郭小龍

（山西西山熱電有限責任公司， 山西 太原 030022）

引言

回熱系統(tǒng)作為煤電廠的重要組成部分，其布置形式和熱損耗大小直接影響著整個發(fā)電廠的效益[1]。本文重點對煤電廠汽輪機回熱系統(tǒng)進行優(yōu)化，在保證發(fā)電量的同時，解決環(huán)境污染和能耗較大的問題。

1 影響汽輪機回熱系統(tǒng)經(jīng)濟性的主要因素及優(yōu)化策略

本文重點研究內容為對煤電廠回熱系統(tǒng)的優(yōu)化，需從多個層面對導致煤電廠汽輪機回熱系統(tǒng)能耗過大、資源利用低等問題的原因進行分析。例如：汽輪機回熱系統(tǒng)本身結構是否存在可優(yōu)化的空間，對汽輪機回熱系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝能否進行調整優(yōu)化，使汽輪機回熱系統(tǒng)機組的效益最大化，最終達到節(jié)能的目的。

1.1 主要影響因素

結合實踐經(jīng)驗和理論分析，綜合得出影響煤電廠汽輪機回熱系統(tǒng)經(jīng)濟性的主要因素包括回熱抽氣級數(shù)、加熱器的給水焓升的分配以及給水溫度等[2]。

1.1.1 給水溫度

通?？赏ㄟ^采用回熱循環(huán)的手段提升汽輪機的給水溫度，提升回熱系統(tǒng)的機組效率。但是，在實際生產(chǎn)中，在給定抽氣級數(shù)一定的情況下，隨著給水溫度的增加，機組的效率并不是越來越大的。理論上存在一個最佳溫度，可保證在熱耗率最小的情況下使其絕對內效率達到最大。

1.1.2 回熱抽氣級數(shù)

理論上講，當汽輪機機組負荷不變的情況下，隨著回熱抽氣級數(shù)的增加，汽輪機組對通過低壓抽氣加熱方式給水的利用率增加。也就是說，隨著回熱抽氣級數(shù)的增加，汽輪機機組回熱系統(tǒng)對應的絕對內效率是增加的。但是，回熱抽氣級數(shù)的增加，對應設備的投入成本也會明顯增加[3]。因此，回熱抽氣級數(shù)參數(shù)的確定，需綜合考慮設備投入成本和絕對內效率。

1.1.3 給水焓升分配

在實際生產(chǎn)過程中，由于汽輪機涉及的各個加熱器的給水焓升分配不均勻，導致各個加熱器對應的抽水量不同，最終導致汽輪機機組的絕對內效率和經(jīng)濟性發(fā)生變化。因此，在實際生產(chǎn)中需保證給水焓升的分配達到最優(yōu)，即達到提升絕對內效率和節(jié)能的目的。一般可采用焓降分配法、平均分配法和幾何分配法對給水焓升進行最優(yōu)化分配。

1.2 優(yōu)化策略

綜合上述給水溫度、回熱抽氣級數(shù)以及給水焓升分配三類因素對汽輪機機組回熱系統(tǒng)經(jīng)濟性的影響進行研究，并結合實踐生產(chǎn)經(jīng)驗制定如下優(yōu)化策略：

1）結合當前國內汽輪機機組的相關情況和經(jīng)濟性要求，給水溫度可保持不變。

2）結合當前汽輪機回熱系統(tǒng)的最佳給水溫度、出水溫度以及加熱器進水溫度，可通過等溫升分配方式對汽輪機機組的回熱抽氣級數(shù)進行優(yōu)化。同時，鑒于與汽輪機相匹配的加熱器的溫升屬于一個范圍值，對應的回熱抽氣級數(shù)也在一定范圍內浮動。值得注意的是，回熱抽氣級數(shù)一般為整數(shù)[4]。

3）在對回熱抽氣級數(shù)優(yōu)化的基礎上，基于等焓升分配理論對給水焓升進行優(yōu)化分配。

2 汽輪機回熱系統(tǒng)的優(yōu)化

以660 MW 的汽輪機為例，開展對其回熱系統(tǒng)進行優(yōu)化，所研究的汽輪機具體型號為N660-27/600/620。

本文所研究的汽輪機回熱系統(tǒng)包括3 個高壓加熱器、4 個低壓加熱器、除氧器、疏水冷卻器以及軸封的加熱器。根據(jù)提出的優(yōu)化策略，分別對回熱抽氣級數(shù)和回熱給水焓升進行優(yōu)化。

2.1 回熱抽氣級數(shù)的優(yōu)化

結合優(yōu)化策略，給水溫度不屬于本次優(yōu)化的范疇，給水溫度依然采用原回熱系統(tǒng)的289.7 ℃，對應除氧器的出水溫度為186.5 ℃，低壓加熱器對應的進水溫度為34.5 ℃。根據(jù)等溫升分配原則得出對應的高壓回熱抽氣級數(shù)為3～4 級，低壓回熱抽氣級數(shù)為4～6 級。低壓回熱系統(tǒng)中包含了除氧器，即僅低壓回熱抽氣級數(shù)為3～5 級。綜上所述，本回熱系統(tǒng)的高低壓加熱器對應的抽氣級數(shù)為7～10 級?？紤]到當抽氣級數(shù)為7 時對應的熱經(jīng)濟性最差，因此，本回熱系統(tǒng)優(yōu)化后的抽氣級數(shù)確定在8～10 級的范圍之內。

由于抽氣級數(shù)為整數(shù)，因此，具體對8 級、9 級、10級回熱系統(tǒng)的效果進行對比，對比結果如表1 所示。

表1 不同級數(shù)回熱系統(tǒng)優(yōu)化效果對比

對回熱抽氣級數(shù)優(yōu)化后，系統(tǒng)對應的氣耗量和熱耗量均降低，其中10 級回熱系統(tǒng)對應的氣耗量和熱耗量效果最明顯。但是，綜合優(yōu)化后的收益率為9 級回熱系統(tǒng)所對應的效益最佳。因此，將優(yōu)化后汽輪機回熱系統(tǒng)抽氣級數(shù)確定為9 級，具體的優(yōu)化方式為增加一級低壓抽氣和一臺低壓加熱器。

2.2 給水焓升分配的優(yōu)化

在對抽氣級數(shù)優(yōu)化的基礎上，基于等溫分配原則對給水焓升進行優(yōu)化分配?；責岢闅饧墧?shù)優(yōu)化后對應的各個加熱器和除氧器的給水焓升情況，如表2 所示。除氧器和各低壓加熱器的給水焓升變化不大，而高壓加熱器對應的給水焓升變化較大。因此，重點對高壓加熱器的給水焓升進行優(yōu)化，使各個高壓加熱器的給水焓升相對均勻。

表2 優(yōu)化后給水焓升量

高壓加熱系統(tǒng)給水焓升優(yōu)化分配后，汽輪機回熱系統(tǒng)的經(jīng)濟性對比如表3 所示。

表3 汽輪機回熱系統(tǒng)經(jīng)濟性對比

對回熱抽氣級數(shù)和給水焓升優(yōu)化分配后，汽輪機回熱系統(tǒng)的氣耗量、熱耗量以及標準煤量均減小，系統(tǒng)對應的絕對內效率明顯提升。

3 結語

本文重點對660 MW 汽輪機組回熱系統(tǒng)的回熱抽氣級數(shù)和給水焓升進行優(yōu)化，以達到節(jié)能和提升設備效率的目的。通過研究，將優(yōu)化后汽輪機回熱系統(tǒng)抽氣級數(shù)確定為9 級，具體的優(yōu)化方式為增加一級低壓抽氣和一臺低壓加熱器。對高壓加熱系統(tǒng)給水焓升優(yōu)化分配兩項措施，對回熱系統(tǒng)進行優(yōu)化。優(yōu)化后，回熱系統(tǒng)的絕對內效率明顯增加，對應的氣耗量、熱耗量以及標準煤耗量均降低。