯好轉，抽吸低參數冷再蒸汽的能力有很大提高。

（1）引射器噴嘴更換后的試驗證明機組滿負荷工況下，引射器進口主汽壓力在12～16 MPa之間變化時對抽吸冷再蒸汽沒有明顯影響。冷再蒸汽抽吸率在30%左右。

（2）供熱機組在300 MW負荷以下運行時，引射器進口主汽壓力對冷再蒸汽抽吸率有較明顯的影響。280～290 MW負荷下，引射器進口主汽壓力在12～16 MPa之間變化時，對應的冷再蒸汽抽吸率在8.2%～22%之間變化。所以在低負荷工況下運行時，適當保持較高的主汽供熱母管壓力對抽吸冷再蒸汽有利。

（3）試驗證明供熱機組負荷（冷再汽壓）對冷再蒸汽抽吸率影響非常大。如圖2所示 （以4號機為例），供熱機組負荷越高，機組冷再汽壓就越高，供熱引射器抽吸到的冷再蒸汽越多。改造后引射器抽吸冷再蒸汽對應的機組負荷臨界點大幅度下降，3號、4號機組已經由300 MW下降到200 MW。另外安排進行了抽吸2號爐冷再蒸汽的試驗，試驗證明1號、2號機組負荷210 MW時也能抽到冷再蒸汽。還進行了在額定負荷下使用機組冷再供熱調門變冷再供熱母管壓力試驗，試驗均證明冷再蒸汽壓力越高越有利于抽吸冷再蒸汽。所以在正常運行中保持供熱機組冷再供熱調門全開、不節流狀態下供熱經濟性高。

圖2 機組負荷與冷再蒸汽抽吸率對應曲線

（4）供熱蒸汽流量對冷再蒸汽抽吸率的限制仍較大，雖然抽吸冷再蒸汽的供熱流量臨界點已經由噴嘴改造前的50 t/h下降到40 t/h左右，但仍是制約冷再蒸汽抽吸率的主要因素。

（5）機組的冷再蒸汽供熱引出管上增加逆止門后，當幾臺機組冷再蒸汽供熱門同時打開后沒有發現機組之間有竄汽現象。所以正常運行中同時供熱機組的冷再蒸汽供熱調門可以全開，這樣既保證安全性，也提高了供熱經濟性。

（6）引射器上的冷再蒸汽逆止門重新裝復后運行正常，不再發生引射器運行時主汽倒汽到冷再供熱母管現象，安全性有很大提高。

（7）引射器在機組滿負荷、75%負荷、50%不同負荷下設計的冷再蒸汽抽吸率分別是：58.5%左右、35.4%左右、7.7%左右。但本次在滿負荷、280 MW負荷、50%負荷下試驗的實際冷再蒸汽抽吸率分別是：30%左右、22%左右、0%。

3.3 引射器噴嘴及系統改造后存在的問題

（1）供熱蒸汽流量對冷再蒸汽抽吸率的限制仍然相對較大，40 t/h的供熱流量（設計出力的61.5%）以上才能夠抽吸到冷再蒸汽，在小流量下供熱經濟性差。

（2）引射器噴嘴磨損較嚴重、易損壞，引射器噴嘴及連桿使用一段時間后性能下降，冷再蒸汽抽吸率下降，影響供熱經濟性。

（3）設備機械部分缺陷多。

3.4 建議

（1）為了最大幅度的使用冷再蒸汽供熱，供熱機組的冷再供熱調門要全開，不節流。可以通過在機組冷再蒸汽管上加裝逆止來防止不同負荷機組之間冷再蒸汽竄汽。所以在設計時機組冷再蒸汽管上的調壓門是可以取消的。

（2）供熱機組的主汽壓力供熱調門要全開，不節流。

（3）進一步優化引射器噴嘴的設計來提高冷再蒸汽抽吸率，提高引射器噴嘴的加工工藝，穩定引射器噴嘴性能。

4 結束語

引射器應用在高參數供熱系統中，可以通過增加在高壓缸做過功的冷再蒸汽在供熱中的份額，提高供熱經濟性。但要經過精確計算、試驗后確定噴嘴尺寸，選擇合適的噴嘴尺寸可以使引射器有較好的特性和冷再蒸汽抽吸率。而且引射器采用螺栓連接，可以在運行中更換不同特性的噴嘴，對于提高供熱經濟性有積極的作用。

[1]江蘇利港電力有限公司.一、二期機組供熱運行規程[S].2010.