無再熱超超臨界機組熱力系統及其優化設計

王穎

摘 要：針對大型超超臨界二次再熱系統回熱抽汽溫較高、熱度較大情況，本文提出無再熱超超臨界機組的熱力系統優化設計，并經過仿真計算發現經過優化設計之后的系統抽油過熱溫度呈大幅度降低。

關鍵詞：無再熱超超臨界機組；熱力系統；優化設計

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.10.157

近些年來我國能源問題成為我國發展中所重視的關鍵問題，火電機組也隨之呈高參數大容量的發展方向。超超臨界再熱技術能夠對火電機組的初始參數有效提升，也進一步對機組的經濟性有所提高，作為目前火電機組的研究關鍵發展趨向[1]。超臨界及超超臨界機組現如今被較為廣泛的運用于國際間火電技術比較先進的國家，作為火電結構內地的主流機型。發展高參數、大容量的發電技術，作為本文的研究切入點，展開對無再熱超超臨界機組熱力系統及其優化探索。

1 超超臨界機組特點簡述

根據目前國際間有關超超臨界機組的設計運行具體現狀，發現超超臨界機組的參數發電技術可靠性較高，我國運行機組達到了經濟效益及運行可靠性[2]。那么超超臨界機組的主要技術特點包括，根據國內外運行情況，設備的可用率較亞臨界機組明顯較高，且發電能耗較亞臨界機組明顯降低，不僅如此達到的節能收益能夠彌補投資增加數額。與此同時還達到了較好的調節負荷優越性，達到發電量同樣的前提下，能夠最大化降低耗煤量，且超超臨界機組還有效解決了運行中所產生的環境污染問題。

2 單耗分析及應用問題切入點

參照熱力學第二定律針對任一能源的利用過程，一般性表示?平衡關系，通常描述為燃料?=產品?+?耗損，公式如下[3]：。據此對于任何能源的利用過程，單耗分析模型表示為[4]：b=。在完成單耗理論分析時首先，需要界定熱耗能產品的熱力學第二定律運用，也就是最低燃料單耗，作為無關生產過程的數值，較實際單耗從而得出產品生產理論節能潛力。但是目前能源單耗分析仍然在交通運輸領域、二次產品生產其余運用中存在一定問題，針對內燃機、電動機、機床、紡織品、服裝等物質性產品作為原料的二次產品生產，雖然同樣會對能源造成消耗，但是通常無法對產品的最低燃料單耗完成計算，因此對理論節能潛力分析中存在制約因素。

3 再熱器作用及超超臨界機組熱力系統設計新思路

再熱器實現了將汽輪機高壓缸所做過的部分功蒸汽，實現將其重新送入至鍋爐內，加大庵后返回值汽輪機組完成中壓和低壓缸的做功。通過運用再熱器起再熱循環作用，能夠增加每千克蒸汽的所作功，因此降低耗汽濾。那么本文提出無再熱超超臨界機組的熱力系統優化設計，即將再熱器去掉運用核電汽輪機匹配，經過實現火電機組的有效改造，也就是將本文提出的優化后火電機組高壓缸內部排汽，直接進入至機組高壓及低壓缸，能夠增加水流量從而滿足電汽輪機組的運行需求。再者對原火電機組高壓缸改造中，還可以移動中壓缸的葉片至高壓缸，也對通流面積很大程度有效增加。

4 2000MW超超臨界機組全長原則性熱力系統優化設計計算

4.1 優化后過熱蒸汽流量

通過根據如上提出的將鍋爐再熱器去掉之后，新機組的過熱器會將原機組的再熱器吸熱量全部吸收，為了確保過熱蒸汽的參數恒定，需要對主蒸汽流量增加。首先完成再熱器去掉之后的火電機組流量計算公式為：，過熱蒸汽增加量：，根據如上公式可得過熱蒸汽達到了638545kg/h的增加量。原過熱蒸汽流量相加改造后過熱蒸汽增加量即新機組的蒸汽流量，綜合經過改造后鍋爐給水流量即3725.6t/h。

4.2 確定各抽汽壓力及回熱加熱系統汽水參數計算

設計回熱系統包括4個高壓加熱器、1個低壓加熱器以及1個除氧器，設定322℃的給水溫度，能夠得出H1高壓加熱器322℃給水出口溫度，那么除氧器的出口171℃水溫。綜合考慮抽氣口的設計方便要素，第三級抽泣由高壓缸排氣管道的上部完成抽取，確保高壓缸的排汽參數等同抽氣的溫度及壓力。之后得出各個加熱器的出水口水文及斷差，完成疏水溫度的求得也就是加熱器工作壓力。最終根據計算結果擬定近似熱流偶成的曲線，求得熱抽汽比焓值（見圖1），較原機組達到了預期的汽輪機加熱經濟指標。

5 結語

本文通過提出無再熱超超臨界機組熱力系統的優化設計思路，提出通過將鍋爐再熱器去除之后，從而達到了效率有效提升，設備機組有效簡化的目的。

參考文獻：

[1]李運澤，楊獻勇，嚴俊杰，et al.二次再熱超臨界機組熱力系統的三系數線性分析法[J].中國電機工程學報，2016，22（06）：132-136.

[2]嚴俊杰，邵樹峰，李楊，et al.二次再熱超臨界機組熱力系統經濟性定量分析方法[J].中國電機工程學報，2014，24（01）：186-190.

[3]王朝偉.600MW超超臨界機組熱力系統熱經濟性分析研究[D].華北電力大學（河北），2017.

[4]白慧峰，徐越，陳德龍.基于Aspen Plus平臺的超超臨界機組熱力系統性能預測模型開發[J].熱力發電，2016，35（04）：14-16.