660MW純凝機組供熱改造壓力匹配器驅動蒸汽汽源選擇的熱經濟性分析

徐鐘宇

摘要：本文針對純凝機組采用壓力匹配器進行供熱改造的汽源選擇問題，以某660MW機組為例，采用等效焓降法對壓力匹配器驅動蒸汽采用冷再蒸汽和熱再蒸汽的熱經濟性進行計算、對比，得出在建議在條件允許時，應盡量使用冷再蒸汽作為高壓汽源。

關鍵詞：純凝機組 ?供熱改造 ?汽源選擇 ?等效焓降

前言

近年來，為了滿足市場不斷增長的熱負荷需求以及提高火電企業的經營效益，對純凝機組進行供熱改造已成為一種趨勢。純凝機組供熱改造有多種途徑，如純凝改打孔、低真空循環水供熱改造、背壓式改造等，但從機組的改造的數量占比來說，打孔抽汽是目前應用的比較多的一種方式[1]，已經在300MW、600MW機組上有應用。由于相較于減溫減壓器經濟性更高[2]，對純凝機組打孔抽汽供熱的常見實施方式是使用壓力匹配器（熱壓機），在冷再（高排）/熱再、中低壓缸連通管上開孔，用高壓的冷再/熱再蒸汽作為驅動（引射）蒸汽，以中壓缸排汽作為被吸入蒸汽，該系統的示意圖如圖1所示。本文以某660MW汽輪機組為例，采用等效焓降法，定量分析了在額定工況下，采用冷再（高排）、熱再作為壓力匹配器驅動蒸汽的方案的經濟性。

1 機組概況

本文分析的660MW汽輪機組的主要參數如表1所示。

2 熱經濟性分析

由于壓力匹配器對進入其中的蒸汽溫度有所限制（小于300℃），所以無論是從冷再（高排）還是熱再抽汽，都必須要經過減溫器減溫后才能進入壓力匹配器。壓力匹配器的驅動蒸汽減溫水取自再熱減溫水，來自給水泵中間抽頭。為了便于分析，假定在額定供熱工況下，該機組經減溫后進入壓力匹配器的驅動蒸汽參數及其流量為：4.2MPa、254℃、25t/h。分析在進入壓力匹配器的驅動蒸汽參數和流量完全相同的情況下，分別取冷再（高排）、熱再作為壓力匹配器的高壓汽源，計算機組熱經濟性的變化。

若壓力匹配器驅動蒸汽取自冷再，則根據能量和質量平衡有：

其中 分別為冷再蒸汽、再熱減溫水、減溫后蒸汽的質量流量， 分別為冷再蒸汽、再熱減溫水、減溫后蒸汽的焓值。同理，可以列出壓力匹配器以熱再作為驅動蒸汽時的關系式，從而求出相應的抽汽量和減溫水流量。

該問題屬于蒸汽（熱水）攜帶熱量出熱力系統，應用等效焓降法，可以求出因為抽汽（給水）而引起的做功能力損失。

其中 分別是蒸汽、給水（減溫水）出系統引起的做功損失， 是冷再抽汽占主蒸汽量的份額， 是減溫水占主蒸汽量的份額。（公式4）表示的物理意義[3]是給水出系統損失工質 ，為了保持系統工質的平衡，必須從凝汽器補入相同數量的化學除鹽水，由此可知通過加熱器NO.1至NO.j的水量均增加了 ，沿途將多吸熱 ，故做功損失為 。

同理，可以列出壓力匹配器以熱再作為驅動蒸汽時的能量、質量平衡關系式，并根據等效焓降法分別求出抽汽和給水出熱力系統引起的做功損失。兩個方案的計算結果如表2所示。

由表2可知，采用冷再、熱再作為壓力匹配器的高壓驅動蒸汽將使機組熱經濟性分別降低0.817%、1.222%，在其他條件不變的情況下，也就是使機組的供電煤耗相應分別增大0.817%、1.222%。以該660MW汽輪機機組年平均利用小時為5000小時，標煤價格1000元/噸計算，相對于冷再方案，使用熱再作為壓力匹配器高壓驅動蒸汽每年將增加燃料費用約400.95萬元（當前供電煤耗按300g/kWh計算）。

經分析，使用熱再蒸汽作為驅動蒸汽時，由于再熱蒸汽的品質更高，抽汽對機組的熱經濟性影響更大，建議在純凝機組供熱改造中盡量采用冷再（高排）作為壓力匹配器的高壓驅動蒸汽。

3 結論

純凝機組采用打孔抽汽進行供熱改造，使用冷再（高排）作為壓力匹配器的高壓驅動蒸汽的經濟性高于熱再。對于660MW機組，使用冷再方案的熱經濟性較熱再提高0.405%。建議在條件允許時（例如考慮再熱器超溫等），盡量使用冷再抽汽供熱。

參考文獻：

[1]李洋.凝汽式汽輪機供熱改造經濟性分析與試驗研究[D].沈陽工程學院，2016.

[2]馬家貴.減溫減壓器和壓力匹配器在供熱系統中的熱經濟性分析[J].科技與創新，2015（08）：119.

[3]火電廠熱系統節能理論[M].西安交通大學出版社，林萬超著，1994