摘 要：某660 MW超臨界機組為高效利用三段抽汽的高過熱度，并提高低負荷下鍋爐給水溫度，增設了外置加熱器?，F通過對改造前后不同工況下的運行數據進行對比分析，評估了外置蒸汽加熱器在不同負荷工況下的經濟性。結果表明，增設外置加熱器能夠顯著降低汽輪機的熱耗率，提高鍋爐效率，減少煤耗，提升機組的整體經濟性。

關鍵詞：超臨界機組；加熱器；連接方式；變工況

中圖分類號：TM621""" 文獻標志碼：A""" 文章編號：1671-0797（2025）02-0020-03

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2025.02.005

1""" 現狀分析

某電廠的1號機組汽輪機，型號為N660-24.2/566/

566，屬于先進的超臨界、一次中間再熱、沖動式、單軸、三缸四排汽、雙背壓、純凝汽式汽輪機。該機組的額定出力設計為660 MW，最大連續(xù)出力705.116 MW，額定主蒸汽流量為1 892.8 t/h。

該汽輪機采用了優(yōu)化的復合變壓運行方式，并集成了八級非調整回熱抽汽系統(tǒng)，該系統(tǒng)由3臺高壓加熱器、1臺除氧器和4臺低壓加熱器組成。其中，高壓加熱系統(tǒng)配備了單列三級高壓加熱器，采用臥式管板結構設計，并通過逐級串聯的疏水方式，將最后一級的疏水有效引入至除氧器。此外，每臺高壓加熱器均設有緊急疏水管道，直接連接至凝汽器高壓疏水擴容器。

目前，該電廠汽輪機組額定負荷時第三段抽汽壓力為2.298 MPa，溫度473.7 ℃，飽和溫度219.6 ℃，過熱度254.2 ℃；75%額定負荷時，第三段抽汽過熱度270.2 ℃；50%額定負荷時，第三段抽汽過熱度289.5 ℃。為充分利用第三段抽汽的高過熱度，并提升低負荷時鍋爐的給水溫度，該電廠實施安裝外置蒸汽加熱器技術升級改造，提高了電廠整體熱效率，加強了系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性、可靠性。

2""" 改造方案

基于機組回熱系統(tǒng)的技術特性及其改造范疇的差異，改造方案主要可以劃分為以下兩種：方案一，采取串聯方式增置部分容量外置加熱器；方案二，采用并聯方式增置部分容量外置加熱器[1-3]。

2.1""" 方案一：加熱給水的串聯連接方式

在充分考量蒸汽加熱器所處理的給水流量占整體給水流量的比例、蒸汽加熱器的制造技術、成本投入以及改造后的經濟效益等多維度因素后，選擇采取部分流量串聯的方式，即外置蒸汽加熱器的設置，如圖1所示。在進行設計時，建議將給水流量占總流量的比例控制在20%～40%的范圍內，以確保系統(tǒng)的容量設計合理。此串聯連接方式能夠有效提升系統(tǒng)的整體熱效率和穩(wěn)定性，是一種經濟且實用的改造策略。

2.2""" 方案二：加熱給水的并聯連接方式

并聯增置蒸汽加熱器如圖2所示，將蒸汽加熱器放置于#2高壓加熱器之后，并與#1高加并聯，加熱部分#2高加出口給水。該布置方案在規(guī)劃時，充分考量了蒸汽加熱器的制造工藝要求、成本因素以及改造后的經濟效益，旨在實現全面優(yōu)化與合理布局。

按照給水流量占總流量的20%～40%進行容量設計。并聯連接方式與串聯方式相似，但不同之處在于并聯方式加熱#2高壓加熱器出口部分給水，相當于替代了部分#1高加的作用。相比串聯方式，并聯方式在主給水管路側的改造成本相對較高，但外置蒸汽加熱器本體的成本相對較低。但是并聯方式的改造需要考慮系統(tǒng)整體性，確保設備的協(xié)調運行，以提高機組的效率和經濟性。

3""" 經濟性分析

本文選取額定負荷、75%額定負荷、50%額定負荷和40%額定負荷四種工況為基準，分別對方案一和方案二的經濟性進行分析。

3.1"nbsp;" 方案一經濟性分析

方案一采用串聯方式單獨設置外置蒸汽加熱器，按照給水流量占總流量的30%進行計算。經過改造后，方案一對機組運行經濟性影響計算結果如表1所示。

由表1可以看出：

1）設置外置串聯連接蒸汽加熱器后，對比改造前后汽輪機性能數據可以發(fā)現，汽輪機的熱耗率均有顯著降低。具體而言，在額定負荷工況下，汽輪機的熱耗率下降了約13.96 kJ/（kW·h）；在75%額定負荷工況、50%額定負荷工況下，熱耗率均下降了約16.29 kJ/（kW·h）；而在40%額定負荷工況下，熱耗率降了約17.03 kJ/（kW·h）。這一數據充分表明，改造后的汽輪機在能效方面有了顯著提升。

2）在機組出力不變的情況下，設置外置串聯連接蒸汽加熱器后，在額定負荷、75%額定負荷、50%額定負荷和40%額定負荷工況下，機組主蒸汽流量較改造前分別增加10.30、8.91、5.62和4.05 t/h。而在額定負荷工況下，設置外置串聯連接蒸汽加熱器后，主蒸汽流量充足（10.30 t/h），因此，設置外置蒸汽加熱器不會影響機組的帶負荷能力。

3）在回熱系統(tǒng)方面，額定負荷工況下，較改造前，改造后一段抽汽流量略有增加，增加1.82 t/h，二段抽汽流量增加10.69 t/h，三段抽汽流量增加5.35 t/h。

4）實施外置串聯連接蒸汽加熱器改造后，在多種工況條件下，鍋爐的運行性能表現出如下具體變化：在額定負荷、75%額定負荷、50%額定負荷、40%額定負荷的運行工況下，鍋爐給水溫度分別提升了3.73、4.26、4.26、4.16 ℃。同時，鍋爐的排煙溫度也相應上升，分別為0.39、0.47、0.55、0.48 ℃。此外，脫硝系統(tǒng)入口的煙氣溫度也表現出類似的增長趨勢，分別增長了1.50、1.71、1.72、1.67 ℃。然而，這種設置對鍋爐效率產生了輕微影響，在對應工況下，鍋爐效率分別下降了約0.01%、0.01%、0.02%和0.01%。

5）設置外置串聯連接蒸汽加熱器后，不同負荷的工況條件下，發(fā)電煤耗實現了顯著下降，具體表現為在額定負荷下降低了約0.45 g/（kW·h），在75%額定負荷下降低了約0.48 g/（kW·h），在50%額定負荷下則降低了約0.51 g/（kW·h），在40%額定負荷下則降低了約0.54 g/（kW·h）。經過算術平均計算，整體發(fā)電煤耗的下降值為0.495 g/（kW·h）。

3.2""" 方案二經濟性分析

方案二采用并聯方式單獨設置外置蒸汽加熱器，按照給水流量占總給水流量的20%進行計算。改造后，方案二在不同工況下對機組運行經濟性影響計算結果如表2所示。

由表2可以看出：

1）在引入外置蒸汽加熱器后，汽輪機在額定負荷、75%額定負荷、50%額定負荷、40%額定負荷的多種工況條件下，均實現了熱耗率的顯著下降，具體數值為約8.31、8.33、8.54、9.54 kJ/（kW·h），相較改造前有著明顯改善。

2）在確保機組出力維持恒定的前提下，通過增設外置并聯連接的蒸汽加熱器，觀察到額定負荷、75%額定負荷、50%額定負荷、40%額定負荷工況下主蒸汽流量均發(fā)生了相應的變化，分別降低0.20、0.25、1.11、1.47 t/h，相較于改造前有所下降。

3）在回熱系統(tǒng)方面，設置外置并聯連接蒸汽加熱器帶來了蒸汽分配的優(yōu)化。具體而言，在額定負荷工況下，一段抽汽流量減少了19.17 t/h，而二段和三段抽汽流量則分別增加了11.78、10.45 t/h。

4）在額定負荷、75%額定負荷、50%額定負荷和40%額定負荷工況下，設置外置并聯連接蒸汽加熱器后，鍋爐給水溫度分別升高了0.88、1.07、1.28、1.33 ℃；鍋爐排煙溫度分別升高了0.09、0.11、0.07、0.07 ℃；脫硝系統(tǒng)入口煙氣溫度分別升高了0.36、0.43、0.52、0.54 ℃；然而，鍋爐效率略有下降，具體數值為約0.005%、0.01%、0.003%和0.004%。

5）經過數據統(tǒng)計與分析，設置了外置并聯連接的蒸汽加熱器后，在額定負荷、75%額定負荷、50%額定負荷、40%額定負荷的工作狀態(tài)下，發(fā)電煤耗分別下降了約0.29、0.29、0.30、0.34 g/（kW·h），經過算術平均計算，整體發(fā)電煤耗的下降值為0.305 g/（kW·h）。

4""" 結論

計算結果顯示，方案一的節(jié)能效果更為顯著，特別是在降低汽輪機熱耗率和發(fā)電煤耗方面優(yōu)勢明顯。方案一采用串聯方式，改造后在各種工況下發(fā)電煤耗均有不同程度的下降；方案二采用并聯方式，改造后也有一定的節(jié)能效果。通過對各種工況下的經濟性進行綜合比較分析，可以明顯看出方案一在多種工況下都表現出更好的運行經濟性，為提高機組運行效率和降低成本提供了重要的參考依據。

[參考文獻]

[1] 蘇雪剛，盧麗坤，張小波.發(fā)電機組增設外置蒸汽冷卻器的經濟性分析[J].電站系統(tǒng)工程，2019，35（4）：73-74.

[2] 方東旭.火電廠外置蒸汽冷卻器技術經濟性分析[J].山西電力，2024（1）：56-59.

[3] 王克.600 MW機組外置式蒸汽冷卻器改造方案研究[J].冶金能源，2023，42（1）：56-60.

收稿日期：2024-09-24

作者簡介：包從元（1976—），男，貴州盤州人，工程師，主要從事火電廠生產經營管理工作。