PAGEPAGE13大型凝汽機組利用壓力匹配器改造成供熱機組的方法沈陽飛鴻達節(jié)能設(shè)備技術(shù)開發(fā)有限公司[王汝武110015]關(guān)鍵詞：壓壓力匹配配凝凝汽式汽汽輪機供熱熱提要：本文文提出了了利用壓壓力匹配配器改造造大型凝凝汽式汽汽輪機為為供熱機機組的方方法，說說明了改改造原理理，給出出了原則則性熱力力系統(tǒng)圖圖和效益益分析。目前我國火火電發(fā)電電機組的的裝機總總?cè)萘恳岩殉^44億千瓦瓦，新建建火電廠廠以3000MWW及6000MWW為主。電電網(wǎng)的供供電煤耗耗逐年下下降，到到20006年為3366g//kw..h。隨隨著能源源價格的的提高，對對發(fā)電廠廠節(jié)能的的要求進進一步提提高，小小于500MW瓦瓦的純發(fā)發(fā)電機組組已經(jīng)淘淘汰，1100MMW以上上的純凝凝機組有有條件的的也應(yīng)改改為供熱熱機組，以以提高能能源利用用效率，減減少環(huán)境境污染。大型凝汽機機組由于于是按凝凝汽運行行方式設(shè)設(shè)計的，沒沒有適合合工業(yè)和和生活用用汽的抽抽汽口。如果要供熱必須進行改造。將大型凝汽汽式機組組改成供供熱機組組的方法法大致有有三種方方法：一一是將汽汽機的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子和汽汽缸全部部更換，將將凝汽式式機組改改為供熱熱式機組組，可實實現(xiàn)合理理參數(shù)的的供熱，但但這種改改造方式式價格昂昂貴和購購置新機機組相差差不大；；二是在在汽輪機機高、中中壓缸及及中、低低壓導(dǎo)管管上開孔孔抽汽，超超高壓機機組，亞亞臨界機機組及超超臨界、超超臨臨界機組組的高壓壓缸排汽汽，中壓壓缸排汽汽參數(shù)如如下表：：大型凝汽機機組參數(shù)數(shù)機組初參數(shù)超高壓亞臨界超臨界超超臨界初參數(shù)130/5535//5355160/5550//5500235/5566//5666250/6600//6000高壓缸排汽汽25/311736.8//340040/300061.8//3633中壓缸排汽汽2.5/223810/30009.4/336311/3883從上表可以以看出，超超高壓機機（1225MWW、2000MWW）及亞亞臨界機機組從中中、低壓壓缸導(dǎo)管管上抽汽汽供生活活用汽（采采暖、空空調(diào)、洗洗浴等）是是可以滿滿足的，特特別是供供熱水網(wǎng)網(wǎng)負荷在在20kkm內(nèi)是是沒有問問題的。供工業(yè)用汽汽（0..8-11.3MMPa）用用高壓缸缸排汽，由由于參數(shù)數(shù)高，需需要節(jié)流流，造成成了可用用能損失失，用中中壓缸排排汽，由由于參數(shù)數(shù)低，需需要節(jié)流流，造成成了可用用能損失失，用中中壓缸排排汽，由由于參數(shù)數(shù)低，不不能滿足足要求。第三種改造造大型凝凝汽式機機組為供供熱機組組的方法法是利用用壓力匹匹配器（蒸蒸汽噴射射器），將將高于供供汽壓力力和低于于壓力的的兩種蒸蒸汽混合合，滿足足供汽壓壓力要求求。用壓力匹配配器改造造大型凝凝汽機組組為供熱熱機組的的優(yōu)點是是改造工工作量小小，機組組本體基基本上可可以不改改變，供供熱參靈靈敏穩(wěn)定定，調(diào)節(jié)節(jié)范圍大大，在機機組滑參參數(shù)運行行過程中中可以穩(wěn)穩(wěn)定供熱熱，參數(shù)數(shù)不變。除除了利用用高壓缸缸、低壓壓缸排汽汽供熱外外，還可可以作回回熱抽汽汽器的抽抽汽供熱熱。下面介紹幾幾種利用用壓力匹匹配器將將大型凝凝汽機組組改造為為供熱機機組的可可行方法法。一、壓力匹匹配器的的原理及及效率壓力匹配器器的基本本原理和和蒸汽噴噴射壓縮縮器相同同，是利利用高壓壓蒸汽作作動力來來提升低低壓蒸汽汽的壓力力，為了了適應(yīng)抽抽汽供熱熱的需要要，與汽輪機機的調(diào)節(jié)節(jié)汽門的的噴咀調(diào)調(diào)節(jié)相似似，壓力力匹配器器采用多多噴咀結(jié)結(jié)構(gòu)，根根據(jù)外供供汽量的的大小，調(diào)調(diào)整噴咀咀開啟的的數(shù)量及及開度大大小，以以保證在在外供汽汽量變化化時，壓壓力匹配配器保持持較高的的效率，壓壓力匹配配器的熱熱力過程程表示在在焓熵圖圖上如下下：圖1壓壓力匹配配器的熱熱力過程程圖在匹配器前前工作流流體的狀狀態(tài)用AA點來確確定：焓焓為ipp，壓力力為Ppp；在匹匹配器前前引射流流體的狀狀態(tài)用DD點來確確定：焓焓為iHH，壓力力為pHH，在噴噴射系數(shù)數(shù)u給定定的情況況下，在在匹配器器出口壓壓縮流體體的焓iic根據(jù)據(jù)能量守守恒定律律來確定定：（11）在無損失的的理想匹匹配器中中，在ii-s圖圖上壓縮縮流體的的狀態(tài)用用直線AAD與iic=常數(shù)數(shù)之直線線的交點點C’’來確定定，這點點的熵是是sc’。通過過C’’點所作作的等壓壓線決定定了在壓壓力匹配配器后壓壓縮流體體的壓力力pc’。壓力匹配器器的實際際過程具具有損失失，因此此，在實實際壓力力匹配器器后壓縮縮流體的的熵值ssc比sc’大，而而壓縮流流體的壓壓力pcc比pc’低，壓壓力匹配配器中的的損失愈愈小，壓壓縮流體體的壓力力pc愈接近近于pcc’。進入匹配器器的工作作流體，在在噴嘴里里和在混混合室的的入口段段上壓力力從ppp膨脹到到p2。在膨脹末了了，工作作流體的的狀態(tài)用用R點來來確定。由于（Hpp+Hk）熱能轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變成動動能的結(jié)結(jié)果，工工作流體體在圓柱柱形混合合室入口口截面上上的速度度達到wwp2，速速度系數(shù)數(shù)是考慮慮工作流流體的膨膨脹損失失。這里里，Hpp和Hk是相應(yīng)應(yīng)于工作作流體從從P1等熵膨膨脹到PPH和從PPH等熵膨膨脹到PP2時的焓焓降。在混合室的的入口段段上，引引射流體體從壓力力PH膨脹到到壓力PP2。在膨脹末了了，引射射流體的的狀態(tài)用用M點來來確定，由由于HKK熱能轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變成動動能的結(jié)結(jié)果，在在圓柱形形混合室室入口截截面上引引射流體體的速度度達到WWH2，速速度系數(shù)數(shù)是考慮慮引射流流體的膨膨脹損失失。在混合室里里，進行行混合流流體速度度的均衡衡和壓力力的提高高，在混混合室末末端，流流體的狀狀態(tài)用EE點來確確定，這這時，流流體具有有平均速速度W33和靜壓壓力P33。往下，流體體進入擴擴散器，在在擴散器器中，動動能轉(zhuǎn)換換成勢能能或熱能能，在擴擴散器后后流體的的狀態(tài)用用C點來來確定，流流體的靜靜壓力等等于Pcc，它的的焓等于于ic，它的的熵等于于sc。在取同樣的的噴射系系數(shù)（uu=不變變量）或或取同樣樣的焓（iic=不變變量）的的情況下下，在擴擴散器出出口處，實實際壓縮縮器的壓壓縮流體體壓力PPc低于理理想壓縮縮器的壓壓縮流體體的壓力力pc’（pc＜pc’），因因為在實實際壓縮縮器中發(fā)發(fā)生的過過程是不不完善的的。壓力匹配器器的效率率我們可可以用動動力機械械常用的的等熵效效率來定定義壓力力匹配器器的效率率（22）式中：u———引射射系數(shù)——驅(qū)動蒸蒸汽等熵熵膨脹到到吸入蒸蒸汽壓力力時的焓焓降——吸入蒸蒸汽等熵熵壓縮到到輸出壓壓力時的的焓升。和壓力匹配配器等價價的裝置置是用背背壓蒸汽汽透平拖拖動蒸汽汽壓縮機機，如圖圖2所示：：圖2蒸蒸汽透平平拖動壓壓縮機裝裝置圖壓力匹配器器的效率率可以和和透平壓壓縮機的的效率相相媲美。例如用2..4MPPa、3390℃℃的蒸汽汽，將00.5MMPa、2250℃℃的抽汽汽提高到到1.00MPaa，=1175..6KJJ/kgg，=3376..2KJJ/kgg，u==0.55則壓力匹配配器的等等熵效率率為該效率和用用蒸汽透透平拖動動壓縮機機的效率率相當，小小型背壓壓透平的的效率大大約為00.700,蒸蒸汽壓縮縮機的效效率大約約為0..65，透透平壓縮縮機組的的效率為為0.770×0.665=00.4555。但但透平壓壓縮機組組的設(shè)備備及運行行維護費費用則大大大高于于壓力匹匹配器。二、1000MW及及2000MW機機組改造造為供熱熱機組的的方法國產(chǎn)的1225MWW及2000MWW機組為為超高壓壓參數(shù)，進進汽壓力力12..75MMPa，5535℃℃，再熱熱壓力22.0--2.445MPPa，5535℃℃。中壓壓缸到低低壓缸導(dǎo)導(dǎo)管壓力力0.222MPPa，溫溫度2445℃，凝汽汽壓力00.0005MPPa，共共有8級級回熱抽抽汽，抽抽汽壓力力從0..0455MPaa到3..75MMPa。采采暖抽汽汽一般是是在從中中壓缸到到低壓缸缸的導(dǎo)管管上裝調(diào)調(diào)節(jié)閥打打孔抽汽汽，由于于導(dǎo)管上上的為00.222MPaa適合于于生活用用汽參數(shù)數(shù)，已在在我國三三北地區(qū)區(qū)多臺機機組上實實施[11]。從從大型凝凝機組上上實施工工業(yè)供汽汽，還不不多。工工業(yè)供汽汽一般要要求0..8-11.0MMPa，可可以直接接在高壓壓缸排汽汽管道上上抽汽通通過減壓壓減溫器器供熱。但但減壓減減溫器供供熱存在在節(jié)流損損失，降降低了熱熱能利用用率。利用壓力匹匹配器可可以克服服上述缺缺點，利利用高壓壓缸排汽汽導(dǎo)管上上的蒸汽汽作為驅(qū)驅(qū)動蒸汽汽，引射射第三回回熱抽汽汽口的抽抽汽（在在額定工工況下為為0.667MPPa），輸輸出1..0MPPa，2200℃℃的蒸汽汽。由于于高排壓壓力及三三抽壓力力都隨機機組的電電負荷變變化而變變化，以以1255MW機機組為例例，在額額定工況況下高排排參數(shù)22.455MPaa，3330℃，三抽參參數(shù)0..67MMPa，3390℃℃，而在在80MMW負荷荷時，高高排參數(shù)數(shù)1.66MPaa，2990℃，三抽抽參數(shù)00.444MPaa，3775℃。為了了保證供供熱參數(shù)數(shù)不變（11.0MMPa，2200℃℃），必必須采用用必要的的調(diào)節(jié)手手段。壓壓力匹配配器正是是將汽機機打孔抽抽汽變成成可調(diào)節(jié)節(jié)抽汽的的理想設(shè)設(shè)備[22]。125MWW機組利利用壓力力匹配器器供汽的的原則性性熱力系系統(tǒng)圖如如圖3所示。1、壓力匹匹配器2、減減溫器3、減減溫水調(diào)調(diào)節(jié)閥4、壓壓力變送送器5、溫度變變送器6、儀儀表箱7、電電動執(zhí)行行器8、安安全閥圖31125MMW機組組壓力匹匹配器供供熱系統(tǒng)統(tǒng)圖由高壓缸排排汽抽出出部分蒸蒸汽進入入壓力匹匹配器噴噴咀，膨膨脹形成成高速汽汽流，將將某級部部分回熱熱抽汽吸吸入，兩兩種汽流流混合擴擴壓形成成熱用戶戶所需要要的壓力力，如果果溫度超超過熱用用戶的要要求，可可以噴水水減溫。在在壓力匹匹配器的的出口裝裝有壓力力和溫度度變送器器。將實實測訊號號送給儀儀表箱中中智能調(diào)調(diào)節(jié)器，智智能調(diào)節(jié)節(jié)器經(jīng)分分析、計計算發(fā)出出訊號給給高排蒸蒸汽調(diào)節(jié)節(jié)閥及減減溫水調(diào)調(diào)節(jié)閥的的電動執(zhí)執(zhí)行器，關(guān)關(guān)小或開開大閥門門，以保保證出口口蒸汽壓壓力和溫溫度穩(wěn)定定。不隨隨電負荷荷和熱負負荷的變變化而變變化。如如果沒有有壓力匹匹配器的的調(diào)節(jié)系系統(tǒng)，由由于高壓壓缸排汽汽和回熱熱抽汽的的壓力都都隨電負負荷的變變化而變變化，則則出口壓壓力和溫溫度將隨隨電負荷荷和熱負負荷的變變化而變變化。以以1355KW機機組為例例，高排排蒸汽及及三抽蒸蒸汽參數(shù)數(shù)的變化化如下表。表1335MWW機組高高排及三三抽蒸汽汽參數(shù)隨隨工況變變化項目工況高排蒸汽三抽蒸汽壓力（MPPa）溫度（℃）壓力（MPPa）溫度（℃）135MWW2.58313.550.6511354.77100MWW1.92294.110.4911355.6667.5MMW1.31277.770.3377357.11從上表看出出，高壓壓缸排汽汽及第三三回熱抽抽汽口的的抽汽都都滿足不不了熱用用戶的用用汽的要要求。熱熱用戶用用汽量的的變化，當當然也要要引射抽抽汽口壓壓力的變變化。上面所說壓壓力匹配配器的自自動調(diào)節(jié)節(jié)系統(tǒng)可可以保證證在電負負荷和熱熱負荷變變化時，壓壓力匹配配器的出出口壓力力和溫度度穩(wěn)定。以供0.88-1..0MPPa工業(yè)業(yè)用汽為為例，分分析不同同供汽量量下的經(jīng)經(jīng)濟效益益。考慮慮鍋爐運運行的安安全性，高高排抽汽汽量不能能超過額額定再熱熱流量的的6%，對對2000MW機機組不超超過300t/hh，對1125MMW機組組不超過過20tt/h。如如果供熱熱抽汽量量超過上上述數(shù)值值則應(yīng)從從再熱管管道熱端端抽汽，熱熱端允許許的抽汽汽量可大大大增加加。這時時對增加加供熱量量受限制制的是回回熱抽汽汽口的流流量。如如果一個個回熱抽抽汽口的的流量不不能滿足足要求，在在蒸汽參參數(shù)允許許的情況況下，也也可以從從鄰近抽抽汽口抽抽汽，壓壓力匹配配器可做做成多管管抽汽并并允許抽抽入不同同壓力。例例如要外外供0..8-11.0MMPa的的蒸汽，可可以同時時從3、44、5回回熱抽汽汽口抽汽汽（3、44、5抽抽汽口的的抽汽壓壓力分別別為00.777、0.4458、0.2245MMPa），系系統(tǒng)圖如如圖4所示。圖4不不同壓力力抽汽口口壓力匹匹配器系系統(tǒng)圖回熱抽汽壓壓力高的的抽汽口口抽入汽汽量大，壓壓力低的的抽汽口口抽入汽汽量少。可可將驅(qū)動動蒸汽調(diào)調(diào)節(jié)閥（多多噴咀）開開啟順序序按抽汽汽口壓力力從高到到低依次次排列，順順序開啟啟。以外供0..8-11.0MMPa蒸蒸汽為例例，高排排參數(shù)22.455MPaa，3330℃，三抽抽參數(shù)00.677MPaa，3990℃，這時時壓力匹匹配器的的引射比比u=00.8，即即一噸高高排蒸汽汽可引射射三抽蒸蒸汽機00.8噸噸。2000MWW機組高高排蒸汽汽最大允允許抽汽汽量按330t//h計算算，可吸吸入三抽抽汽244t/hh，向外外供汽為為54tt/h。1125MMW機組組高排蒸蒸汽最大大允許抽抽汽量按按20tt/h計計算，可可吸入三三抽汽116t//h，總總供汽為為36tt/h。200MWW機組在在供0..8-11.0MMPa蒸蒸汽544t/hh時，增增加熱化化發(fā)電量量84000KWW，減凝凝汽發(fā)電電量1330000KW，發(fā)發(fā)電煤耗耗為3007g//kw..h，比比不供熱熱節(jié)約燃燃料90000噸噸/年（年年運行660000小時）。125MWW機組在在供0..8-11.0MMPa蒸蒸汽366t/hh時，減減少發(fā)電電量81125KKW，增增加熱化化發(fā)電量量52550g//kw..h，比比不供熱熱節(jié)約燃燃料56625噸噸/年。隨供汽量增增加，節(jié)節(jié)能量也也將隨著著增加，這這時需要要在再熱熱器熱端端抽取壓壓力匹配配器的驅(qū)驅(qū)動蒸汽汽。三、3000MW和和6000KW機機組改造造成供熱熱300MWW和6000MWW機組進進汽參數(shù)數(shù)為亞臨臨界參數(shù)數(shù)，166.5MMPa,5550℃，再熱熱參數(shù)為為3.448MPPa，5550℃℃。8級級回熱抽抽汽抽汽汽壓力分分別為55.166、3..58、1.446、0.7744、0.444、0.227、0.008199、0.001722MPaa。抽汽汽壓力11.466、0.7744、0.444MPPa的抽抽汽口都都可以作作為工業(yè)業(yè)用汽的的抽汽口口。壓力力為5..16MMPa和和3.558MPPa的抽抽汽口可可以作為為壓力匹匹配器驅(qū)驅(qū)動蒸汽汽機抽汽汽口。由由于回熱熱抽汽口口除去供供回熱加加熱的蒸蒸汽以外外，剩余余不多，不不能滿足足大量供熱熱（例如如大于550t//h）的的要求。如果需要大大量供汽汽，還要要利用上上述1225MWW到2000MWW機組再再熱導(dǎo)管管冷端或或熱端抽抽汽作為為驅(qū)動蒸蒸汽抽吸吸回熱抽抽汽供熱熱。1、再熱導(dǎo)導(dǎo)管抽汽汽作為驅(qū)驅(qū)動蒸汽汽抽吸回回熱抽汽汽的供熱熱方式該類型機組組的再熱熱導(dǎo)管抽抽汽接近近于中壓壓電廠的的鍋爐新新汽，用用再熱導(dǎo)導(dǎo)管抽汽汽作為驅(qū)驅(qū)動蒸汽汽抽吸回回熱蒸汽汽和中壓壓電廠使使用壓力力匹配器器的參數(shù)數(shù)基本上上相似，壓壓力匹配配器在中中壓電廠廠已大量量使用，取取得可觀觀的經(jīng)濟濟效果。用再熱器冷冷端、熱熱端或冷冷熱端混混合汽作作驅(qū)動蒸蒸汽抽吸吸壓力為為0.7744MMPa、00.444MPaa的蒸汽汽可供壓壓力0..8-11.3MMPa的的工業(yè)用用汽。可可以單個個抽吸00.7444MPPa或00.444MPaa抽汽口口的蒸汽汽也可以以同時抽抽吸兩個個抽汽口口的蒸汽汽。估計計最大供供汽量可可達1000t//h左右右。2、再熱導(dǎo)導(dǎo)管冷端端和熱端端蒸汽混混合成中中壓參數(shù)數(shù)蒸汽，向向中小熱熱電機級級供汽。300MWW和6000MWW機組再再熱導(dǎo)管管冷端壓力力4.00MPaa，溫度度3000℃，熱端端壓力33.9MMPa，溫溫度5550℃，欲混混合成33.9MMPa，450℃的蒸汽。兩種不同參參數(shù)的混混合也要要借助于于壓力匹匹配器，該該種壓力力匹配器器的原則則性系統(tǒng)統(tǒng)圖如圖圖5。1、蒸蒸汽混合合器2、溫溫度調(diào)節(jié)節(jié)閥3、壓壓力調(diào)節(jié)節(jié)閥4、壓壓力變送送器5、溫度變變送器6、儀儀表箱7、電電動執(zhí)行行器圖5再熱導(dǎo)導(dǎo)管冷端端和熱端端蒸汽混混合裝置置再熱器前后后兩種蒸蒸汽進入入混合器器1，進進行混合合，再通通過壓力力調(diào)節(jié)閥閥3保證證出口壓壓力在輸輸出流量量變化時時穩(wěn)定。壓壓力變送送器的訊訊號通過過儀表箱箱中的智智能壓力力調(diào)節(jié)器器控制調(diào)調(diào)節(jié)閥33，控制制出口壓壓力。溫溫度變送送器的訊訊號通過過儀表箱箱中智能能溫度調(diào)調(diào)節(jié)器控控制調(diào)節(jié)節(jié)閥2，控控制出口口溫度。壓壓力和溫溫度自動動控制系系統(tǒng)既可可以封閉閉控制，也也可以接接入DCCS系統(tǒng)統(tǒng)，實現(xiàn)現(xiàn)計算機機控制。上述再熱器器冷端和和熱端的的混合汽汽可供給給中壓背背壓式機機組，背背壓一般般為0..8-11.3MMPa，可可配置BB6-33.433/0..98及及B122-3..43//0.998兩種種機型，功功率分別別為60000KKW及1120000KWW，進汽汽量為660t//h和1118tt/h。估估算3000MWW機組抽抽60tt/h，6600MMW機組組抽1118t//h對機機組的安安全運行行沒有影影響。以以3000MW為為例，再再熱器前前后共抽抽汽600t/hh，減少少發(fā)電量量約1880000KW。扣扣除背壓壓機發(fā)電電60000KWW，實際際少發(fā)電電120000KKW。機機組且在在該工況況下的發(fā)發(fā)電量為為28880000KW，其其中1110000KW為為熱化發(fā)發(fā)電量。熱熱化發(fā)電電量煤耗耗按1336g//kw..h計算算，凝汽汽發(fā)電量