1、文章编号:():./.亚临界机组外置式蒸汽冷却器改造技术路线研究收稿日期:王 克 (上海市特种设备监督检验技术研究院上海)()摘 要:为了降低第 级抽汽的蒸汽过热度提高回热系统的热效率提高机组运行的经济性对某 燃煤亚临界发电机组提出设置外置式蒸汽冷却器的技术方案并进行了技术经济分析 结果表明:增设加热疏水型外置蒸汽冷却器能够有效利用三抽蒸汽的过热度改善回热系统效率有效提高机组运行的可靠性和经济性经计算 工况、工况和 工况热耗分别降低 /、/、/可达到节能减排的综合效益关键词:外置式蒸汽冷却器回热系统技术经济中图分类号:文献标识码:作者简介:王克()男硕士工程师主要从事锅炉、压力容器、压力管道等
2、特种设备定期检验、监督检验以及燃料与燃烧、性能优化等方面的研究 前言随着科学技术的发展国家对机组安全性和经济性的要求不断提高国内外不断涌现出大型火电机组的蒸汽冷却器设置在外部的改造趋势 通过外置式蒸汽冷却器可以充分利用抽汽的过热度提高回热系统的经济性 目前国内外的一些大型机组主要是对 号高压加热器(简称 号高加)进行外置式蒸汽冷却器的设置这是由于 号高加的抽汽来自汽轮机中压缸的抽汽温度较高过热度很大通常高于 因此降低第 级抽汽的过热度可以提高回热系统的热效率提高机组运行的经济性 本文对某 燃煤亚临界发电机组提出设置外置式蒸汽冷却器的技术方案并进行了技术经济分析 机组概况该机组为 燃煤亚临界发电
3、机组亚临界、四缸四排汽、一次中间再热、凝汽式汽轮机额定功率为 主蒸汽参数.、设计背压.锅炉出口主蒸汽管道采用 布置方式主汽从汽机下部进入两侧的高压主汽阀高压缸各级反向布置蒸汽通过四组喷嘴组进入调节级及 级反动级后由高压缸调端两个排汽口进入再热器 再热蒸汽管道也采用 布置方式再热蒸汽经两个中压主汽阀、四个中压调阀及四根中压导汽管从中压缸中部进入汽缸 中压缸采用对称分流结构经过正、反 级反动式压力级后从中压缸上部四个排汽口排出合并成二根连通管分别进入 号、号低压缸 低压缸也采用对称分流结构蒸汽从中部流入经过正反 级反动式压力级后从四个排汽口排入 个凝汽器完成了整个蒸汽作功过程汽轮机具有七级非调整抽
4、汽一二三级抽汽供三台高压加热器四级抽汽供除氧器五六七级抽汽供四台低压加热器用汽该机组 工况(热耗率验收工况)下三抽的蒸汽温度为.此时的饱和温度仅为.蒸汽过热度达到 而低负荷下换热温差 亚临界机组外置式蒸汽冷却器改造技术路线研究会更大温差换热引起的不可逆损失也会增加 目前该机组三抽蒸汽冷却器采用内置方式如果将这些高品质蒸汽的热量利用在较高的能位上则可提高回热系统的效率 外置蒸汽冷却器回热系统优化技术介绍.外置蒸汽冷却器设置方式现有常用的外置蒸汽冷却器设置方式中被加热介质为高压给水 常见系统有两种:串联方式和并联方式()串联方式:在 号高压加热器出口串联设置外置蒸汽冷却器见图 一般外置蒸汽冷却器由
5、于设计蒸汽参数高流量大若采用 容量则其体积较大造价较高因此推荐外置式蒸汽冷却器采用部分容量容量一般控制在 以下部分容量的串联回热系统见图 图 容量外置蒸汽冷却器串联布置图图 部分容量外置蒸汽冷却器串联布置图 外置蒸汽冷却器采用串联的形式布置一方面可以将三抽蒸汽过热度作用于较高能位末级给水加热器出口的高压给水提高了高压给水的终温能有效降低机组的热耗提高回热效率 另一方面由于外置蒸汽冷却器与高压给水换热后蒸汽的温度降低然后进入 号高压加热器加热疏水会导致三抽蒸汽的抽汽量增大机组的发电出力会随之降低对机组电负荷带来一定负面影响()并联方式:将外置蒸汽冷却器与 号高压加热器并联共同加热 号高压加热器出
6、口的给水见图 外置蒸汽冷却器与 号高压加热器并联布置三抽的蒸汽过热度跨越 个抽汽能级与 号高压加热器并联加热高压给水利用在较高的蒸汽能位可以排挤一部分更高品质的一抽蒸汽能够有效降低热耗同时增加的蒸汽可用于做功提高发电效率.新型外置蒸汽冷却器设置方式上述两种设置方式中外置蒸汽冷却器加热高压给水压力很高 例如对目前多见的超超临界机组高压给水额定运行压力可达到 以上很高的运行和设计压力导致外置蒸汽冷却器的制造难度较大、造价较高影响投资的内部收益率对于很多已经投运但没有配外置蒸汽冷却器的 亚临界机组外置式蒸汽冷却器改造技术路线研究汽轮发电机组虽然知道配外置蒸汽冷却器可以提高热力系统效率、节能降耗但由于
7、以上原因该技术未得到大范围推广针对现有技术系统压力高导致投资高、相对收益率低、推广难的问题华东电力设计院设计了一个新型的外置蒸汽冷却器设置方式这种方式是利用高过热度的抽汽来加热末级加热器的疏水见图 这样可以采用设计压力较低的加热系统来提高回热系统的效率同时还能够降低整体的造价提高投资内部收益率图 外置蒸汽冷却器并联布置图图 用于加热疏水的外置蒸汽冷却器设置图.新增外置蒸汽冷却器汽轮机装置热力过程变化分析.串联方式下热力过程变化将外置蒸汽冷却器串接在 号高压加热器的出口给水管路提高最终的给水温度 与改造前的回热系统热力过程相比串联连接改造后 号高加入口蒸汽的过热度大幅降低 号高加的上端差升高、给
8、水温升降低最终给水温度较改造前提高.并联方式下热力过程变化将外置蒸汽冷却器与 号高压加热器并联共同加热 号高加出口的给水 与改造前回热系统热力过程相比并联连接改造后 号高加入口蒸汽的过热度大幅降低 号高加的上端差升高、给水温升降低最终给水温度较改造前没有变化 外置蒸汽冷却器设置方案设计.外置蒸汽冷却器设置的原则与要求外置蒸汽冷却器设计原则及要求按相应的国家标准、行业标准或企业标准进行设计.改造方案机组新增加的外置蒸汽冷却器将采用给水全流量串联方式即将蒸汽冷却器布置在 号高压加热器出口与 号高加并联 新设置的外置蒸汽冷却 亚临界机组外置式蒸汽冷却器改造技术路线研究器为 号高加设置形式见图 图 用
9、于加热疏水的外置蒸汽冷却器布置图(含 号高加)新增外置蒸汽冷却器设置三段抽汽旁路门当外置蒸汽冷却器发生故障三段抽汽经过旁路门直接到 号高加 新增外置蒸汽冷却器不设正常疏水设危急疏水系统 当发生事故时开启加热器事故疏水阀将疏水排至 号高加危急疏水调节阀前进入疏水扩容器经扩容释压后排入凝汽器新增外置蒸汽冷却器()新设旁路在外置蒸汽冷却器前设三通阀外置蒸汽冷却器后设闸阀 由于外置蒸汽冷却器正常运行时高加内部无水位运行内部温度较高 当高加发生泄漏时希望能够尽快切除加热器否则易引起加热器产生很大的应力出现爆管因此要求高加入口三通阀及出口电动闸阀的关闭时间小于 外置蒸汽冷却器入口三通阀及出口闸阀为液动快关
10、阀 技术经济性分析经采用热力软件计算当外置蒸汽冷却器采用串联型式时利用三抽蒸汽过热度加热给水进入省煤器的给水温度可提升约 有效降低热耗工况、工况和 工况热耗分别降低/、/、/外置蒸汽冷却器串联形式设置后的经济性指标见表 表 外置蒸汽冷却器串联型式设置后经济性指标单位汽机热耗降低/()管道效率.锅炉效率.厂用电率.运行时间 功率供电煤耗降低值/().发电量节约标煤.节约成本万元.合计(标煤按含税价计算)万元.外置蒸汽冷却器串联设置进入 号高加的蒸汽品质降低三抽的抽汽量会增大而且并没有排挤其他更高能级的抽汽导致机组出力会降低尤其是夏季时会对机组出力带来一定影响经计算出力将降低大约 此外夏季时其他能
11、源(如光热辐)的利用给火力发电的出力带来一定不利影响按照目前机组的运行情况在用电高峰时达到满发已经很勉强 因此外置蒸汽冷却器串联时不 亚临界机组外置式蒸汽冷却器改造技术路线研究考虑对电量的影响外置蒸汽冷却器串联设置的投资估算及静态分析汇总分别见表 和表 表 串联式外置蒸汽冷却器投资估算项目参考总价/万元增加投资项目外置蒸汽冷却器管道、阀门及支吊架电气、控制费用土建费用其它费用.备用费.初投资合计.表 静态分析汇总主要改造内容单位数值项目投资额万元.年节省标煤量.煤炭价格元/年节煤收益万元.社会效益(按标煤折算)年减排 年减排 年减排粉尘投资回收年限年.结语综上所述大型火力发电机组增设外置式蒸汽
12、冷却器能够有效降低三抽蒸汽的过热度提高电厂热力系统的给水温度能够有效降低机组的热耗提高机组运行的可靠性和经济性 通过对外置式蒸汽冷却器几种布置方式的对比可知增设加热疏水型外置式蒸汽冷却器的综合节能减排效益相对最好利用前景更为广阔参考文献王倩王卫良刘敏等.超(超)临界燃煤发电技术发展与展望.热力发电():.钱磊.机组热经济性分析及优化.上海:上海交通大学.张春伟.火电机组给水回热系统蒸发器设计研究.机械工程师():.林万超.火电厂热系统节能理论.西安:西安交通大学出版社.李勤道刘志真.热力发电厂热经济性计算分析.北京:中国电力出版社.工业锅炉 欢迎投稿欢迎订阅欢迎刊登广告 亚临界机组外置式蒸汽冷却器改造技术路线研究