660MW纯凝机组供热改造压力匹配器驱动蒸汽汽源选择的热经济性分析

徐钟宇

摘要：本文针对纯凝机组采用压力匹配器进行供热改造的汽源选择问题，以某660MW机组为例，采用等效焓降法对压力匹配器驱动蒸汽采用冷再蒸汽和热再蒸汽的热经济性进行计算、对比，得出在建议在条件允许时，应尽量使用冷再蒸汽作为高压汽源。

关键词：纯凝机组  供热改造  汽源选择  等效焓降

前言

近年来，为了满足市场不断增长的热负荷需求以及提高火电企业的经营效益，对纯凝机组进行供热改造已成为一种趋势。纯凝机组供热改造有多种途径，如纯凝改打孔、低真空循环水供热改造、背压式改造等，但从机组的改造的数量占比来说，打孔抽汽是目前应用的比较多的一种方式[1]，已经在300MW、600MW机组上有应用。由于相较于减温减压器经济性更高[2]，对纯凝机组打孔抽汽供热的常见实施方式是使用壓力匹配器（热压机），在冷再（高排）/热再、中低压缸连通管上开孔，用高压的冷再/热再蒸汽作为驱动（引射）蒸汽，以中压缸排汽作为被吸入蒸汽，该系统的示意图如图1所示。本文以某660MW汽轮机组为例，采用等效焓降法，定量分析了在额定工况下，采用冷再（高排）、热再作为压力匹配器驱动蒸汽的方案的经济性。

1 机组概况

本文分析的660MW汽轮机组的主要参数如表1所示。

2 热经济性分析

由于压力匹配器对进入其中的蒸汽温度有所限制（小于300℃），所以无论是从冷再（高排）还是热再抽汽，都必须要经过减温器减温后才能进入压力匹配器。压力匹配器的驱动蒸汽减温水取自再热减温水，来自给水泵中间抽头。为了便于分析，假定在额定供热工况下，该机组经减温后进入压力匹配器的驱动蒸汽参数及其流量为：4.2MPa、254℃、25t/h。分析在进入压力匹配器的驱动蒸汽参数和流量完全相同的情况下，分别取冷再（高排）、热再作为压力匹配器的高压汽源，计算机组热经济性的变化。

若压力匹配器驱动蒸汽取自冷再，则根据能量和质量平衡有：

其中 分别为冷再蒸汽、再热减温水、减温后蒸汽的质量流量， 分别为冷再蒸汽、再热减温水、减温后蒸汽的焓值。同理，可以列出压力匹配器以热再作为驱动蒸汽时的关系式，从而求出相应的抽汽量和减温水流量。

该问题属于蒸汽（热水）携带热量出热力系统，应用等效焓降法，可以求出因为抽汽（给水）而引起的做功能力损失。

其中 分别是蒸汽、给水（减温水）出系统引起的做功损失， 是冷再抽汽占主蒸汽量的份额， 是减温水占主蒸汽量的份额。（公式4）表示的物理意义[3]是给水出系统损失工质 ，为了保持系统工质的平衡，必须从凝汽器补入相同数量的化学除盐水，由此可知通过加热器NO.1至NO.j的水量均增加了 ，沿途将多吸热 ，故做功损失为 。

同理，可以列出压力匹配器以热再作为驱动蒸汽时的能量、质量平衡关系式，并根据等效焓降法分别求出抽汽和给水出热力系统引起的做功损失。两个方案的计算结果如表2所示。

由表2可知，采用冷再、热再作为压力匹配器的高压驱动蒸汽将使机组热经济性分别降低0.817%、1.222%，在其他条件不变的情况下，也就是使机组的供电煤耗相应分别增大0.817%、1.222%。以该660MW汽轮机机组年平均利用小时为5000小时，标煤价格1000元/吨计算，相对于冷再方案，使用热再作为压力匹配器高压驱动蒸汽每年将增加燃料费用约400.95万元（当前供电煤耗按300g/kWh计算）。

经分析，使用热再蒸汽作为驱动蒸汽时，由于再热蒸汽的品质更高，抽汽对机组的热经济性影响更大，建议在纯凝机组供热改造中尽量采用冷再（高排）作为压力匹配器的高压驱动蒸汽。

3 结论

纯凝机组采用打孔抽汽进行供热改造，使用冷再（高排）作为压力匹配器的高压驱动蒸汽的经济性高于热再。对于660MW机组，使用冷再方案的热经济性较热再提高0.405%。建议在条件允许时（例如考虑再热器超温等），尽量使用冷再抽汽供热。

参考文献：

[1]李洋.凝汽式汽轮机供热改造经济性分析与试验研究[D].沈阳工程学院，2016.

[2]马家贵.减温减压器和压力匹配器在供热系统中的热经济性分析[J].科技与创新，2015（08）：119.

[3]火电厂热系统节能理论[M].西安交通大学出版社，林万超著，1994