增投0號高壓加熱器對汽輪機熱耗的影響

成勝軍　周敬

摘要：目前，由于電力產能過剩，火電機組可利用小時數明顯降低。火電機組常處于低負荷運行狀態，增設0號高壓加熱器可顯著提高機組在低負荷運行時的熱經濟性。文章分析了設置0號高壓加熱器對汽輪機組熱耗率的影響，通過實驗數據計算機組負荷在80%以下時，汽輪機熱耗顯著降低，節能效果明顯。

關鍵詞：0號高壓加熱器；汽輪機熱耗率；熱力循環；給水溫度；電力生產；火電機組 文獻標識碼：A

中圖分類號：TK223 文章編號：1009-2374（2017）01-0064-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.01.032

1 某廠基本情況簡介

某廠三期工程（#5、#6機組）2×1000MW超超臨界機組，三大主機均為上海電氣集團制造，兩臺機組分別于2010年6月和7月建成投產，2011年6月通過環保部的環保竣工驗收，改造后的0號高壓加熱器于2014年12月

投運。

給水系統按鍋爐最大連續蒸發量（BMCR）工況，相對應的給水量進行設計，系統設置兩臺50%容量的汽動給水泵、1臺40%容量的電動啟動給水泵（不考慮備用）。給水系統還為鍋爐過熱器的減溫器、事故情況下的再熱器減溫器、汽輪機的高旁減溫器提供減溫噴水。鍋爐再熱器減溫噴水從給水泵的中間抽頭引出；過熱器減溫噴水從省煤器進口前引出；汽輪機高旁的減溫水從省煤器前給水管道上引出。

2 0號高壓加熱器技改情況

在原有給水回熱系統上，通過在高壓缸處選擇合適的抽汽點，取消汽輪機主機補氣閥（上汽西門子技術），相應增加一個抽汽可調的專用給水加熱器及相應的熱力系統，回熱系統由八級抽汽增加至九級抽汽，從而提高了給水溫度。機組在非滿負荷時的給水溫度還有很大提升空間，可通過增加的0號高壓加熱器實現。

熱力循環在節能技改前采用八級回熱抽汽系統，設有2（雙列）×3臺高壓加熱器、一臺除氧器、四臺低壓加熱器和一臺疏水加熱器，節能技改后在B列給水回熱系統上增加一臺高壓加熱器，抽汽加熱汽源取自高壓缸第五級，在A列高加出口增加給水調節門，變負荷工況下調節A列給水流量，實現提高給水溫度后的經濟性和安全性。

技改后機組采用八級非調整抽汽（包括高壓缸排汽），增加一級可調整抽汽，設有可調節閥調整進入0號高壓加熱器抽汽量，一、二、三級抽汽分別供給3級高壓加熱器。在額定工況時，0號抽汽調門不開，0號高壓加熱器不加熱給水。低負荷時，0號抽汽調門開啟，0號高壓加熱器加熱給水，以提高低負荷時給水溫度。

3 某廠增加0號高壓加熱器后的控制邏輯和運行中存在的問題

3.1 控制邏輯

增加0號高壓加熱器以后，給水溫度提高了，為了保證省煤器和水冷壁的安全，必須要確定安全的給水溫度，某廠的省煤器溫升設計值為40℃，省煤器出口最高給水溫度為346℃，0號高壓加熱器出口給水溫度按照300℃設定，對應的0號高壓加熱器抽氣壓力為8.57MPa。變負荷工況時，通過控制A列出口調閥控制進入0號高壓加熱器給水流量，為了保證了A列高壓加熱器的換熱能力，A列高壓加熱器給水出口調節閥設定47%為調節下限。

3.2 0高壓加熱器解列條件

（1）負荷升高時0號高壓加熱器調門后壓力超過9.6MPa；（2）0號高壓加熱器水位大于350mm；（3）監視省煤器出口溫度，過冷度大于5K；（4）0號高壓加熱器抽汽溫度大于540℃；（5）0號高壓加熱器水位大于280mm且抽氣入口溫度過熱度小于15K同時滿足。

3.3 運行中存在的問題及整改方法

（1）機組負荷在60%以上時，0號高壓加熱器控制邏輯可以正常的滿足要求，60%工況以下時由于0號高壓加熱器的疏水量達到150t/h及B列高加給水流量增加以后，B列高加抽汽量增加，高加正常疏水調閥全開，不能滿足正常調節的需求，60%以下工況時需要人為干預0號高壓加熱器抽汽調閥壓力，導致0號高壓加熱器在60%負荷以下經濟性相對較低；（2）0號高壓加熱器運行中正常疏水調閥頻繁出現積碳現象。

鑒于上述情況，將0號高壓加熱器的疏水從B列1號高壓加熱器改造至A列1號高壓加熱器，既保證了B列高加的水位調整有余量，又能提高A列高加的做功能力，增加了0號高壓加熱器以后全負荷變工況運行的經

濟性。

4 增加0號高壓加熱器以后對汽機熱耗率的影響

第一，機組實際運行中，對汽輪機熱耗的影響因素很多，比較復雜，很難精準計算出機組熱耗率，一般機組的真實熱耗需通過機組的熱力性能試驗得到。本文采用了一種簡單實用的汽輪機熱耗計算方法，計算公式如下所示：

式中：

Dm——主蒸汽流量，t/h；Dhr——再熱蒸汽流量，t/h；Dfw——主給水流量，t/h；Dcr——高排蒸汽流量，t/h；Drhs——再熱器減溫水流量，t/h；hm——主蒸汽焓，kJ/kg；hhr——再熱蒸汽焓，kJ/kg；hcr——高排蒸汽焓，kJ/kg；hfw——給水焓，kJ/kg；hrhs——再熱器減溫水焓，kJ/kg。

第二，增加0號高壓加熱器后，具體的抽汽壓力與給水溫度不能只局限于額定溫度下的給水溫度，應該考慮機組的性能狀況、鍋爐系統的給水要求及性能變化。0號高壓加熱器抽汽量的增大會使給水溫度增加，造成鍋爐排煙溫度的升高，使鍋爐效率下降，過多的抽汽量對鍋爐效率是不利的，因此在實際運行中應根據情況選擇最佳的給水溫度。通過試驗得出增加0號高壓加熱器后各負荷點對應的最佳給水溫度如圖1所示：

結論：在機組負荷500MW時，根據上文計算公式；當0號高壓加熱器投入后，給水溫度提高了18.6℃，汽機熱耗共降低202.4kJ/kW·h。

第四，800MW工況0號高壓加熱器增加前后重點參數對比：

結論：在機組負荷800MW時，根據上文所列計算公式，當0號高壓加熱器投入后，給水溫度提高了11.3℃，汽機熱耗共降低101.2kJ/kW·h。

第五，1000MW工況0號高壓加熱器投入前后重點參數對比：

結論：在機組負荷1000MW根據上文中所列公式計算，0號高壓加熱器投入后，給水溫度提高了4.9℃，汽機熱耗共降低8kJ/kW·h。

5 0號高壓加熱器在新建項目中的重大意義

鑒于目前電力市場的實際情況，機組長期在低負荷運行將成為常態，機組長期不在設計“經濟區”運行勢必會造成熱效率下降，供電煤耗升高。通過以上試驗數據計算分析，機組在增加0號高壓加熱器以后，在80%負荷以下熱耗降低100～200kJ/kW·h，節能降耗效果明顯。與此同時，當機組處于低負荷工況運行時，主蒸汽調節閥常處于節流狀態，機組的效率損失有所增加。增設0號高壓加熱器，在一定程度上可增大主蒸汽流量，進而降低主蒸汽調節閥的節流損失，提高汽輪機組熱效率。

參考文獻

[1] 包偉偉.1000MW超超臨界機組增設0號高壓加熱器經

濟性分析[J].發電設備，2015，29（3）.

[2] 盛德仁，李蔚，陳堅紅，任浩仁.汽輪機組熱耗率分

析及實時計算[D].浙江大學，2003.

[3] 喬加飛，郝衛，劉穎華，等.基于零號高加的寬負荷

高效回熱技術研究[J].中國煤炭，2014，（S1）.

[4] 肖志前，吉碩.低負荷下給水溫度對SCR及鍋爐熱效

率的影響[J].廣東電力，2015，（9）.

作者簡介：成勝軍（1982-），男，湖南寧鄉人，神華（福州）羅源灣港電有限公司工程師，研究方向：火力發電廠集控運行；周敬（1987-），男，湖南湘潭人，神華（福州）羅源灣港電有限公司助理工程師，研究方向：火力發電集控

運行。

（責任編輯：蔣建華）