提高主再热汽温对600MW亚临界空冷机组运行特性的影响分析

常英瑞

摘要：近年来，随着我国国民经济迅速发展，我国逐渐成为能源生产和消费大国。在我国能源应用领域，火力发电占主导地位，装机容量所占比重高，是产能大户，同时又是耗能大户，并且环境污染严重。在电力生产上，近10年来火电装机容量占全国总装机容量的73%以上，火力发电量（其中主要为煤电）占全国总发电量的80%以上，电煤消费占全国煤炭消费总量的47%以上，近几年火力发电装机容量平均占总装机容量的74%左右，火力发电量占总发电量的80%左右，截至2014年底，火电装机容量突破9亿kW，约占全国总装机容量70%，火力发电量将达到4.5万亿kWh，约占总发电量的75%，并且据估计到2020年，我国火电机组装机容量将增加4亿～5亿kW。

关键词：提高主再热气温;600MW;亚临界空冷机组;运行特性;分析

1亚临界燃煤空冷发电机组

一是在14-22.2MPa之间的称为亚临界压力锅炉。二是燃煤：是指以煤为动力燃料的发电机组。三是空冷：简单的说就是以空气为冷却介质，进行冷却。众所周知，常规火电厂的热力系统是由热源区和冷端组成;而冷端又由凝汽设备、冷却设备和水源工程构成。火力发电厂里的冷端多采用水作为冷却介质。我国是全球13个贫水国之一，北方缺水更甚。一座100万千瓦火电厂若按循环冷却供水方式计算，其发电装机取水量Vc的国家取水定额标准为0.8立方米/秒·百万千瓦（相当于中等城市供水量）。不仅如此，其排水量也相当可观，约为0.2～0.4立方米/秒·百万千瓦。这对缺乏水资源又限制排放废水的地区是个严重的挑战。随着科学技术的发展和环境保护要求日益严格，火电厂采用空气冷却气轮机冷端技术有了长足的进步。从1987年我国投运发电的20万千瓦的火电直接空冷机组的18年间，热力系统冷端便产生了一系列的变革，其共同特点就是用取之不尽、用之不竭的空气作为冷却介质，变水工艺为无水工艺。空气是用之不竭的冷却介质。空气作为冷却介质，可用于各种流体的冷凝和冷却，在火力发电厂里得到充分应用并在由翅片管式空冷散热器和空冷风机群组成的空冷介质凝汽器来实现。因为空气是取之不尽、用之不竭的冷却介质，因此不再担心冷却介质的减量、枯竭或涨价。一般来说，采用空冷机组厂区占地较大，投资偏高，运行中厂用电率较高。

2提高主再热汽温节能效果分析

2.1热力学分析

根据朗肯循环定理，提高主蒸汽的初温与再热温度会提高平均吸热温度，从而提升蒸汽循环效率，降低能耗。同时，提高蒸汽初温，还可使排汽干度提高，从而减少低压缸排汽湿气损失，提高汽轮机相对内效率。通过工程简化回热算法可对提高主再热汽温的节能效果进行理论分析，其是从热力学的基本原理出发，并对系统进行简化处理，忽略各回热抽气的影响，求得主蒸汽参数偏离目标值造成经济指标的变化。

2.2设计工况下改造方案的节能效果分析

由机组分析可知，其主再热温度仅为538℃，而目前600MW机组主汽温度多在570℃左右，故机组主汽初参数存在一定的提升空间;综合机组汽轮机金属材料强度极限和机组经济性，文中拟将其主再热蒸汽温度由538℃提高到570℃，并利用EBSILON软件对改造方案在设计工况下的节能效果进行计算分析。在模拟过程中做了如下假设：一是提高主蒸汽温度后汽轮机高压缸进汽比体积增大，其他条件不变时汽轮机高压端漏气损失会变化，文中模拟过程中暂不考虑这种变化。二是设定提高主再热汽温前后主汽流量不变，主再热蒸汽压力不变，回热系统各级抽汽的压力不变。三是暂不考虑由于主再热蒸汽参数提高而引起的汽轮机各级相对内效率变化。

2.3变工况下改造方案的节能效果分析

参照机组汽轮机热力说明书其他工况下的汽水流程热力系统图，又分别在80%THA（定压）、75%THA（滑压）、60%THA（滑压）、50%THA（滑压）、40%THA（滑压）5种工况下，以原系统模型为基准进行了提升主蒸汽温度与再热温度的计算，当机组负荷在80%～40%THA工况变化时，提高蒸汽初、再热温度后机组净出功可增加24.53～10.32MW，汽轮机热耗率可降低124.93～142.21kJ/kWh，供电煤耗可降低5.00～5.70g/kWh;且随着机组负荷的降低，提高蒸汽初、再热温度后的节能效果会逐渐提高;这主要是由于机组在低负荷下运行时，汽轮机通流部分流量减小，各项损失增大，机组运行水平更低，因此，由提高主再热汽温带来的节能效果更加显著。

结论

总之，在100%THA工况下，当将其主再热蒸汽温度由538℃提高至580℃时，机组的发电效率可提高0.61%，供电煤耗可降低4.73g/kWh，节能效果显著。研究结果表明：对于600MW亚临界空冷机组，提高主再热蒸汽温度可带来可观的节能效果。提高主再热汽温后，汽轮机主再热蒸汽做功能力提高，机组平均吸热温度提高，而平均放热温度基本不变，故机组循环热效率提高。同时，回热系统各级抽汽量减少，即汽轮机中用于做功的蒸汽流量增大。此外，由于主再热蒸汽初温提高，汽轮机末级排汽干度增大，使得其末级湿汽损失有所降低。机组在提高主再热汽温后汽轮机组热效率的提高是机组供电煤耗降低的主要原因。

参考文献

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