1    現(xiàn)狀分析

某電廠的1號機組汽輪機,型號為N660—24.2/566/ 566 ,屬于先進的超臨界、一次中間再熱、沖動式 、單 軸、三缸四排汽、雙背壓、純凝汽式汽輪機。該機組的 額定出力設(shè)計為660 MW,最大連續(xù)出力705.116 MW , 額定主蒸汽流量為1 892.8 t/h。

該汽輪機采用了優(yōu)化的復合變壓運行方式 , 并 集成了八級非調(diào)整回熱抽汽系統(tǒng) ,該系統(tǒng)由3臺高壓 加熱器、1臺除氧器和4臺低壓加熱器組成 。其中 ,高 壓加熱系統(tǒng)配備了單列三級高壓加熱器 ,采用臥式 管板結(jié)構(gòu)設(shè)計 ,并通過逐級串聯(lián)的疏水方式 ,將最后 一級的疏水有效引入至除氧器。此外 ,每臺高壓加熱 器均設(shè)有緊急疏水管道 ,直接連接至凝汽器高壓疏 水擴容器。

目前 ,該電廠汽輪機組額定負荷時第三段抽汽  壓力為2.298 Mpa,溫度473.7 ℃,飽和溫度219.6 ℃ ,  過熱度254.2 ℃;75%額定負荷時 ,第三段抽汽過熱度  270.2 ℃;50%額定負荷時,第三段抽汽過熱度289.5 ℃ 。 為充分利用第三段抽汽的高過熱度 , 并提升低負荷  時鍋爐的給水溫度 ,該電廠實施安裝外置蒸汽加熱  器技術(shù)升級改造 ,提高了電廠整體熱效率 ,加強了系  統(tǒng)運行的穩(wěn)定性、可靠性。

2    改造方案

基于機組回熱系統(tǒng)的技術(shù)特性及其改造范疇的 差異 , 改造方案主要可以劃分為以下兩種:方案一 , 采取串聯(lián)方式增置部分容量外置加熱器;方案二 ,采 用并聯(lián)方式增置部分容量外置加熱器^[1—3]。

2.1    方案一:加熱給水的串聯(lián)連接方式

在充分考量蒸汽加熱器所處理的給水流量占整 體給水流量的比例、蒸汽加熱器的制造技術(shù)、成本投 入以及改造后的經(jīng)濟效益等多維度因素后 ,選擇采 取部分流量串聯(lián)的方式 , 即外置蒸汽加熱器的設(shè)置 , 如圖1所示 。在進行設(shè)計時 ,建議將給水流量占總流 量的比例控制在20%~40%的范圍內(nèi) , 以確保系統(tǒng)的 容量設(shè)計合理 。此串聯(lián)連接方式能夠有效提升系統(tǒng) 的整體熱效率和穩(wěn)定性 ,是一種經(jīng)濟且實用的改造策略。

2.2    方案二:加熱給水的并聯(lián)連接方式

并聯(lián)增置蒸汽加熱器如圖2所示 ,將蒸汽加熱器 放置于#2高壓加熱器之后 ,并與#1高加并聯(lián) ,加熱部 分#2高加出口給水。該布置方案在規(guī)劃時 ,充分考量 了蒸汽加熱器的制造工藝要求 、成本因素以及改造 后的經(jīng)濟效益 , 旨在實現(xiàn)全面優(yōu)化與合理布局。按照給水流量占總流量的20%~40%進行容量設(shè)計。并聯(lián)連接方式與串聯(lián)方式相似 ,但不同之處在 于并聯(lián)方式加熱#2高壓加熱器出口部分給水 ,相當 于替代了部分#1高加的作用。相比串聯(lián)方式 ,并聯(lián)方 式在主給水管路側(cè)的改造成本相對較高 ,但外置蒸 汽加熱器本體的成本相對較低 。但是并聯(lián)方式的改 造需要考慮系統(tǒng)整體性 ,確保設(shè)備的協(xié)調(diào)運行 , 以提 高機組的效率和經(jīng)濟性。

3    經(jīng)濟性分析

本文選取額定負荷 、75%額定負荷 、50%額定負 荷和40%額定負荷四種工況為基準 , 分別對方案 一 和方案二的經(jīng)濟性進行分析。

3.1    方案一經(jīng)濟性分析

方案一采用串聯(lián)方式單獨設(shè)置外置蒸汽加熱器 ,按照給水流量占總流量的30%進行計算 。經(jīng)過改 造后 ,方案一對機組運行經(jīng)濟性影響計算結(jié)果如表1 所示。

由表1可以看出:

1)設(shè)置外置串聯(lián)連接蒸汽加熱器后 ,對比改造 前后汽輪機性能數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn) ,汽輪機的熱耗率均 有顯著降低 。具體而言 ,在額定負荷工況下 ,汽輪機 的熱耗率下降了約13.96 kJ/(kw.h);在75%額定負 荷工況 、50%額定負荷工況下 , 熱耗率均下降了約16.29 kJ/(kw.h);而在40%額定負荷工況下 ,熱耗率 降了約17 .03 kJ/(kw.h)。這一數(shù)據(jù)充分表明 , 改造 后的汽輪機在能效方面有了顯著提升。

2)在機組出力不變的情況下 , 設(shè)置外置串聯(lián)連 接蒸汽加熱器后 ,在額定負荷、75%額定負荷、50%額 定負荷和40%額定負荷工況下 ,機組主蒸汽流量較改 造前分別增加10.30、8.91、5.62和4.05 t/h 。而在額定 負荷工況下 ,設(shè)置外置串聯(lián)連接蒸汽加熱器后 ,主蒸 汽流量充足(10.30 t/h), 因此 ,設(shè)置外置蒸汽加熱器 不會影響機組的帶負荷能力。

3)在回熱系統(tǒng)方面 , 額定負荷工況下 , 較改 造前 ,改造后一段抽汽流量略有增加 ,增加1.82 t/h , 二段抽汽流量增加 10 . 69 t/h , 三段抽汽流量增加5 . 35 t/h。

4)實施外置串聯(lián)連接蒸汽加熱器改造后 ,在多 種工況條件下 ,鍋爐的運行性能表現(xiàn)出如下具體變化:在額定負荷、75%額定負荷 、50%額定負荷 、40% 額定負荷的運行工況下 ,鍋爐給水溫度分別提升了 3.73、4.26、4.26、4. 16 ℃ 。同時 ,鍋爐的排煙溫度也相 應(yīng)上升 ,分別為0.39、0.47、0.55、0.48 ℃ 。此外 ,脫硝 系統(tǒng)入口的煙氣溫度也表現(xiàn)出類似的增長趨勢 , 分 別增長了1.50、1.71、1.72、1.67 ℃ 。然而 ,這種設(shè)置對 鍋爐效率產(chǎn)生了輕微影響 ,在對應(yīng)工況下 ,鍋爐效率 分別下降了約0.01%、0.01%、0.02%和0.01%。

5)設(shè)置外置串聯(lián)連接蒸汽加熱器后 , 不同負荷 的工況條件下 ,發(fā)電煤耗實現(xiàn)了顯著下降 ,具體表現(xiàn) 為在額定負荷下降低了約0.45 g/(kw.h),在75%額 定負荷下降低了約0.48 g/(kw.h),在50%額定負荷 下則降低了約0.51 g/(kw.h),在40%額定負荷下則 降低了約0.54 g/(kw.h)。經(jīng)過算術(shù)平均計算 ,整體 發(fā)電煤耗的下降值為0.495 g/(kw.h)。

3.2    方案二經(jīng)濟性分析

方案二采用并聯(lián)方式單獨設(shè)置外置蒸汽加熱 器 ,按照給水流量占總給水流量的20%進行計算 。改 造后 ,方案二在不同工況下對機組運行經(jīng)濟性影響 計算結(jié)果如表2所示。

由表2可以看出:

1)在引入外置蒸汽加熱器后 ,汽輪機在額定負 荷、75%額定負荷、50%額定負荷、40%額定負荷的多 種工況條件下 ,均實現(xiàn)了熱耗率的顯著下降 ,具體數(shù) 值為約8.31、8.33、8.54、9.54 kJ/(kw.h),相較改造前有著明顯改善。

2)在確保機組出力維持恒定的前提下 ,通過增  設(shè)外置并聯(lián)連接的蒸汽加熱器 , 觀察到額定負荷 、 75%額定負荷 、50%額定負荷 、40%額定負荷工況下  主蒸汽流量均發(fā)生了相應(yīng)的變化 , 分別降低0 .20 、 0.25、1. 11、1.47 t/h,相較于改造前有所下降。

3)在回熱系統(tǒng)方面 , 設(shè)置外置并聯(lián)連接蒸汽加 熱器帶來了蒸汽分配的優(yōu)化。具體而言 ,在額定負荷 工況下 ,一段抽汽流量減少了19. 17 t/h,而二段和三 段抽汽流量則分別增加了11.78、10.45 t/h。

4)在額定負荷、75%額定負荷、50%額定負荷和  40%額定負荷工況下 ,設(shè)置外置并聯(lián)連接蒸汽加熱器  后 ,鍋爐給水溫度分別升高了0.88、1.07、1.28、1.33 ℃ ;  鍋爐排煙溫度分別升高了0.09、0. 11、0.07、0.07 ℃ ;  脫硝系統(tǒng)入口煙氣溫度分別升高了0.36、0.43、0.52、 0 .54 ℃ ; 然而 , 鍋爐效率略有下降 , 具體數(shù)值為約  0.005%、0.01%、0.003%和0.004%。

5)經(jīng)過數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析 , 設(shè)置了外置并聯(lián)連接  的蒸汽加熱器后 ,在額定負荷、75%額定負荷、50%額  定負荷、40%額定負荷的工作狀態(tài)下 ,發(fā)電煤耗分別  下降了約0.29、0.29、0.30、0.34 g/(kw.h),經(jīng)過算術(shù)  平均計算,整體發(fā)電煤耗的下降值為0.305 g/(kw.h)。

4    結(jié)論

計算結(jié)果顯示 ,方案一的節(jié)能效果更為顯著 ,特 別是在降低汽輪機熱耗率和發(fā)電煤耗方面優(yōu)勢明顯。方案一采用串聯(lián)方式 ,改造后在各種工況下發(fā)電 煤耗均有不同程度的下降;方案二采用并聯(lián)方式 ,改 造后也有一定的節(jié)能效果 。通過對各種工況下的經(jīng) 濟性進行綜合比較分析 ,可以明顯看出方案一在多 種工況下都表現(xiàn)出更好的運行經(jīng)濟性 , 為提高機組 運行效率和降低成本提供了重要的參考依據(jù)。

[參考文獻]

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2025年第2期第5篇