郭忠貴

摘? 要：針對機(jī)組進(jìn)行靈活性減溫減壓器改造中，機(jī)組負(fù)荷降為額定負(fù)荷的參數(shù)選擇，中壓缸排汽壓力提高，排汽溫度如何變化，溫度變化供熱管道及設(shè)備材質(zhì)是否滿足蒸汽溫度要求，最后如何確定中壓缸排汽壓力和溫度，如何確定最低負(fù)荷。為此，計(jì)算汽輪機(jī)各種熱平衡圖，進(jìn)行分析研究。

關(guān)鍵詞：靈活性減溫減壓器改造?? 抽汽邊界參數(shù)選擇??? 中壓缸排汽溫度?? 分析與研究

一、前言

為加快能源技術(shù)創(chuàng)新，挖掘燃煤機(jī)組調(diào)峰潛力，提升我國火電運(yùn)行靈活性，全面提高系統(tǒng)調(diào)峰和新能源消納能力，國家能源局分別于2016年6月28日和2016年7月28日下發(fā)了《關(guān)于下達(dá)火電靈活性改造試點(diǎn)項(xiàng)目的通知》（國能綜電力【2016】397號）和《關(guān)于下達(dá)第二批火電靈活性改造試點(diǎn)項(xiàng)目的通知》（國能綜電力【2016】474號）等文件，先后包括國華準(zhǔn)電等22個(gè)電廠被確定為國家“提升火電靈活性改造試點(diǎn)項(xiàng)目”。為滿足靈活性可行性研究階段性要求，本次針對靈活性改造熱電解耦之減溫減壓器方案進(jìn)行進(jìn)一步可行性研究。但減溫減壓器改造邊界參數(shù)的確定是一個(gè)非常復(fù)雜的過程，涉及到汽輪機(jī)熱平衡圖，需要反復(fù)計(jì)算，需要鍋爐進(jìn)行主汽抽汽流量安全性計(jì)算。汽輪機(jī)需要核對不同負(fù)荷中壓缸抽汽流量的計(jì)算，抽汽流量的提高需提高中壓缸排汽壓力，有焓熵圖得知，排汽壓力提高對應(yīng)排汽溫度也提高，排汽溫度提高對應(yīng)抽汽管道及設(shè)備是否超過使用設(shè)計(jì)溫度等，牽一發(fā)動(dòng)全身。

二、汽機(jī)熱平衡圖計(jì)算與中壓缸排汽溫度的確定

對現(xiàn)狀熱負(fù)荷和近期熱負(fù)荷，汽機(jī)廠給出的熱平衡圖滿足設(shè)計(jì)要求。

經(jīng)過計(jì)算十幾版減溫減壓器熱平衡圖，得知，25%額定電負(fù)荷熱平衡圖主汽管道抽汽100t/h，為了滿足供熱抽汽量，中低壓導(dǎo)汽管調(diào)節(jié)閥被迫關(guān)小，中壓缸排汽壓力上升，排汽溫度升高到355℃。25%額定電負(fù)荷從主汽管道抽汽100t/h，中壓缸排汽溫度為355℃，汽機(jī)側(cè)的安全問題分析：

中低壓導(dǎo)汽管應(yīng)用范圍為壁溫≤430℃的蒸汽管道，長期運(yùn)行無問題;中低壓導(dǎo)汽管的供熱抽汽管道的抽汽快關(guān)閥、電動(dòng)門適用溫度均小于或者等于425℃，長期運(yùn)行無問題;中缸材質(zhì)、中壓缸末級葉片材質(zhì)與高壓缸、高壓缸末級葉片材質(zhì)相同，滿足中缸排汽溫度要求。中壓轉(zhuǎn)子、中壓末級葉片、中壓末級葉片銷釘、中壓末級隔板、低壓第1級隔板均經(jīng)強(qiáng)度核算滿足要求。

中低壓導(dǎo)汽管的供熱抽汽管道使用溫度低于或等于350℃，不滿足設(shè)計(jì)要求，需更換部分供熱抽汽管道;低壓轉(zhuǎn)子材料26Cr2Ni4MoV，即B30A-S，適用溫度要求不大于300℃，需要更換低壓轉(zhuǎn)子;中低缸導(dǎo)汽管調(diào)節(jié)閥、安全閥、波紋膨脹節(jié)適用溫度要求不大于300℃，需要更換?？梢?，當(dāng)中壓缸排汽溫度到300℃以上時(shí)，得更換低壓缸轉(zhuǎn)子、供熱抽汽管道、安全閥膨脹節(jié)等附件，投資成本將非常大，更換低壓轉(zhuǎn)子更是得不嘗失。

從汽輪機(jī)的安全性考慮，盡量使中排溫度降低到300℃。因此本工程選擇滿足中排溫度在300℃時(shí)，汽輪機(jī)的電負(fù)荷在30%，供熱量滿足760萬平方米的供熱需求的方案。

現(xiàn)狀熱平衡圖見如下圖1，滿足670萬平方米的供熱需求。

近期熱平衡圖見如下圖2，滿足760萬平方米的供熱需求。

近期熱平衡圖見如下圖3，滿足減溫減壓器設(shè)計(jì)60%額定負(fù)荷的供熱需求。

三、鍋爐主汽抽汽量安全性校核

1、鍋爐按25%額定電負(fù)荷工況，主蒸汽管道抽汽100t/h及130t/h的可行性進(jìn)行核算，并評估鍋爐受熱面安全性。

本次鍋爐熱力計(jì)算基準(zhǔn)如下：

1）、過量空氣系數(shù)按鍋爐50%負(fù)荷實(shí)際運(yùn)行值1.337（根據(jù)機(jī)組2014年8月27日177MW工況的鍋爐省煤器出口氧量O2=5.3%計(jì)算得到）;

2）、燃用原設(shè)計(jì)煤質(zhì);

3）、空預(yù)器入口風(fēng)溫為25℃（一、二次風(fēng)溫加權(quán)平均數(shù)）。

在機(jī)組保證25%額定電負(fù)荷的同時(shí)從主汽管道抽汽130t/h（汽機(jī)側(cè)主汽壓力6.6MPa），鍋爐存在再熱器事故噴水約20.4t/h，再熱器煙氣側(cè)擋板開度較小，尾部煙氣擋板調(diào)節(jié)已基本達(dá)到極限，再熱器受熱面存在超溫風(fēng)險(xiǎn)。機(jī)組保證25%額定電負(fù)荷的同時(shí)從主汽管道抽汽100t/h（汽機(jī)側(cè)主汽壓力6.6MPa），鍋爐存在再熱器事故噴水約4.7t/h，再熱器煙氣側(cè)擋板開度較小，但受熱面超溫還在可控范圍內(nèi)。機(jī)組保證25%額定電負(fù)荷的同時(shí)從主汽管道抽汽100t/h（汽機(jī)側(cè)主汽壓力7.5MPa），鍋爐無再熱器事故噴水，煙氣擋板有一定裕度的調(diào)節(jié)開度，鍋爐運(yùn)行是安全的。

綜上所述，機(jī)組保證25%額定電負(fù)荷的同時(shí)從主汽管道抽汽100t/h（汽機(jī)側(cè)主汽壓力7.5MPa），再熱器不存在事故噴水，再熱器受熱面壁溫在允許范圍內(nèi)，但安全裕度較小，實(shí)際運(yùn)行過程中需要密切關(guān)注再熱器受熱面壁溫。若實(shí)際運(yùn)行過程中需通過投入再熱器事故噴水量調(diào)節(jié)煙氣擋板開度，主汽管道抽汽量可適當(dāng)增加，但建議實(shí)際運(yùn)行過程中投再熱器事故噴水后再熱器入口汽溫不得低于215℃，或再熱器減溫水噴水量不得超過32t/h。

2、鍋爐按30%額定電負(fù)荷工況，主蒸汽管道抽汽100t/h的可行性進(jìn)行核算，并評估鍋爐受熱面安全性。

本次鍋爐熱力計(jì)算基準(zhǔn)如下：

1）過量空氣系數(shù)按鍋爐50%負(fù)荷實(shí)際運(yùn)行值1.337（根據(jù)機(jī)組2014年8月27日177MW工況的鍋爐省煤器出口氧量O2=5.3%計(jì)算得到）;

2）燃用原設(shè)計(jì)煤質(zhì);

3）空預(yù)器入口風(fēng)溫為25℃（一、二次風(fēng)溫加權(quán)平均數(shù)）。

在機(jī)組保證30%額定電負(fù)荷工況下，從主汽管道抽汽100t/h（汽機(jī)側(cè)主汽壓力7.5MPa），鍋爐存在再熱器事故噴水約5.5t/h，再熱器煙氣側(cè)擋板開度在合理范圍內(nèi)，受熱面超溫還在可控范圍內(nèi)。在機(jī)組保證30%額定電負(fù)荷工況再熱器可以正常穩(wěn)定的運(yùn)行。

四. 結(jié)論及建議

機(jī)組在30%～60%額定電負(fù)荷之間從主汽管道抽汽100t/h，汽機(jī)側(cè)主汽壓力7.5～15MPa、主汽溫度540℃;中排壓力0.24～0.4MPa;凝汽器絕對壓力4.9KPa。鍋爐主蒸汽采用兩級減溫減壓后供熱，經(jīng)一級減溫減壓后參數(shù)為1.6MPa/350℃（抽30噸蒸汽供輔汽），再經(jīng)二級減溫減壓后參數(shù)為0.24～0.4MPa（a） /260℃，與參數(shù)為0.24～0.4Pa（a）/295～260℃采暖蒸汽混合為參數(shù)0.24～0.4 MPa（a）/260～285℃的供熱網(wǎng)首站用蒸汽。

汽輪機(jī)電負(fù)荷在30～60%，供熱量滿足760萬平方米的供熱需求方案，中排溫度在300℃以內(nèi)。這種工況對汽機(jī)、鍋爐更加有利，靈活性更高;且需要改造的項(xiàng)目少，減少工程投資。

本工程滿足30～60%電負(fù)荷提供760萬平方米采暖面積的供熱量的工程設(shè)想，是按往年平均供熱蒸汽流量下的供熱需求，如遇極寒天氣供熱能力不足，應(yīng)升負(fù)荷運(yùn)行或降低輔助蒸汽用汽。

參考文獻(xiàn)：

北京北重?zé)崞胶鈭D，供熱抽汽管道及附屬設(shè)備設(shè)計(jì)說明書，北京巴威公司鍋爐設(shè)計(jì)說明書。