亞臨界機組光煤互補技術除氧器改造分析

楊明也，盛 偉

（沈陽工程學院a.能源與動力學院；b.發展規劃處，遼寧 沈陽 110136）

為響應節能減排的號召，完成能源產業轉型升級，現采用光熱發電與傳統煤電互補的方式對某N330-16.7/538/538型機組進行熱力改造，將光熱蒸汽通入機組的除氧器部分，通過改變光熱流量，影響動力裝置部分的性能，以此達到節省煤炭資源的目的［1］。

在傳統的330 MW 熱力系統中，中壓缸排汽主要通入除氧器部分，對低壓加熱器組的給水進行加熱。原機組的除氧器為DFST-1036·150/175型，水箱的工作溫度為175 ℃，進行光煤互補技術改造后，給水泵的出水溫度提升至180 ℃～185 ℃，實現了在高壓加熱器組對系統給水整體加熱的同時，減少了相應的抽汽損失［2］。

由于各級加熱器對給水的吸熱量的差異［3］，并且考慮到在光熱互補系統不同流量下變工況工作時的狀態，造成對各級高壓加熱器的疏水冷凝段的影響，選取除氧器做互補改造對主給水流量平衡的影響要小于選取對高壓加熱器的影響。

計算鍋爐燃煤?值：

計算VWO工況鍋爐蒸汽生產率G：

對改造之前的機組進行?方法計算分析，鍋爐、汽輪機、抽汽管路、高低壓加熱器組與除氧器的?損失計算如下：

計算?損占比：

通過計算可知：整個蒸汽動力部分的目的?效率為20.79%，機組可用能的利用效率需要提升。

為了在減少汽輪機?損失的同時增加汽輪機的做功能力，達到節能減排的目的，現在采用光煤互補技術對機組除氧器部分與光熱蒸汽發生裝置部分進行互補改造，并對互補改造方案進行分析。

1 光煤互補技術改造

在原有系統的基礎之上，對除氧器增設光熱管路與光熱蒸汽疏水管路，采用節流方式通入光熱蒸汽（383 ℃、10.9 MPa），與汽輪機中的排抽汽共同對除氧器進行混合加熱［4］。

在計算VWO 工況時，考慮到中排抽汽允許取值的范圍，光熱蒸汽流量占比分別選取為主蒸汽流量的0.01、0.015、0.02、0.025，通過不同光熱蒸汽流量分析系統性能的變化，改造后的系統如圖1所示。

圖1 改造之后的系統流程

2 系統改造分析

改造后，蒸汽發生器產生的光熱蒸汽溫度為383 ℃，壓力為10.9 MPa（esolar=1 244.951 kJ/kg）。對于改造除氧器部分，高壓加熱器組的抽汽系數不受影響，只列出4#中排抽汽之后的部分。在VWO工況下，N300-16.7/538/538型亞臨界機組的各級加熱器的抽汽參數以及?值如表1所示。環境溫度為20 ℃（h=84.013 kJ·kg-1，s=0.296 5 kJ·kg-1·K-1）。

將光熱流量通入除氧器后，根據相對量法求出各級加熱器的抽汽系數。經計算，高壓加熱器的抽汽系數α1、α2和α3分別為0.063 9、0.085 5和0.054 4，3#高壓加熱器的疏水系數αd3為0.226，1#與2#軸封加熱器的抽汽系數αsg1與αsg2分別為0.013 與0.001 4，汽動給水泵的抽汽系數αpu為0.038。

除氧器的進水系數αc4為

抽汽系數αj為

在通入不同主蒸汽流量占比的光熱流量后，汽輪機的中排抽汽系數(α4)、除氧器的進水系數(αc4)、低壓加熱器組的抽汽系數(α5、α6、α7、α8)、凝汽器的抽汽系數(αc)、汽輪機做功(Wt)與汽輪機內部的?損(It)都發生了變化。改造前后的參數對比結果如表2所示。

表2 改造前后不同光熱流量對系統參數的影響

2.1 光熱流量增加對除氧器進水量的影響

改造之前，除氧器的進水量主要來自于低壓加熱器組的給水。在通入不同份額的光熱流量后，主蒸汽的流量占比由0.745 增加至0.781 9，除氧器的進水流量增加了37.82 t/h，未超出除氧器給水箱設計規程的允許范圍。經MATLAB 軟件擬合后，其曲線增長趨勢呈線性分布，如圖2所示。

圖2 MATLAB曲線擬合結果

2.2 光熱流量對Wt與It的影響

由表1 數據可知：改造之前汽輪機做功Wt為6 181.63 kJ，汽機內部?損失It為2 556.43 kJ。在增加光熱流量后，汽輪機的做功與?損也是隨之增加的，且增加的幅度不同。在平衡除氧器進水系數時，通過改造增設的光熱輸水管路來減少除氧器中增加的給水，可以得到改造后優化的汽輪機做功與?損失。當光熱流量占比為0.025 時，通過對改造方案的計算可知，汽輪機做功提升了2.99%，內部?損失相應提高了2.26%，汽輪機做功的提升高于?損失的提升，如表3所示。

表3 數據分析 %

表3（續）

2.3 減少鍋爐煤耗

在改造之前，鍋爐標準煤耗量為88.37 t/h。根據光熱流量，補充除氧器減少的抽汽，控制主蒸汽流量相應減少，除氧器進水系數αc4穩定在工況狀態，將減少汽輪機的熱耗量，進而減少鍋爐煤耗，達到節能減排并提高系統運行經濟性的目的。

2.4 根據光熱流量選擇光熱互補系統

由于選取不同的光熱流量對主蒸汽流量占比αsolar不同，選值在中排抽汽與除氧器給水箱允許范圍內確定，對汽輪機做功Wt、中壓缸抽汽系數α4、低壓加熱器組的抽汽系數、損失占燃料?百分數δItu及整個蒸汽動力裝置的目的?效率會有影響。在確定合適的光熱流量占比后，便于確定互補的光熱系統的功率以及導熱油-熔鹽系統。

3 結語

通過光煤互補技術對330 MW 機組除氧器與光熱系統進行互補改造。在VWO 工況下，在中排抽汽允許的范圍內，通過改變光熱流量對主蒸汽流量的占比來控制除氧器的進水流量，從而減少鍋爐煤耗量［5］，根據改造方案計算的光熱流量與蒸汽參數可適用于互補的光熱系統，該方案提高了機組的經濟性，達到了節能減排的目的。