壓力匹配器在大型機組供熱改造中的應用及運行優化

楊波 范建清

摘要：為了響應國家“上大壓小”節能減排的政策，越來越多電力企業對現有大型機組進行供熱改造。而在改造中應用壓力匹配器以提高供熱經濟性，成為了供熱改造的新趨勢。本文以蘇州望亭發電廠2012年進行的供熱改造作為參考案例，介紹了壓力匹配器的原理、結構、調節方式以及投運后的具體情況。為同類機組的改造及運行提供參考依據。

關鍵詞：大型機組；供熱改造；壓力匹配器

1.前言

伴隨著我國經濟的飛速發展，日益嚴重的環境問題越來越引起國家的重視。針對排污大戶的電力行業，國家制定了“上大壓小”等有針對性的節能減排政策。為了更好利用相關政策，提高企業競爭力，越來越多的電力企業選擇了對現有機組進行供熱改造。截止2009年12月，江蘇省有約20家發電廠共60臺135 MW，300MW，600 MW機組已進行或正準備進行供熱改造。[1]而為了同時滿足供熱需求及提高供熱經濟性，在供熱改造中應用壓力匹配器成為了越來越多電力企業的選擇。本文將以望亭發電廠2012年進行的供熱改造為例，進行說明。

2.壓力匹配器在供熱改造中的應用

2.1 壓力匹配器的構造及原理

圖2-1 壓力匹配器原理圖

汽輪機壓力匹配器是用噴射原理（如圖2-1），以高壓蒸汽作為驅動汽通過高速噴咀引射汽輪機的部分抽汽和背壓汽等較低壓力的蒸汽（即為吸入汽），使之壓力提高，以滿足各種不同蒸汽壓力用戶要求的一種高效節能設備。在驅動汽入口安裝調節閥門，用以控制匹配器供汽量。

2.2 在供熱改造中應用壓力匹配器的優勢

機組供熱改造的方式可以分為兩種，一種是對汽輪機整體進行重新設計改造，專門設計一路抽汽用以供熱；另一種則是利用現有抽汽進行供熱。前一種方式雖然安全性高，參數穩定，但投資大，改造周期長，故大部分電力企業均采用后一種方式進行改造。

而在傳統利用現有抽汽進行改造過程中，均存在著很大的節流及壓降損失。根據外廠經驗，一臺330MW機組高壓缸排汽壓力為3.7MPa左右。要降壓到1.5MPa左右供熱。中壓缸到低壓缸聯通管上開孔抽汽，壓力也在0.9MPa左右，而生活用汽一般0.4MPa就足夠了，也造成了由0.9MPa到0.4MPa的節流損失，在供生活用汽250t/h時，損失發電能力1000萬kW左右。[2]因此，利用壓力匹配器，從機組抽汽中選取高、低兩組汽源進行綜合利用，成為了提高機組供熱經濟性的絕佳方法。

3.參考供熱系統改造情況簡介

本文參考供熱系統主要由兩條供熱線路組成，主要供熱機組為2臺凝氣式330MW燃煤機組（分別是11號機組、14號機組）,另設2臺凝氣式660MW燃煤機組（分別是3號機組、4號機組）作為備用。正常運行時兩臺匹配器分別由11號機組熱再、14號機組熱再，作為匹配器驅動汽汽源，將11號機組中排作為匹配器吸入汽汽源。

4.壓力匹配器實際運行情況分析

為驗證匹配器的經濟性及調節特性，在只投運一臺匹配器（由11號機組熱再抽汽作為驅動汽汽源，由11號機組中排抽汽作為吸入汽汽源），對匹配器進行變工況數據采集。

對于壓力匹配器來說，影響其工況的參數主要有：驅動汽壓力、吸入汽壓力、匹配器調壓閥開度。而判定其運行經濟性主要參考數據為吸收比，即吸入汽流量/驅動汽流量。為此，分別選取3組工況數據作為對比試驗。具體數據如下。

工況1：驅動汽壓力2.7MP，吸入汽壓力0.9MPa

匹配器調壓閥開度（%） 驅動汽流量

（t/h） 吸入汽流量

（t/h） 吸收比

49 37 0 0

52 39 7 0.18

58 39 14 0.36

63 44 11 0.25

69 45 14 0.31

75 46 22 0.48

80 54 24 0.44

表4-1工況1狀態下匹配器主要參數變化數據

工況2：驅動汽壓力2.8MP，吸入汽壓力0.9MPa

匹配器調壓閥開度(%) 驅動汽流量

（t/h） 吸入汽流量

（t/h） 吸收比

49 38 0 0

50 39 10 0.26

51 40 18 0.45

55 43 20 0.47

62 47 22 0.47

65 48 26 0.54

77 54 36 0.57

81 57 38 0.67

表4-2工況2狀態下匹配器主要參數變化數據

由表4-1、表4-2中數據可以很明顯的分析得出，當匹配器調壓閥開度低至一定程度時，即驅動汽流量過低時，吸入汽流量將到零。同時，當驅動蒸汽壓力約接近匹配器額定值時，其吸收比越大。

工況3：驅動汽壓力2.9MPa，匹配器調壓閥開度55%

吸入汽壓力(MPa) 驅動汽流量

(MPa) 吸入汽流量

(MPa) 吸收比

0.887 41 0 0.00

0.887 42 5 0.12

0.887 43 6 0.14

0.887 43 7 0.16

0.894 43 7 0.16

0.894 44 9 0.20

0.894 44 10 0.23

0.894 45 12 0.27

0.886 45 13 0.29

表4-3 工況3狀態下匹配器主要參數變化數據

由表4-3可以看出，在驅動汽壓力、匹配器調壓閥開度保持基本不變的前提下，提高吸入汽壓力可以一定程度上改善吸收比。

5.結論

通過參考機組的實際運行，經過上述數據分析，可以得出一下結論：

(1) 利用匹配器供熱改造后，確實能夠在滿足供熱參數需要的前提下，減少高壓抽汽的使用量，即有效提高了機組的經濟性。

(2) 當驅動汽流量過低時，匹配器將無法實現抽吸吸入汽，即匹配器將失效。

(3) 當其余工況相似的情況下，提高驅動汽壓力，越接近匹配器設計值，其吸收比越高。

(4) 當其余工況相似的情況下，提高驅動汽壓力，越接近匹配器設計值，其吸收比越高。

由于大部分進行供熱改造的大型機組同時承擔著供電任務，故工況很難維持在設計值。如能在運行中，參考上述經驗，將可以一定程度上提高供熱經濟性。

6.參考文獻

[1]陳國年，劉今，周強，盧承斌。凝汽機組改供熱后對運行經濟性的影響分析[J].江蘇電機工程，2011年1月第30卷第1期，9-13。

[2]王汝武。大型凝汽機組改造成供熱機組的最佳途徑[J].節能與環保，2009年第6期，53-54。