亚临界机组光煤互补技术除氧器改造分析

杨明也，盛 伟

（沈阳工程学院a.能源与动力学院；b.发展规划处，辽宁 沈阳 110136）

为响应节能减排的号召，完成能源产业转型升级，现采用光热发电与传统煤电互补的方式对某N330-16.7/538/538型机组进行热力改造，将光热蒸汽通入机组的除氧器部分，通过改变光热流量，影响动力装置部分的性能，以此达到节省煤炭资源的目的［1］。

在传统的330 MW 热力系统中，中压缸排汽主要通入除氧器部分，对低压加热器组的给水进行加热。原机组的除氧器为DFST-1036·150/175型，水箱的工作温度为175 ℃，进行光煤互补技术改造后，给水泵的出水温度提升至180 ℃～185 ℃，实现了在高压加热器组对系统给水整体加热的同时，减少了相应的抽汽损失［2］。

由于各级加热器对给水的吸热量的差异［3］，并且考虑到在光热互补系统不同流量下变工况工作时的状态，造成对各级高压加热器的疏水冷凝段的影响，选取除氧器做互补改造对主给水流量平衡的影响要小于选取对高压加热器的影响。

计算锅炉燃煤㶲值：

计算VWO工况锅炉蒸汽生产率G：

对改造之前的机组进行㶲方法计算分析，锅炉、汽轮机、抽汽管路、高低压加热器组与除氧器的㶲损失计算如下：

计算㶲损占比：

通过计算可知：整个蒸汽动力部分的目的㶲效率为20.79%，机组可用能的利用效率需要提升。

为了在减少汽轮机㶲损失的同时增加汽轮机的做功能力，达到节能减排的目的，现在采用光煤互补技术对机组除氧器部分与光热蒸汽发生装置部分进行互补改造，并对互补改造方案进行分析。

1 光煤互补技术改造

在原有系统的基础之上，对除氧器增设光热管路与光热蒸汽疏水管路，采用节流方式通入光热蒸汽（383 ℃、10.9 MPa），与汽轮机中的排抽汽共同对除氧器进行混合加热［4］。

在计算VWO 工况时，考虑到中排抽汽允许取值的范围，光热蒸汽流量占比分别选取为主蒸汽流量的0.01、0.015、0.02、0.025，通过不同光热蒸汽流量分析系统性能的变化，改造后的系统如图1所示。

图1 改造之后的系统流程

2 系统改造分析

改造后，蒸汽发生器产生的光热蒸汽温度为383 ℃，压力为10.9 MPa（esolar=1 244.951 kJ/kg）。对于改造除氧器部分，高压加热器组的抽汽系数不受影响，只列出4#中排抽汽之后的部分。在VWO工况下，N300-16.7/538/538型亚临界机组的各级加热器的抽汽参数以及㶲值如表1所示。环境温度为20 ℃（h=84.013 kJ·kg-1，s=0.296 5 kJ·kg-1·K-1）。

将光热流量通入除氧器后，根据相对量法求出各级加热器的抽汽系数。经计算，高压加热器的抽汽系数α1、α2和α3分别为0.063 9、0.085 5和0.054 4，3#高压加热器的疏水系数αd3为0.226，1#与2#轴封加热器的抽汽系数αsg1与αsg2分别为0.013 与0.001 4，汽动给水泵的抽汽系数αpu为0.038。

除氧器的进水系数αc4为

抽汽系数αj为

在通入不同主蒸汽流量占比的光热流量后，汽轮机的中排抽汽系数(α4)、除氧器的进水系数(αc4)、低压加热器组的抽汽系数(α5、α6、α7、α8)、凝汽器的抽汽系数(αc)、汽轮机做功(Wt)与汽轮机内部的㶲损(It)都发生了变化。改造前后的参数对比结果如表2所示。

表2 改造前后不同光热流量对系统参数的影响

2.1 光热流量增加对除氧器进水量的影响

改造之前，除氧器的进水量主要来自于低压加热器组的给水。在通入不同份额的光热流量后，主蒸汽的流量占比由0.745 增加至0.781 9，除氧器的进水流量增加了37.82 t/h，未超出除氧器给水箱设计规程的允许范围。经MATLAB 软件拟合后，其曲线增长趋势呈线性分布，如图2所示。

图2 MATLAB曲线拟合结果

2.2 光热流量对Wt与It的影响

由表1 数据可知：改造之前汽轮机做功Wt为6 181.63 kJ，汽机内部㶲损失It为2 556.43 kJ。在增加光热流量后，汽轮机的做功与㶲损也是随之增加的，且增加的幅度不同。在平衡除氧器进水系数时，通过改造增设的光热输水管路来减少除氧器中增加的给水，可以得到改造后优化的汽轮机做功与㶲损失。当光热流量占比为0.025 时，通过对改造方案的计算可知，汽轮机做功提升了2.99%，内部㶲损失相应提高了2.26%，汽轮机做功的提升高于㶲损失的提升，如表3所示。

表3 数据分析 %

表3（续）

2.3 减少锅炉煤耗

在改造之前，锅炉标准煤耗量为88.37 t/h。根据光热流量，补充除氧器减少的抽汽，控制主蒸汽流量相应减少，除氧器进水系数αc4稳定在工况状态，将减少汽轮机的热耗量，进而减少锅炉煤耗，达到节能减排并提高系统运行经济性的目的。

2.4 根据光热流量选择光热互补系统

由于选取不同的光热流量对主蒸汽流量占比αsolar不同，选值在中排抽汽与除氧器给水箱允许范围内确定，对汽轮机做功Wt、中压缸抽汽系数α4、低压加热器组的抽汽系数、损失占燃料㶲百分数δItu及整个蒸汽动力装置的目的㶲效率会有影响。在确定合适的光热流量占比后，便于确定互补的光热系统的功率以及导热油-熔盐系统。

3 结语

通过光煤互补技术对330 MW 机组除氧器与光热系统进行互补改造。在VWO 工况下，在中排抽汽允许的范围内，通过改变光热流量对主蒸汽流量的占比来控制除氧器的进水流量，从而减少锅炉煤耗量［5］，根据改造方案计算的光热流量与蒸汽参数可适用于互补的光热系统，该方案提高了机组的经济性，达到了节能减排的目的。