纯凝机组改供热后不同抽汽方式的经济性分析

李俊

(徐州华鑫发电有限公司,江苏徐州 221000)

纯凝机组改供热后不同抽汽方式的经济性分析

李俊

(徐州华鑫发电有限公司,江苏徐州 221000)

大机组改供热逐渐成为趋势,供热改造后供热运行的优化是电厂的一项提高经济性的重要工作,本文以徐州华鑫发电有限公司330MW机组改供热后运行经济性为基础分析了供热改造后不同抽汽方式的经济性。

汽轮机 供热 经济性

1 概述

随着社会对环保的重视各级政府也在推动大机组的供热，淘汰小机组供热。大机组供热主要通过纯凝机组向抽凝机组的改造，纯凝机组供热改造后供热的优化工作成为电厂的一项重要优化内容，本文法分析了徐州华鑫发电有限公司纯凝机组改供热后各种抽汽方式的经济性。

2 供热方式经济性分析

华鑫发电有限公司机组供热改造汽轮机通流部分未进行改造工作，抽汽点共有三个分别为再热蒸汽冷端(以下简称冷再)、热再热蒸汽(以下简称热再)、中亚缸排汽(以下简称中排)。为调整中排抽汽压力在汽轮机中低压缸排汽连通管上增加了一个蝶阀(以下叫中排抽汽压力调节阀)，为调整供热出口参数配置了压力匹配器，压力匹配器驱动蒸汽为再热蒸汽冷端或者热再热蒸汽。

机组供热改造后经济收益主要体现在：①售热收益；②汽轮机供热后冷源损失减少收益。由于售热收益只与供热参数有关与供热抽汽点选择无关，因此本文不再讨论售热收益，只讨论由于采用不同的抽汽点导致的冷源减少收益。汽轮机由于供热抽汽减少冷源损失原理为：向凝汽器排汽损失是汽轮机的最大损失，而供热从汽轮机某一抽汽口抽出的蒸汽只在抽汽口以上汽轮机各级做功发电而不向凝汽器排汽提高了减少了损失提高了汽轮机效率，因此如果供热抽出的蒸汽在汽轮机中做功越多则减少冷源损失的收益越大，也可以说供热抽汽点距离锅炉越远则供热的经济型越好。在满足供热需求的情况下抽汽点蒸汽参数越低(对汽轮机来说抽汽蒸汽参数越低则抽汽点距离锅炉越远)，供热的经济性越好。因此对于我厂来说对于抽出相同流量的蒸汽供热经济性排序为再热蒸汽(冷端/热端)＜中亚缸排汽。

当汽轮机初始参数变化不大时可以认为汽轮机各级级效率不变，因此可以认为当汽轮机初始参数变化不大同一抽汽点抽汽流量与该抽汽点抽汽节约的能量是线性关系的。对于汽轮机来说从冷再抽汽与从热再抽汽属于从同一抽汽点抽汽，从冷再与从热再抽同样的蒸汽节约的能量是相同的。从附表工况一和工况八对比可以发现：从冷再供热抽汽50吨/小时改为冷再供热50吨/小时和中排非调整抽汽50吨/小时后汽轮机热耗从7826.8KJ/KWH降到7584.9KJ/KWH，即中排非调整抽汽50吨/小时节约热量为296.782×(7826.8-7584.9)=71791.56 KJ/H。从工况四和工况五可以发现：从冷再抽汽50吨/小时改为从热再抽汽100吨/小时后汽轮机热耗从7826.8 KJ/KWH降到7658.2 KJ/KWH，即冷再(或者热再)抽汽50吨/小时节约热量为293.805×(7826.8-7658.2)=49535.52 KJ/H。从附表工况一和工况二对比可以发现：当中排抽汽从非调整抽汽改为调整抽汽(中排抽汽压力由0.815MPa提高到1.0MPa，本文中所有压力均是绝对压力)后汽轮机热耗从7584.9KJ/KWH增加到7695.7KJ/KWH，中压缸排汽调压损失热量293.96×(7695.7-7584.9)=32286KJ/H。这部分损失相当于22.5吨/小时的中排非调整抽汽的收益。

2.1 用热再热蒸汽供热与采用冷再热蒸汽供热的经济性分析

对于相同的抽汽流量下冷再抽汽和热再抽汽经济性相同，但是由于冷再和热再蒸汽温度相差一百多度，要达到相同的供热参数从热再热蒸汽抽汽时必须经过减温。热再和冷再抽汽供热的经济型差别有以下两个原因：热再经过降温使用的减温水增加了供热抽汽量但这增加的部分供热抽汽量并未在汽轮机内部做功，没有提高汽轮机效率；按照附表1供热工况4，供热减温水采用给水泵出口来计算我厂供热出口流量为50吨/小时时采用冷再供热与采用热再供热的经济性差异。

列方程组

M热再供热热再抽汽流量(吨/小时)

M减温水供热热再减温水流量(吨/小时)

H热再供热热再抽汽焓

H冷再供热冷再抽汽焓

H减温水供热热再减温水焓

供热减温水使用给水泵出口水时解方程组得：

M热再=47.45吨/小时

M减温水=2.55吨/小时

供热减温水使用高加出口水时解方程组得：

M‘热再=46.95吨/小时

M‘减温水=3.05吨/小时

从计算可得出供热出口流量为50吨/小时，当减温水使用给水泵出口水时采用热再热供热只能达到采用冷再供热47.45吨/小时的降耗效果；当减温水使用高加出口水时采用热再热供热只能达到采用冷再供热46.95吨/小时的降耗效果。也可以通过计算得出当减温水由给水泵出口改为高加出口时汽轮机一、二和三抽总抽汽量只增加0.1吨/小时，对经济性影响可以忽略不计。

因此用冷再抽汽供热比用热再抽汽供热经济，当总供汽流量为50吨/小时时采用热再供热经济性只相当于47.45吨/小时的冷再供热量，损失5.1%。采用热再供热时使用给水泵出口比使用高加出口水为减温水经济，但经济性差异不大。

2.2 中压缸排汽供热与再热蒸汽(冷再/热再)供热的经济性分析

当中排抽汽采用不调整抽汽时采用中压缸排汽供热当然比采用冷再热蒸汽供热经济性好，但是由于中排抽汽蒸汽压力随机组负荷波动大，在负荷波动范围内中排抽汽压力部分或者全部都要低于供热需求低，因此采用中压缸排汽供热时必须采用调整抽汽，我厂采用关小中排抽汽压力调节阀的方式来提高中排抽汽压力。中排抽汽采用调整抽汽后增加了两部分损失：①中排抽汽压力调节阀关小导致高中压缸缸效降低损失。②由于中排抽汽压力调节阀节流损失导致低压缸进汽压力降低蒸汽做功能力下降损失。

虽然中排非调整抽汽比冷再抽汽经济性好，但是由于中排调节抽汽增加了损失，当采用非调整抽汽将供热从冷再切为中排抽汽时随着供汽量的增加经济性先降低再增加，收益平衡点的抽汽量计算。

收益平衡点抽汽量=(吨/小时)，即当采用中排调整抽汽来替代冷再热蒸汽供热时只有当抽汽流量大于72.5吨/小时时才是经济的。同样可以计算出当采用中排调整抽汽来替代热再热蒸汽供热时只有当抽汽流量大于69.9吨/小时时才是经济的。

2.3 采用压力匹配器后供热经济性分析

采用压力匹配器供热提高经济型是与纯粹采用节流调节将高参数蒸汽降压高低参数供热相比的，由于压力匹配器利用部分高参数蒸汽能量来抽汽低压蒸汽参数，增加了低压蒸汽参数的供热量，提高了经济性，但是当高压蒸汽参数和供热出口参数不变时压力匹配器低压蒸汽抽吸量与低压蒸汽压力关系非常大，因此有时为了提高压力匹配器低压蒸汽的抽吸量需要提高低压蒸汽压力，需要低压蒸汽采用调整抽汽，根据上面的计算可知当低压蒸汽采用调整抽汽后靠提高低压蒸汽压力来提高低压蒸汽的供汽量代替高参数蒸汽供汽不一定是经济的。

3 结语

纯凝机组改为供热机组后供热经济性计算很复杂，由于现场的仪表精度不够和测点不全依靠现场数据无法计算，但是根据汽轮机厂提供的热平衡数据通过以上计算分析可以得出以下结论。

(1)采用不调整抽汽时各抽汽点供热经济性排序为中排抽汽供热优于冷再抽汽供热，冷再抽汽供热优于热在抽汽供热。

(2)采用热再抽汽经济性比采用冷再供热经济性差，损失在5%左右。热再供热减温水采用给水泵出口比采用高加出口经济，但经济性太小可以忽略。

(3)中排采用调整抽汽经济性比采用非调整抽汽经济差，中排采用调整抽汽增加的损失相当于22.5吨/小时的中排非调整抽汽量的节约量，如果采用中排调整抽汽替代冷再抽汽只有当替代抽汽量大于72.5吨/小时时在经济上才是有收益的。

(4)采用压力匹配器可以提高供热的经济性，但是如果通过调整低压蒸汽抽汽压力来提高低压蒸汽供热量几乎肯定是不经济的。

(5)以上讨论的供热经济性没有计算售热收益，如果考虑售热收益不管是采用哪种供热方式增加供热量都是经济的。

附表 (汽轮机厂提供的热平衡图数据)