高敏君　楊波

摘要：熱點聯產是一種既能生產電能又能利用汽輪發(fā)電機做過功的蒸汽對用戶供熱的生產方式，是節(jié)約能源、改善環(huán)境、提高人民生活水平的重要途徑。隨著汽輪發(fā)電機組容量的增大，燃料和電價的降低，曾經使得熱電聯產技術的發(fā)展出現了停滯的局面，促使人們考慮如何更有效地利用現有能源，提高能源效率。

關鍵詞：供熱；300MW機組；安全性

中圖分類號：TB

文獻標識碼：A

doi：10.19311/j.cnki.16723198.2017.09.093

熱電聯產和熱電分產相比具有很多優(yōu)點：一是降低能源消耗，二是減少對環(huán)境的污染，提高空氣的質量，三是補充電源，四是節(jié)約建設資金，五是提高供熱質量，六是便于綜合利用，七是減少安全事故。

隨著我國經濟的飛速發(fā)展，目前國內火電發(fā)電機組的裝機容量已超過4億千瓦，特別是2010年以后上馬的機組，絕大多數為裝機容量大，技術先進的新型機組。使得總體供電煤耗逐年下降。同時，因為國家對環(huán)境問題日益重視，對電力企業(yè)節(jié)能減排要求不斷提高，已經電網改革的不斷推進，迫使電力企業(yè)不斷尋找提升自身發(fā)電經濟性及節(jié)能減排能力。而大量小型供熱機組的關停給大型燃煤機組的供熱改造提供了很好的政策機會，如果能夠把握好將大大提高機組的經濟效益。

經過調研，目前比較常見的大型凝汽式機組供熱改造方式，主要可以分為以下三種形式：

一是汽輪機整體改造，也就是將轉子和汽缸全部進行更換改造，從而實現供熱的目的。這種改造方式的優(yōu)點是可根據用戶需求精確提供實現合理參數的汽源。但相對的，其缺點也很明顯，就是改造費用高，相當于購置一套新的汽機組件，并不適合絕大多數電力企業(yè)希望開源節(jié)流的想法；

二是增加抽氣，主要方式是在現有汽輪機的高、中壓缸，或中低壓導管管路上進行加裝抽汽。其優(yōu)點是改造投入小，主要缺點是對于超高壓機組及亞臨界機組從中低壓缸導管傷抽汽供生活用汽是可以滿足的。但是主要缺點是在用高壓缸排汽作為抽汽汽源時，由于參數高，當需要調節(jié)供熱量時，會造成了較為嚴重的節(jié)流損失。而用中壓缸排汽作為汽源，由于參數低，又不能滿足用戶要求；

最后一種，也是目前應用比較廣泛的，是利用壓力匹配器。其原理是通過匹配器將高于供汽壓力和低于供汽壓力的兩種汽源蒸汽混合，從而滿足供汽壓力要求。其優(yōu)點是可以直接從現有的抽氣管道中進行汽源選擇，大大減少供熱改造對現有機組設備的影響，縮短改造工期，降低改造難度。

基于我廠300MW機組供熱改造后，在機組負荷變化時，尤其是低負荷時，中壓缸排汽溫度會升高，在系統(tǒng)運行中不允許中排溫度過高，對于我廠2號線，需要調節(jié)中低壓連通門的開度快速變工況，對于1號線，可以通過調節(jié)匹配器來調節(jié)系統(tǒng)中的流量溫度及壓力。怎樣快速調節(jié)匹配器需要對其原理有所了解。

壓力匹配器的基本原理并不復雜，就是利用高壓蒸汽膨脹加速降壓，將低壓蒸汽引射并混合，再擴壓提高到用戶需要的供熱參數，壓力匹配器利用高壓蒸汽和低壓蒸汽之間的壓力差，使得低壓蒸汽增壓到用戶的工作壓力，而這一壓力差往往是許多工廠工藝上就存在的，也就是前面所說的減溫減壓的節(jié)流損失，因此，本壓力匹配器利用了原有的壓差，實現了低壓蒸汽的高效利用，在這一過程中，并未消耗任何能源。

壓力匹配器供熱改造的優(yōu)越性主要是：壓力匹配器是在外部完成對將汽輪機兩種抽汽壓力等級不同的蒸汽混合為熱用戶所需要的蒸汽壓力，并能隨汽輪機的電負荷自動調節(jié)，保持供汽壓力穩(wěn)定。此外在供熱參數調節(jié)時，在未應用匹配器時，要控制供汽參數主要采用噴水減溫，這就造成了損失。而使用匹配器后，可以調節(jié)兩路汽源比例，實現參數調節(jié)，雖然會造成一定的節(jié)流損失，但相對來說，其經濟性要好很多。根據匹配器的特性，具體使用時，如通過關小匹配器的出口閥門來實現減小流量時，其中通過噴嘴的高壓驅動蒸汽流量是不變的，主要減少的是低壓吸入蒸汽的流量，因此這種方式效率低，這就使得高低汽比例下降，降低了供熱經濟性。而如果通過降低噴嘴前蒸汽壓力來實現減少供汽流量，其中通過噴嘴的高壓驅動蒸汽流量減少，低壓吸入蒸汽的流量也減少，但比單純減小出口閥門的方式是，其減少低壓吸入蒸汽流量的程度要小的多，所以經濟性也好很多。

供熱機組運行的安全性對供熱改造是否成功同樣非常重要。國內目前大多數300MW機組采用了供熱匹配器應用方法對機組進行了改造。根據調研及我廠生產實際經驗，供熱改造后對于機組各方面可能產生安全性影響主要有以下幾方面：

首先是不同參數供熱抽氣量的控制。汽輪機高排抽汽量不能超過額定再熱流量的6%，這主要是考慮要確保有足夠蒸汽流過再熱器，防止再熱器金屬溫度過高。如果供熱抽汽量超過上述數值則應從再熱管道熱段抽汽，這樣就可以避免上出問題的出現。這時限制增加供熱量的條件則是再熱抽汽的流量。而如果一級再熱抽汽的流量不能滿足供熱量的需求，當蒸汽參數允許的前提下，也可以從相鄰的抽汽管路進行補充。

其次對供熱管道方面。由于管路較長且大部分在室外，在供熱系統(tǒng)投運前，需要對沿途管路進行疏水，并且通入少量蒸汽對管路進行暖管以免產生“水擊”現象。在疏水過程中，不要將疏水閥開得過大，否則會增加現場人員被燙傷的風險，且在疏水結束后無法接近疏水閥操作。如果投運前不進行充分的暖管工作，從而形成“水塞”并隨蒸汽一起高速流動，在遇到使蒸汽流動方向改變時，如在閥門、拐彎或向上的管段等，汽水兩相流動，就產生“水沖擊”，現場出現噪聲、振動等，嚴重時能破壞管路元件，如焊口的破裂、固定架松脫、拉斷管道等。

另外，供熱改造后在汽機方面，主要有三大影響：（1）汽機過冷度增加，熱耗增加，效率降低，影響機組經濟型。（2）除氧器壓力增加，導致給水去鍋爐省煤器過程中引起汽化。（3）汽機啟動后，給泵出力不足，需要提高四級抽汽壓力，對于原先的管道承壓存在一定的影響。

最后，以高壓缸排汽作為抽汽汽源時，不但會增加再熱蒸汽在受熱面中的焓增，且隨著供熱抽汽量增加這種焓增也會不斷增加；同時會減小再熱蒸汽管內蒸汽對管內壁的傳熱系數，且抽汽量越大，其對管內壁傳熱系數的影響越大。因此，利用汽輪機高壓缸排汽作抽汽供熱源時，必須考慮鍋爐在不同負荷時的抽汽量會受到限制，重點是其對再熱器的安全運行帶來嚴重影響。

綜上所述，蒸汽壓力匹配器在大型機組供熱改造中的應用與其他形式的改造，帶來的經濟效益相當顯著。特別是供熱需求量或機組工況出現變化時，壓力匹配器可以在蒸汽流量大幅度變化時，保持供汽參數的穩(wěn)定，很好地滿足供熱系統(tǒng)要求，同時將對機組的運行的影響降到最低，大大提高機組運行的安全性。

參考文獻

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