崔傳濤，馬守祥，曾勝龍

（1.中電華創(chuàng)電力技術(shù)研究有限公司，江蘇 蘇州 215123；2.中電商丘熱電有限公司，河南 商丘 476000）

0 引言

隨著國家節(jié)能減排工作的逐步實施，對燃煤機(jī)組能耗水平的要求不斷提高，國內(nèi)300 MW 等級亞臨界機(jī)組能耗指標(biāo)在新形勢下處于競爭劣勢，綜合考慮煤耗指標(biāo)、投資費(fèi)用、技術(shù)風(fēng)險及能耗指標(biāo)的競爭性等因素，汽輪機(jī)通流改造是改善300 MW 亞臨界機(jī)組能耗指標(biāo)的重要技術(shù)措施[1-3]。通流改造對抽汽回?zé)嵯到y(tǒng)影響較大，需要考慮回?zé)嵯到y(tǒng)與通流部分設(shè)計的適應(yīng)性。

1 回?zé)嵯到y(tǒng)與通流設(shè)計適應(yīng)性理論

汽輪機(jī)通流改造對回?zé)嵯到y(tǒng)有較大影響，機(jī)組抽汽參數(shù)發(fā)生變化，產(chǎn)生的影響主要有以下幾方面：一是現(xiàn)有加熱器換熱面積若不足則需更換加熱器；二是抽汽回?zé)嵯到y(tǒng)換熱不充分，影響給水溫度；三是影響加熱器抽汽流量，汽輪機(jī)運(yùn)行熱耗率升高。當(dāng)前抽汽參數(shù)的選取是以汽輪機(jī)熱耗率最低為基準(zhǔn)，并沒有考慮加熱器的換熱性能，抽汽回?zé)嵯到y(tǒng)對汽輪機(jī)熱耗率的影響在性能試驗計算過程中被修正，對機(jī)組運(yùn)行煤耗產(chǎn)生不利影響[4]。

機(jī)組在投產(chǎn)設(shè)計階段，各段抽汽參數(shù)為加熱器的設(shè)計進(jìn)汽參數(shù)，在保證汽輪機(jī)熱耗率的前提下兼顧加熱器的換熱效果。汽輪機(jī)通流改造后，各級抽汽參數(shù)發(fā)生相應(yīng)變化，若加熱器換熱性能與通流設(shè)計適應(yīng)性差，會出現(xiàn)部分加熱器原有換熱面積無法滿足需求，影響回?zé)嵯到y(tǒng)換熱效果，造成機(jī)組給水溫度偏低等問題[5-7]。

在熱力學(xué)第二定律、等效焓降等理論基礎(chǔ)上，建立了機(jī)組回?zé)岢槠到y(tǒng)計算程序，得到具體的抽汽參數(shù)對機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性的影響變化關(guān)系[8-9]。加熱器抽汽流量計算公式為

其中，F(xiàn)n為n 級抽汽量，kg/h；hn為n 級加熱器進(jìn)汽焓，kJ/kg；hdn為n 級加熱器疏水焓，kJ/kg；Fn-1為上級加熱器疏水量，kg/h；hn-1為上級加熱器疏水焓，kJ/kg；Fv為加熱器其他進(jìn)汽量，kg/h；hv為加熱器其他進(jìn)汽焓，kJ/kg；Ffw為加熱器進(jìn)出水流量，kg/h；hfn-1為加熱器出水焓，kJ/kg；hfn為加熱器進(jìn)水焓，kJ/kg。

2 回?zé)嵯到y(tǒng)換熱性能分析

以國內(nèi)某300 MW 機(jī)組為例，定量計算抽汽參數(shù)變化對回?zé)嵯到y(tǒng)的影響，該汽輪機(jī)型號為N300-16.7/537/537，共8 級抽汽回?zé)嵯到y(tǒng)，配置3 臺高壓加熱器、1 臺除氧器和4 臺低壓加熱器。

該機(jī)組在進(jìn)行通流改造的同時，將主蒸汽、再熱蒸汽溫度由537 ℃提高到566 ℃。為進(jìn)一步了解機(jī)組各級加熱器實際換熱效果，開展加熱器性能試驗，結(jié)合機(jī)組性能試驗數(shù)據(jù)，計算各級加熱器換熱能力，并與原設(shè)計換熱能力進(jìn)行對比分析。機(jī)組原設(shè)計參數(shù)及通流改造后抽汽系統(tǒng)參數(shù)如表1 所示。

表1 各加熱器參數(shù)對比

由表1 可以看出，各級加熱器實際運(yùn)行情況與原有設(shè)計水平存在一定的偏差，分別為原有設(shè)計值的90.33%～111.98%。其中，2 號高壓加熱器及7、8號低壓加熱器換熱效果低于原有設(shè)計水平，1、3 號高壓加熱器及5、6 號低壓加熱器換熱效果高于原有設(shè)計水平。

將汽輪機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)原設(shè)計值、實際運(yùn)行值、通流改造設(shè)計參數(shù)分別進(jìn)行計算，為便于對比分析，將加熱器原有設(shè)計值定義為100%，加熱器實際運(yùn)行水平、通流改造設(shè)計值分別進(jìn)行計算，各級加熱器換熱量結(jié)果如圖1 所示。

圖1 各加熱器換熱量對比

按照通流設(shè)計抽汽參數(shù)進(jìn)行計算，計算結(jié)果表明：第一，3 號高壓加熱器和6 號低壓加熱器需求換熱量超過原設(shè)計換熱能力，其他加熱器實際換熱量低于原設(shè)計換熱能力；第二，汽輪機(jī)通流改造設(shè)計后，2 號高壓加熱器和3 號高壓加熱器需求換熱量超過加熱器實際運(yùn)行水平，其他加熱器換熱量低于實際運(yùn)行水平；第三，為滿足汽輪機(jī)通流改造后加熱器換熱性能要求，需要更換2 號高壓加熱器和3 號高壓加熱器。

3 抽汽參數(shù)優(yōu)化調(diào)整

通過上述分析可以看出，通流改造設(shè)計抽汽參數(shù)與各級加熱器實際換熱水平適應(yīng)性不佳。其中，2號高壓加熱器和3 號高壓加熱器實際換熱效果不能滿足通流改造需求，需要更換加熱器。2 臺高壓加熱器更換投資費(fèi)用較高，為降低項目投資費(fèi)用，結(jié)合各級加熱器實際換熱效果，通過抽汽參數(shù)優(yōu)化調(diào)整的方式，改善抽汽參數(shù)與加熱器性能適應(yīng)性不佳的狀況，從而達(dá)到避免或減少加熱器更換的效果。

抽汽參數(shù)調(diào)整以不影響機(jī)組給水溫度為原則，充分發(fā)揮各級加熱器實際換熱能力，并兼顧加熱器原有設(shè)計換熱能力，以此為基礎(chǔ)進(jìn)行抽汽參數(shù)調(diào)整。結(jié)合上述分析數(shù)據(jù)，制定抽汽參數(shù)調(diào)整原則，適當(dāng)增加1、5、7、8 段抽汽流量，適當(dāng)減少3、6 段抽汽流量。抽汽參數(shù)調(diào)整后，各級加熱器換熱情況如圖2 所示。

圖2 參數(shù)調(diào)整后各加熱器換熱量變化

調(diào)整抽汽參數(shù)后，通流改造設(shè)計回?zé)嵯到y(tǒng)進(jìn)汽參數(shù)與加熱器實際換熱效果曲線基本吻合，二者適應(yīng)性良好。

2 號高壓加熱器及7、8 號低壓加熱器實際換熱能力為原有設(shè)計值的90%、91%和90%，存在檢修提效空間，機(jī)組檢修期間通過加熱器換熱管清洗、堵漏等措施使其換熱能力達(dá)到原有設(shè)計值96%、95%和95%，與通流改造設(shè)計加熱器換熱能力相匹配。

4 結(jié)論

針對汽輪機(jī)通流改造對回?zé)嵯到y(tǒng)的影響，提出抽汽參數(shù)與加熱器實際性能相適應(yīng)理論，結(jié)合具體案例對加熱器換熱能力進(jìn)行分析計算，分析了抽汽參數(shù)與加熱器換熱能力適應(yīng)性不佳的原因，并提出了解決措施。

在不影響機(jī)組給水溫度的情況下，通過調(diào)整汽輪機(jī)抽汽參數(shù)，使抽汽參數(shù)與加熱器實際換熱能力相適應(yīng)，避免了2 臺高壓加熱器更換，降低項目投資400 余萬元，經(jīng)濟(jì)效益顯著，具有重要的工程實踐意義。