黃思林， 梁占偉， 喬加飛

(1.國(guó)家能源集團(tuán)廣東電力有限公司，廣東廣州 510000；2.國(guó)家能源集團(tuán)新能源技術(shù)研究院有限公司，北京 102209；3.國(guó)能?chē)?guó)華(北京)電力研究院有限公司，北京 102209)

在當(dāng)前“雙碳”背景下，火電行業(yè)的低碳發(fā)展面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，火電機(jī)組如何提高效率以實(shí)現(xiàn)節(jié)能減碳是亟需研究的熱門(mén)課題?；痣姍C(jī)組通過(guò)熱電聯(lián)產(chǎn)改造[1-2]、主機(jī)優(yōu)化升級(jí)[3-6]及輔機(jī)節(jié)能改造[7]等綜合措施，進(jìn)一步提升其整體運(yùn)行效率、降低供電和供熱煤耗。汽輪機(jī)是火電機(jī)組中的關(guān)鍵動(dòng)力轉(zhuǎn)換設(shè)備，其能量轉(zhuǎn)換效率是影響火電機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的關(guān)鍵因素。汽輪機(jī)通流優(yōu)化升級(jí)是提高汽輪機(jī)本體能量轉(zhuǎn)換效率的有效方法，也是降低火電機(jī)組供電煤耗的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

有關(guān)汽輪機(jī)通流優(yōu)化升級(jí)的報(bào)道主要集中于純凝機(jī)組，即使針對(duì)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組通流優(yōu)化升級(jí)的研究大多也未涉及多源抽汽經(jīng)濟(jì)性。邵家林等[8]報(bào)道了330 MW亞臨界純凝機(jī)組的通流提效改造，并將主、再熱蒸汽溫度由538 ℃分別提升至546 ℃和568 ℃，增加一級(jí)0號(hào)高壓加熱器，預(yù)期降低熱耗率140～380 kJ/(kW·h)。徐星等[9]分析了600 MW超臨界汽輪機(jī)普遍存在的問(wèn)題，闡述了該等級(jí)汽輪機(jī)通流改造的技術(shù)特點(diǎn)，對(duì)比了主要汽輪機(jī)廠家的改造技術(shù)路線，為600 MW超臨界汽輪機(jī)改造原則和范圍提供參考。趙斌等[7]研究了某600 MW亞臨界機(jī)組通流改造和輔機(jī)節(jié)能改造技術(shù)，容量增至630 MW，機(jī)組改造后熱耗率降低500.17 kJ/(kW·h)，為600 MW亞臨界機(jī)組增容提效提供了借鑒案例。張昊等[10]針對(duì)某1 000 MW超超臨界汽輪機(jī)通流改造方案進(jìn)行了說(shuō)明，對(duì)比了改造前后機(jī)組的熱耗率，提出了進(jìn)一步優(yōu)化改造的建議。張磊等[11-12]分析了600 MW亞臨界汽輪機(jī)存在的問(wèn)題，提出了末級(jí)葉片選型等通流優(yōu)化升級(jí)方案，經(jīng)測(cè)試改造后汽輪機(jī)熱耗率降低了332 kJ/(kW·h)。

此外，為滿足工業(yè)供汽參數(shù)和供汽量要求，也對(duì)部分機(jī)組的汽輪機(jī)外部進(jìn)行了改造，張志業(yè)等[13]和陳新風(fēng)等[14]報(bào)道了某300 MW亞臨界汽輪機(jī)中調(diào)門(mén)改造方案，實(shí)現(xiàn)了再熱蒸汽熱段調(diào)整抽汽。孫博昭等[15]報(bào)道了某350 MW熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組通過(guò)配置可調(diào)式蒸汽噴射器來(lái)滿足機(jī)組中、低負(fù)荷工況的供汽量和供汽參數(shù)。

由上述相關(guān)報(bào)道可知，汽輪機(jī)通流改造大多未考慮工業(yè)抽汽供熱經(jīng)濟(jì)性，為了滿足工業(yè)供汽要求，常采用汽輪機(jī)外部改造方案。而綜合考慮汽輪機(jī)通流優(yōu)化升級(jí)和工業(yè)供汽經(jīng)濟(jì)性的報(bào)道并不多見(jiàn)，尤其是考慮高、中和低三源抽汽工業(yè)供汽汽輪機(jī)經(jīng)濟(jì)性的通流優(yōu)化升級(jí)研究尚未見(jiàn)報(bào)道。筆者針對(duì)汽輪機(jī)高、中和低三源抽汽工業(yè)供汽的特點(diǎn)，研究了通流優(yōu)化升級(jí)的關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)比了不同汽輪機(jī)通流優(yōu)化升級(jí)方法的經(jīng)濟(jì)性，得到適合于三源抽汽供熱汽輪機(jī)通流優(yōu)化升級(jí)的經(jīng)濟(jì)性方案，為多源抽汽工業(yè)供汽火電機(jī)組節(jié)能減碳提供技術(shù)支撐。

1 研究對(duì)象

1.1 汽輪機(jī)特點(diǎn)

某電廠一期工程建設(shè)2×330 MW亞臨界燃煤機(jī)組汽輪機(jī)為亞臨界參數(shù)、三缸兩排汽、單軸布置的沖動(dòng)式抽汽凝汽汽輪機(jī)，高、中壓部分為分缸結(jié)構(gòu)，具有獨(dú)立的高壓缸和中壓缸，低壓部分為雙流、雙排汽的低壓缸。

高壓缸為雙層缸，高壓通流部分為反向流動(dòng)，內(nèi)有1個(gè)單列調(diào)節(jié)級(jí)、8個(gè)壓力級(jí)。第6級(jí)后設(shè)置抽汽口，一部分作為高壓供熱抽汽，另一部分作為第1段抽汽送往1號(hào)高壓加熱器；高壓缸排出的蒸汽一部分作為第2段抽汽送至2號(hào)高壓加熱器，大部分引至再熱器。

中壓缸全部采用隔板套結(jié)構(gòu)，中壓缸內(nèi)有7個(gè)壓力級(jí)，在第1級(jí)后設(shè)置中壓供熱抽汽；第3級(jí)后設(shè)置第3段抽汽口，一部分抽汽作為低壓供熱抽汽，另一部分抽汽送入3號(hào)高壓加熱器；中壓缸排汽一部分作為第4段抽汽供除氧器，大部分從中壓排汽口進(jìn)入連通管通向低壓缸。

低壓缸為對(duì)稱(chēng)分流雙層缸結(jié)構(gòu)，蒸汽由低壓缸中部進(jìn)入通流部分，分別向前后2個(gè)方向流動(dòng)，經(jīng)2×6個(gè)壓力級(jí)后向下排入凝汽器。在1～4級(jí)后依次設(shè)有5～8段抽汽口，分別供4個(gè)低壓加熱器。

1.2 抽汽方式

機(jī)組具有三段供熱抽汽，其中高壓抽汽為參數(shù)不可調(diào)整供熱抽汽，中、低壓抽汽為參數(shù)可調(diào)整供熱抽汽，單機(jī)設(shè)計(jì)額定抽汽質(zhì)量流量為252.5 t/h，最大抽汽質(zhì)量流量為352 t/h，見(jiàn)表1所示。在設(shè)計(jì)優(yōu)化階段，增設(shè)再熱蒸汽冷段抽汽(高壓缸排汽)供至中壓供熱管道，設(shè)計(jì)抽汽質(zhì)量流量為30 t/h，但由于該處抽汽影響鍋爐再熱器調(diào)節(jié)，僅考慮在中壓供熱流量不足時(shí)才進(jìn)行投運(yùn)。兩臺(tái)機(jī)組供熱管道通過(guò)布置在廠房外的蒸汽母管向熱網(wǎng)供熱，其中高壓、中壓、低壓供熱母管的公稱(chēng)直徑分別為200 mm、500 mm和600 mm。

表1 抽汽參數(shù)與供熱參數(shù)

2 研究問(wèn)題

2.1 經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題

供熱抽汽方式調(diào)整導(dǎo)致汽缸節(jié)流損失嚴(yán)重，大大降低了供熱抽汽對(duì)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的改善程度。機(jī)組目前平均供電煤耗與國(guó)內(nèi)300 MW亞臨界純凝機(jī)組相比僅屬中等水平，供熱所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)性改善作用不明顯。目前，電廠中壓及低壓的工業(yè)抽汽供熱分別采用座缸閥和旋轉(zhuǎn)隔板的調(diào)節(jié)方式，運(yùn)行時(shí)始終存在節(jié)流情況，對(duì)缸效率有較大影響，全部或部分抵消了供熱所帶來(lái)的機(jī)組熱耗率的降低，造成供熱對(duì)供電煤耗降低的貢獻(xiàn)較低。

以1號(hào)汽輪機(jī)100%熱耗率驗(yàn)收工況(THA工況)為例，改造前熱耗率和缸效率見(jiàn)圖1。運(yùn)行熱耗率較設(shè)計(jì)值偏高，熱耗率設(shè)計(jì)值為7 734 kJ/(kW·h)，熱耗率測(cè)試值為8 008 kJ/(kW·h)；缸效率明顯偏低，高、中和低壓缸設(shè)計(jì)缸效率分別為85.51%、90.47%和91.46%，某研究院通過(guò)試驗(yàn)測(cè)量得到的高、中和低壓缸缸效率分別為80.42%、84.74%和88.49%?；谠囼?yàn)結(jié)果可以看出：(1) 機(jī)組運(yùn)行后熱力性能快速衰退，目前的熱耗率及缸效率均距離原設(shè)計(jì)值有較大差距，具有非常大的節(jié)能改造潛力。(2) 中壓缸缸效率受中壓工業(yè)抽汽的影響非常明顯，隨著座缸閥開(kāi)度的減小，缸效率急劇下降，低負(fù)荷大抽汽量工況的缸效率已低于70%，這是導(dǎo)致機(jī)組抽汽工況熱耗率偏高的主要原因。(3) 隨著工業(yè)供熱負(fù)荷需求的增大，機(jī)組的有效工況范圍變窄、缸效率降低，已影響機(jī)組的高效、安全運(yùn)行。

圖1 改造前熱耗率和缸效率

2.2 可靠性問(wèn)題

汽輪機(jī)運(yùn)行可靠性方面存在如下問(wèn)題：(1) 夾層加熱設(shè)計(jì)不合理，導(dǎo)致上下缸溫差大。汽輪機(jī)高壓缸夾層加熱進(jìn)汽口布置在汽缸下部，因距離疏水和抽汽口較近，夾層加熱投入時(shí)下缸溫度快速上升，而對(duì)上缸加熱不明顯，容易造成上下缸溫差大，運(yùn)行操作風(fēng)險(xiǎn)較高。(2) 座缸閥和旋轉(zhuǎn)隔板故障率較高，存在結(jié)合面變形漏汽現(xiàn)象，且旋轉(zhuǎn)隔板多次出現(xiàn)油動(dòng)機(jī)故障操作不動(dòng)的問(wèn)題。(3) 高壓缸隔板套設(shè)計(jì)強(qiáng)度偏低，運(yùn)行中產(chǎn)生軸向變形，易造成動(dòng)靜碰摩。

3 綜合提效方案研究

3.1 原參數(shù)通流提效研究

3.1.1 高壓缸提效方案

保留高壓外缸，抽汽口數(shù)量和位置不變，更換高壓內(nèi)缸。高壓缸提效方案主要特點(diǎn)如下：

(1) 高壓通流全新設(shè)計(jì)，原機(jī)組高壓為1+8級(jí)，優(yōu)化后采用1+10級(jí)。原機(jī)組級(jí)數(shù)較少，相對(duì)葉高(葉高與葉根軸寬之比)有優(yōu)化空間，相對(duì)葉高與級(jí)總效率的關(guān)系見(jiàn)圖2。采用先進(jìn)的通流設(shè)計(jì)技術(shù)對(duì)原型機(jī)高壓缸進(jìn)行相對(duì)葉高優(yōu)化，得到更優(yōu)的通流級(jí)數(shù)與各級(jí)最佳的氣道高度。

圖2 相對(duì)葉高與級(jí)總效率的關(guān)系

(2) 壓力級(jí)優(yōu)化為低損失、后加載葉型。高效的汽輪機(jī)通流技術(shù)是以先進(jìn)的動(dòng)靜葉型線為基礎(chǔ)的，以東方先進(jìn)沖動(dòng)式葉型(DAPL)為代表的高效沖動(dòng)式動(dòng)、靜葉型線適用于沖動(dòng)式汽輪機(jī)，靜葉型線為高度后加載葉型，負(fù)荷最大的位置在靜葉通道的下游，有利于減小葉型損失和二次流損失，動(dòng)葉型線采用大剛度、小汽流折轉(zhuǎn)角，有利于減小動(dòng)葉的型線損失，并增加相對(duì)葉高、減小二次流損失。

(3) 為提高高壓缸經(jīng)濟(jì)性，針對(duì)調(diào)節(jié)級(jí)進(jìn)行了優(yōu)化，優(yōu)化前后模型見(jiàn)圖3。調(diào)節(jié)級(jí)優(yōu)化方法為：a) 優(yōu)化噴嘴室及噴嘴組。b) 噴嘴導(dǎo)葉型線由原來(lái)的層流葉型改為后加載葉型，調(diào)節(jié)級(jí)的性能對(duì)汽輪機(jī)整體效率及出力具有較大影響。由于原調(diào)節(jié)級(jí)葉片展弦比較小，二次流損失非常嚴(yán)重。采用新型葉柵可以降低通道前部的氣動(dòng)載荷，大幅度減小二次流損失。c) 調(diào)整噴嘴導(dǎo)葉數(shù)量和導(dǎo)葉型線的安裝角，優(yōu)化導(dǎo)葉出口面積。優(yōu)化調(diào)節(jié)級(jí)速比，適當(dāng)提高級(jí)后壓力，不但提高了調(diào)節(jié)級(jí)效率，而且把焓降分到級(jí)效率高的壓力級(jí)，從而提高高壓缸效率，同時(shí)減少高壓調(diào)節(jié)閥的節(jié)流損失。d) 優(yōu)化調(diào)節(jié)級(jí)葉頂徑向汽封結(jié)構(gòu)，減小葉頂汽封的漏汽損失。

(4) 高壓進(jìn)汽室采用全新設(shè)計(jì)的進(jìn)汽室與內(nèi)缸合體結(jié)構(gòu)，見(jiàn)圖4。優(yōu)化進(jìn)汽腔室采用回繞結(jié)構(gòu)滿足機(jī)組加級(jí)的跨距需求；優(yōu)化進(jìn)汽腔室流線極為順暢，幾乎不存在任何旋渦，壓損僅為原來(lái)的1/2～1/4；優(yōu)化進(jìn)汽腔室與汽缸合二為一，減少1個(gè)漏氣點(diǎn)，漏氣大幅減少；優(yōu)化進(jìn)汽腔室出汽均勻，使進(jìn)汽腔室到高壓調(diào)節(jié)級(jí)的總效率提高約2.1%；優(yōu)化進(jìn)汽腔室均勻的出口汽流還帶來(lái)?yè)交於螇簱p降低及前三級(jí)壓力級(jí)效率提高等收益。

(5) 采用自帶冠動(dòng)葉，高低城墻齒汽封，優(yōu)化汽封有效齒布置。對(duì)比了不同汽封高低齒數(shù)下的芬諾線，見(jiàn)圖5。由圖5可知，增加有效汽封數(shù)后，汽封出口處的焓降降低，出口流速降低，從而減小了泄漏量。

(a) 原始噴嘴模型

圖4 進(jìn)汽腔室優(yōu)化結(jié)構(gòu)

圖5 不同汽封高低齒數(shù)下的芬諾線

(6) 高壓排汽缸優(yōu)化模型總壓損失系數(shù)大幅減小，約減小50%。

(7) 采用邊界層抽吸技術(shù)，動(dòng)葉根部通道渦明顯降低，見(jiàn)圖6。對(duì)效率分析表明，沖動(dòng)式汽輪機(jī)獨(dú)有的邊界層抽吸技術(shù)可使級(jí)效率提高0.5%。

(a) 采用前熱分布 (b) 采用前流線分布(c) 采用后熱分布 (d) 采用后流線分布

3.1.2 中壓缸提效方案

保留中壓外缸，抽汽口數(shù)量和位置不變。提效方案主要特點(diǎn)如下：

(1) 中壓通流全新設(shè)計(jì)，原機(jī)組中壓為7級(jí)，改造后采用11級(jí)。原機(jī)組中壓由于座缸閥和旋轉(zhuǎn)隔板對(duì)通流空間的需求較大，通流級(jí)數(shù)布置困難，同時(shí)座缸閥與旋轉(zhuǎn)隔板本身結(jié)構(gòu)對(duì)通流效率有影響，取消座缸閥和旋轉(zhuǎn)隔板，采用中聯(lián)閥參調(diào)供熱，利用自然壓降來(lái)匹配參數(shù)，盡可能不讓中聯(lián)閥參調(diào)或少參調(diào)，降低閥門(mén)節(jié)流損失，使中壓缸通流效率大幅提高。

(2) 壓力級(jí)采用低損失、大剛度、后加載葉型。

(3) 采用自帶冠動(dòng)葉，高低城墻齒汽封，優(yōu)化汽封有效齒布置。

(4) 采用邊界層抽吸技術(shù)。

3.1.3 低壓缸提效方案

低壓缸最主要的優(yōu)化是選擇合適的末級(jí)葉片，以及與末級(jí)葉片匹配的整個(gè)低壓通流。低壓缸提效方案主要特點(diǎn)如下：

(1) 優(yōu)化低壓進(jìn)汽腔室型線，降低進(jìn)汽壓損。對(duì)低壓進(jìn)汽結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，見(jiàn)圖7。低壓進(jìn)汽分流環(huán)按“人”字形設(shè)計(jì)，使流道更順暢，減少進(jìn)汽壓力損失。

圖7 低壓進(jìn)汽結(jié)構(gòu)優(yōu)化結(jié)果

(2) 采用全新優(yōu)化匹配設(shè)計(jì)的末級(jí)葉片匹配低壓通流，提高末級(jí)效率。不同末級(jí)葉高的熱耗率見(jiàn)圖8。由圖8可以看出，無(wú)論是在純凝工況還是供熱工況，925 mm末級(jí)葉高方案的熱耗率均低于856 mm末級(jí)葉高方案，925 mm末級(jí)葉高方案的經(jīng)濟(jì)性更好，根據(jù)綜合性能對(duì)比后確定選用925 mm末級(jí)葉高。末級(jí)動(dòng)葉頂部采用高頻淬火強(qiáng)化技術(shù)，以提高葉片抗水蝕能力。

圖8 不同末級(jí)葉高的熱耗率

(3) 采用最新的低損失動(dòng)靜葉型，優(yōu)化各級(jí)反動(dòng)度和各級(jí)速比。

(4) 采用自帶冠動(dòng)葉，前三級(jí)葉頂采用高低城墻齒密封。

(5) 優(yōu)化前后的低壓缸排汽導(dǎo)流環(huán)流線和速度矢量見(jiàn)圖9，優(yōu)化后靜壓恢復(fù)系數(shù)高，排汽缸損失低。

3.1.4 抽汽供熱提效方案

本次改造采用中聯(lián)閥參調(diào)的方式調(diào)節(jié)高壓和中壓供熱參數(shù)，低壓供熱參數(shù)依靠自然壓降來(lái)滿足。取消旋轉(zhuǎn)隔板和座缸閥，增加通流級(jí)數(shù)。純凝工況時(shí)，中聯(lián)閥全開(kāi)，新舊閥門(mén)的損失差距基本可以忽略，通流效率得到保證；投額定抽汽時(shí)，盡可能通過(guò)增大主汽質(zhì)量流量，依靠自然壓降來(lái)滿足供熱參數(shù)的要求，盡量不使用中聯(lián)閥調(diào)整；在投最大抽汽工況時(shí)，主汽質(zhì)量流量最大后，再配合中聯(lián)閥進(jìn)行調(diào)整，滿足供熱要求。如此調(diào)整后將保證機(jī)組不管是純凝還是供熱工況，效率都能達(dá)到最高。

主要技術(shù)方案如下：

(1) 將原中壓缸的座缸閥和旋轉(zhuǎn)隔板取消。

(2) 高壓供熱采用抽汽口位置(一段抽汽)不變，增大抽汽管徑，當(dāng)抽汽質(zhì)量流量大于60 t/h時(shí)，通過(guò)減小一段抽汽至1號(hào)高壓加熱器抽汽以增加對(duì)外供熱量。

(3) 中壓供熱采用再熱蒸汽冷段和再熱蒸汽熱段摻混方案，再熱蒸汽冷段通過(guò)減壓閥后接入供熱母管，再熱蒸汽熱段通過(guò)減溫減壓器后接入供熱母管，通過(guò)調(diào)整中聯(lián)閥的開(kāi)度來(lái)提高再熱蒸汽熱段壓力，以滿足低負(fù)荷時(shí)的供熱參數(shù)。

(4) 低壓供熱前移至原中壓供熱抽汽口，并保留原三段抽汽至低壓供熱抽汽管道備用。當(dāng)高負(fù)荷供熱時(shí)利用原三段抽汽至低壓供汽，低負(fù)荷時(shí)采用原中壓供熱抽汽口抽汽滿足低壓供熱參數(shù)。

3.2 升參數(shù)通流提效研究

升參數(shù)通流提效設(shè)計(jì)2種方案：一是主再熱蒸汽參數(shù)升級(jí)為主蒸汽壓力17 MPa、主蒸汽溫度566 ℃、再熱蒸汽溫度566 ℃(方案二)；二是主再熱蒸汽參數(shù)升級(jí)為主蒸汽壓力17 MPa、主蒸汽溫度600 ℃、再熱蒸汽溫度600 ℃(方案三)。由于機(jī)組升參數(shù)通流提效方案的初蒸汽溫度提升，各監(jiān)視段抽汽溫度均有不同程度提升，需要重新核算高、低壓加熱器熱力參數(shù)；同時(shí)，鍋爐過(guò)熱器、再熱器需要同步改造。2種升參數(shù)通流提效方案類(lèi)似，主要差別在于主汽及再熱蒸汽溫度參數(shù)的不同導(dǎo)致部件材質(zhì)升級(jí)，因此對(duì)結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行統(tǒng)一描述，主要優(yōu)化內(nèi)容如下文所述。

3.2.1 高壓缸提效方案

高壓模塊由于調(diào)節(jié)級(jí)后蒸汽從高壓前汽封漏到夾層，同時(shí)高壓進(jìn)汽插管漏汽也漏到夾層，這兩路蒸汽溫度均高于高壓外缸使用溫度540 ℃，因此在2個(gè)方案中，均要求高壓外缸統(tǒng)一更換，方案二高壓外缸采用570 ℃材質(zhì)，方案三高壓外缸采用600 ℃材質(zhì)。升參數(shù)改前和改后結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖10。其他優(yōu)化提效內(nèi)容同原參數(shù)通流提效方案。

(a) 升參數(shù)前

3.2.2 中壓缸提效方案

中壓模塊由于中壓外缸與再熱蒸汽直接接觸，中壓外缸受材質(zhì)使用溫度限制，方案二和方案三都需要更換中壓外缸，方案二采用570 ℃材質(zhì)，方案三采用600 ℃材質(zhì)。同時(shí)，由于供熱方式變更，汽缸結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，中壓缸提效優(yōu)化前后結(jié)構(gòu)對(duì)比見(jiàn)圖11。中壓缸整體或部分采用單層缸結(jié)構(gòu)，降低汽缸整體的熱慣性，優(yōu)化熱膨脹性能，對(duì)進(jìn)汽和排汽腔室型線進(jìn)行優(yōu)化，降低進(jìn)、排汽壓損。根據(jù)機(jī)組設(shè)計(jì)熱負(fù)荷要求，重新選取低壓供熱抽汽口。其他優(yōu)化提效內(nèi)容同原參數(shù)通流提效方案。

(a) 升參數(shù)前

3.2.3 低壓缸提效方案

對(duì)于低壓模塊，最主要的優(yōu)化是選擇一個(gè)合適的末級(jí)葉片，以及與末級(jí)葉片匹配的整個(gè)低壓通流。末級(jí)葉片的選擇原則主要是根據(jù)排汽體積流量確定合適的排汽面積，以使機(jī)組在各工況運(yùn)行時(shí)排汽環(huán)形速度在合理范圍內(nèi)，從而減小排汽損失，提高機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。在提效方案優(yōu)化中，對(duì)末級(jí)葉片選取進(jìn)行了相關(guān)比較論證計(jì)算，以方案二為例對(duì)比856 mm、909 mm和925 mm末級(jí)葉高熱耗率，結(jié)果見(jiàn)圖12。由圖12可以看出，在純凝工況下，約60%負(fù)荷及以上，909 mm末級(jí)葉高較856 mm末級(jí)葉高經(jīng)濟(jì)性更佳；在純凝工況下，約88%負(fù)荷及以上，925 mm末級(jí)葉高較909 mm末級(jí)葉高經(jīng)濟(jì)性略占優(yōu)勢(shì)。在額定供熱工況下，909 mm末級(jí)葉高較856 mm和925 mm末級(jí)葉高經(jīng)濟(jì)性略優(yōu)。綜合考慮，升參數(shù)通流改造優(yōu)先推薦使用909 mm末級(jí)葉高。

圖12 不同末級(jí)葉高的熱耗率

3.2.4 抽汽供熱提效方案

主要技術(shù)方案如下：

(1) 低壓供熱前移至原中壓供熱抽汽口附近，并考慮保留原三段抽汽至低壓供熱抽汽管道備用。當(dāng)高負(fù)荷供熱時(shí)利用原三段抽汽至低壓供汽，低負(fù)荷時(shí)采用原中壓供熱抽汽口抽汽，以滿足低壓供熱參數(shù)。(2) 其他內(nèi)容同常規(guī)通流改造的供熱系統(tǒng)改造方案。

4 節(jié)能效果評(píng)估

改造前后主要技術(shù)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)比見(jiàn)表2。表2以1號(hào)機(jī)為例對(duì)比了3個(gè)方案的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。由表2可以看出，方案一為不升參數(shù)的常規(guī)通流改造方案，技術(shù)成熟可靠，相對(duì)改造前提高了缸效率，降低了機(jī)組熱耗率，造價(jià)合理，投資回收期短，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。相比方案一，方案二指標(biāo)較好，但改造范圍大，投資較高，回收年限較長(zhǎng)；相比方案三，方案二雖然技術(shù)指標(biāo)方面略差，但可最大限度地利用原有設(shè)備、管道等，投資較低，相對(duì)投資回報(bào)期短。雖然方案三的技術(shù)指標(biāo)最優(yōu)，節(jié)能量最大，但改造范圍最大，投資最高，投資回報(bào)期最長(zhǎng)。

表2 改造前后主要技術(shù)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)比

從改造范圍、改造難度和投資代價(jià)綜合考慮，推薦采用方案一(16.77 MPa/538 ℃/538 ℃)的參數(shù)配置，方案一的投資為13 478萬(wàn)元，投資回收期為6.6 a，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。

5 結(jié) 論

(1) 原參數(shù)通流提效方案技術(shù)成熟可靠，相對(duì)改造前提高了缸效率，降低了機(jī)組熱耗率，造價(jià)合理，投資回收期短；升參數(shù)通流提效方案技術(shù)指標(biāo)略好，但改造范圍大、投資較高、回收年限較長(zhǎng)。

(2) 原參數(shù)通流提效方案的THA純凝工況熱耗率及供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗分別降低了222 kJ/(kW·h)及8.79 g/(kW·h)，額定供熱工況熱耗率及供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗分別降低232 kJ/(kW·h)及9.19 g/(kW·h)。

(3) 從改造范圍、改造難度和投資代價(jià)綜合考慮，采用方案一(16.77 MPa/538 ℃/538 ℃)的參數(shù)配置時(shí)投資為13 478萬(wàn)元，投資回收期為6.6 a，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。